Catálogo by universo17

MAESTRÍAS PUCP / CIENCIACTIVA

DIAGNÓSTICO ESTRUCTURAL Y ANÁLISIS SÍSMICO DE LA IGLESIA SAN PEDRO APÓSTOL DE ANDAHUAYLILLAS

Alumno: Carolina Briceño Melendez Asesor: Resumen / Abstract

ÍNDICE

MAESTRÍA EN FÍSICA EXPLORANDO LA SENSIBILIDAD DE DUNE AL DECAIMIENTO INVISIBLE DE NEUTRINOS DENTRO DEL CONTEXTO DE LAS OSCILACIONES DE NEUTRINOS. Marvin Vladimir Ascencio Sosa

014

FORMACIÓN DE PATRONES INDUCIDOS POR UN FLUJO DE CORTE EN EL MODELO DE LOTKA VOLTERRA MODIFICADO Julio José Balbín Arias

015

ESTADOS DE POLARIZACIÓN, FASES GEOMÉTRICAS, FENÓMENOS DE HISTÉRESIS Y EFECTOS DE BORDE EN LAS PROPIEDADES MAGNÉTICAS PARA MODELOS DEL TIPO ISING. Rafael Eduardo Caballero Nolte

016

RABI HAMILTONIAN AND GEOMETRIC PHASES Juan Enrique Calderón Krejci

017

CONSTRAINING SLEPTONS AT THE LHC IN A SUPERSYMMETRIC LOW-SCALE SEESAW SCENARIO Nhell Heder Cerna Velazco

018

IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE MEDICIÓN DE RESISTIVIDAD ELÉCTRICA EN PELÍCULAS DELGADAS SEMICONDUCTORAS POR EL MÉTODO DE VAN DER PAUW Luis Angel Conde Mendoza

019

SURFACE TENSION DRIVEN FLOW ON A THIN REACTION FRONT Roberto Antonio Guzmán Ramírez

020

MAPEO DE LOS NIVELES DE RADÓN 222 EN EL DISTRITO DE SAN MARTÍN DE PORRES (LIMAPERÚ) EN EL PERIODO 2015-2016 Rafael Angel Liza Neciosup

021

IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE MEDICIÓN DE RESISTIVIDAD ELÉCTRICA DE PELÍCULAS DELGADAS SEMICONDUCTORAS A BAJAS TEMPERATURAS Paul David Llontop López Dávalos

022

CARACTERIZACIÓN ELÉCTRICA DE CONTACTOS DE ALUMINIO FABRICADOS POR DEPOSICIÓN FÍSICA DE VAPOR SOBRE OBLEAS DE SILICIO DE DISTINTOS DOPAJES Luis Jonathan Pretell Valero

023

MAPEO DE RADÓN 222 EN INTERIORES EN EL DISTRITO DE LOS OLIVOS (LIMA - PERÚ) DEL 2015 AL 2016. Stwartk Alain Torres Burga

024

DISENTANGLING ATMOSPHERIC CASCADES STARTED BY GAMMA RAYS FROM COSMIC RAYS WITH CORSIKA Javier Alonso Rengifo Gonzáles

025

NEUTRINO TRIDENT PRODUCTION REVISITED FOR MINERVA AND DUNE Sebastián de Jesús Sánchez Falero

026

ÓPTICA CUÁNTICA: DESARROLLO DE UN ESPECTRÓMETRO DE FIBRA ÓPTICA BASADO EN PATRONES DE SPECKLE Diego Ugarte La Torre

027

028 AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS DE GENERACIÓN Y MEDICIÓN DE FASES GEOMÉTRICAS Francis Luis Verástegui Salvador

INESTABILIDADES DE UN FRENTE DE PROPAGACIÓN EN DOS DIMENSIONES EN UNA REACCIÓN-DIFUSIÓN CÚBICA ́ EN UNA REACCI ON-DIFUSION. Edwin Agapito LLamoca Requena

029

POLARIMETRIC MEASUREMENTS OF SINGLEPHOTON GEOMETRIC PHASES Omar Hernan Ortiz Cabello

030

GENERATION AND MEASUREMENT OF POLARIZATION MIXED-STATE SINGLE-PHOTON GEOMETRIC PHASES Diego Eduardo Barberena Helfer 031 IMPACT OF GALACTIC MAGNETIC FIELD MODELLING ON SEARCHES OF POINT SOURCES VIA UHECR-NEUTRINO CORRELATIONS José Alonso Carpio Dumler

033

SIGNALLING’ Y DEMONIOS DE MAXWELL EN ÓPTICA LINEAL Giancarlo Gatti Álvarez

034

REVISIÓN Y PERSPECTIVA DE LOS MODELOS DE GENERACIÓN DE MASA DE LOS NEUTRINOS. Félix Napoleón Díaz Desposorio

035

REVISITANDO EFECTOS DE DECOHERENCIA EN LAS OSCILACIONES DE NEUTRINOS. Sandro Joel Hernández Goicochea

036

FLUCTUACIONES DE LA PRESENCIA DEL RADÓN 222 AMBIENTAL EN LA CIUDAD DE LIMA. (ZONA SAN MIGUEL). Bertín Andrés Pérez Ancaya

039

DETERMINACIÓN DE CONSTANTES ESPECTROSCÓPICAS POR TÉCNICAS COMPUTACIONALES A PARTIR DE ESPECTROS DE ABSORCIÓN INFRARROJA POR TRANSFORMADA DE FOURIER Johan Llamoza Rafael

ESTUDIO DE SISTEMAS CUÁNTICOS DE DOS ESTADOS DESDE EL ENFOQUE DEL ÁLGEBRA GEOMÉTRICA. Pedro Amao Cutipa POLARIMETRIC MEASUREMENTS OF SINGLEPHOTON GEOMETRIC PHASES Yonny Daniel Yugra Carcasi PRODUCCIÓN POR PULVERIZACIÓN CATÓDICA DE RADIO FRECUENCIA Y CARACTERIZACIÓN ÓPTICA DE PELÍCULAS DELGADAS DE HEXAFERRITA DE BARIO Y HEXAFERRITA DE BARIO DOPADA CON TITANIO BaFe12-xTixO19 Loreleyn Flor Flores Escalante

040

042

044

045

046

047

048

049

MAESTRÍA EN GESTIÓN Y POLÍTICA DE LA INNOVACIÓN Y LA TECNOLOGÍA FACTORES DETERMINANTES PARA LA ADOPCIÓN DE LA INGENIERÍA INVERSA EN UNA EMPRESA BIOMÉDICA PERUANA, ESTUDIO DE CASO Miguel Angel Aguilar Luis INNOVACIÓN DE PROCESO Y DE PRODUCTO EN UNA EMPRESA PERUANA DEDICADA AL SERVICIO DE ESTACIONAMIENTO VEHICULAR: ESTUDIO DE CASO María Victoria Álvarez Angulo

038

TOPOLOGICAL PHASES GENERATED WITH SINGLE PHOTONS ENTANGLED IN POLARIZATION AND MOMENTUM Elmer Eduardo Suárez Yana

RUPTURA DE SIMETRÍA EN TEORÍAS DE UNIFICACIÓN Miguel Angel Torrejón Maguiña DETECCIÓN DE RADÓN 222 EN AMBIENTES INTERIORES DE LA CIUDAD DE LIMA (ZONA DE VILLA EL SALVADOR). Jhonny Jonnatan Rojas Hannco

MONITOREO DE LA CONCENTRACIÓN DE LA ACTIVIDAD DE Rn-222 EN EL DISTRITO DE SAN LUIS-LIMA DURANTE LOS AÑOS 2015-2016 Bedher Omar Vega Cabrera

DETERMINACIÓN DEL MOMENTUM DE MUONES Y ANTIMUONES EN INTERACCIONES DE NEUTRINOS DE CORRIENTE CARGADA INCLUSIVA EN EL EXPERIMENTO MINERVA. Gonzalo Armando Díaz Bautista

REDES DE CONOCIMIENTO: DIAGNÓSTICO DE REDES DE INVESTIGACIÓN EN PERÚ PARA LA GENERACIÓN DE INNOVACIÓN EN DERIVADOS DE LOS PRODUCTOS ORIGINARIOS MACA, YACÓN, CAMU CAMU Y SACHA INCHI Maricela del Carmen Castillo Granda ESTUDIO DE CASOS: ANÁLISIS DE LOS FACTORES EXTERNOS E INTERNOS QUE PERMITEN LA INNOVACIÓN AMBIENTAL EN EMPRESAS PERUANAS DEL SECTOR MANUFACTURA Margaret Nieves Chávez Castillo

052

053

054

055

ESTUDIO DEL IMPACTO DE LA INNOVACIÓN DE MODELO DE NEGOCIO EN LA GENERACIÓN DE OTROS TIPOS DE INNOVACIÓN Y EN EL SISTEMA DE GESTIÓN DE LA CALIDAD EN UNA GRAN EMPRESA Sergio Gonzales Málaga

ANÁLISIS EXPERIMENTAL DE MUROS DE ALBAÑILERÍA CONFINADA EN VIVIENDAS DE BAJA ALTURA EN LIMA, PERÚ Sonia Esmeralda Pari Quispe Juan Alfredo Manchego Meza 057 EVALUACIÓN EXPERIMENTAL DE UNA PROPUESTA DE REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL PARA LAS EDUCACIONES ESCOLARES CONSTRUIDAS ANTES DE 1997, PERÚ

EVALUACIÓN DE LAS METODOLOGÍAS DE VIGILANCIA TECNOLÓGICA APLICADAS POR EXPERTOS NACIONALES EN EL PERÚ Carlos Humberto Guevara Córdova

058

ESTUDIO DE LOS FACTORES RELACIONADOS EN LA TOMA DE DECISIONES PARA LA ADOPCIÓN DE NUEVAS TECNOLOGÍAS EN UNA EMPRESA DE TELECOMUNICACIONES Jesús Alberto Inga Mendoza

059

060

061

062

INNOVACIÓN EN MARKETING PARA PYMES: EL ROL DEL SEARCH ENGINE OPTIMIZATION (SEO) EN LA CONSOLIDACIÓN DE LA MARCA DE UNA EMPRESA FAMILIAR DEL SECTOR REGALOS EN EL PERÚ Erwin Erasmo Salas Coz

076

077

ESTIMACIÓN DE PÉRDIDAS EN EL STOCK DE MATERIALES DE LAS EDIFICACIONES DESPUÉS DE UN TERREMOTO. CASO DE ESTUDIO: CIUDAD DE CHICLAYO, PERÚ Carlos Augusto Mesta Cornetero

078

SIMULACIÓN BASADA EN AGENTES CON ENFOQUE EN SOSTENIBILIDAD Y REDUCCIÓN DE RIESGO DE DESASTRES 065

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

Saulo Gallo Portocarrero RESPUESTA SÍSMICA DE TANQUES DE CONCRETO ARMADO PARA ALMACENAMIENTO DE AGUA APOYADOS SOBRE UN SISTEMA DE AISLACIÓN DEL TIPO PÉNDULO FRICCIONAL Elvis Jony Mamani Yana

PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE LAS NECESIDADES Y VALORES DEL ESTADO EN LOS PROYECTOS DE VIVIENDA SOCIAL SOSTENIBLES: ESTUDIO DEL CASO PERUANO Wilder Eder Patricio Melgarejo

075

ESTUDIO ANALÍTICO DE VULNERABILIDAD SÍSMICA DE EDIFICIOS DE MUROS DE DUCTILIDAD LIMITADA (EMDL) EN LA COSTA CENTRAL DEL PERÚ Cesar Abraham Reyes Virhuez

064

074

DESARROLLO DE LA CONSTRUCCIÓN DE VIVIENDAS DE ADOBE SÍSMICAMENTE REFORZADAS EN EL PERÚ Esquivel Darwin La Torre

063

073

ANÁLISIS DE ELEMENTOS FINITOS DE ENSAYOS TRIAXIALES DE CONCRETO Deybi Alejandro Chinchay Poma

COMPONENTES CLAVE PARA LA ESCALABILIDAD DE LAS INNOVACIONES EN EL LABORATORIO DE INNOVACIÓN MINEDULAB Aylin Milagros Rosas Tejada

072

EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO SÍSMICO DE TRES OPCIONES DE REFORZAMIENTO INCREMENTAL EN EDIFICACIONES EDUCATIVAS TÍPICAS CONSTRUIDAS ANTES DE 1997 Gustavo Juan Franklin Loa Canales

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DESARROLLO DE MODELOS DE NEGOCIOS EN EMPRESAS DE BASE TECNOLÓGICA INCUBADAS EN EL CIDE PUCP, ESTUDIO DE CASOS. Pavel Leonel Quispe Castro

María Fernanda Noel Tapia

Holger Mario Lovon Quispe

EL APORTE DE LOS ESPACIOS COWORKING A LA CAPACIDAD INNOVADORA DE LAS PERSONAS: ESTUDIO DE CASO MÚLTIPLE EN LIMA, PERÚ. Tomás Eduardo Pucutay Cubas

071

ESTIMACIÓN DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA DE VIVIENDAS DE ALBAÑILERÍA CONFINADA DE LIMA

INNOVACIÓN EN LOS SERVICIOS PRESTADOS POR UNA EMPRESA TECNOLÓGICA INTENSIVA EN CONOCIMIENTO AL SECTOR FINANCIERO: ESTUDIO DE CASO Alexander Joel Prada Licla

Pamela Del Rocio Ramírez García INTEGRACIÓN DE INGENIERÍA INVERSA Y MODELAMIENTO NUMÉRICO PARA LA EVALUACIÓN SÍSMICA DE CONSTRUCCIONES HISTÓRICAS DE ADOBE

ESTUDIO DE CASO: EVALUACIÓN DEL GRADO DE INTEGRACIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS DE INFORMACION Y COMUNICACIÓN CON EL MODELO CURRICULAR DE LA CARRERA DE INGENIERIA INDUSTRIAL DE UNA UNIVERSIDAD NACIONAL PERUANA Luisa Ricardina Peña Torres

069

068

CONFIGURACIÓN DE MODELOS CLIMÁTICOS, HIDROLÓGICOS E HIDRÁULICOS EN LA CUENCA DEL RÍO RÍMAC, PERÚ Miguel Angel Astorayme Valenzuela

080

081

082

EVALUACIÓN DE LA INFLUENCIA DE LOS FACTORES AMBIENTALES EN LAS PROPIEDADES DINÁMICAS DE SISTEMAS ESTRUCTURALES DE TIERRA

PRIORIZACIÓN DEL REFORZAMIENTO DE COLEGIOS PÚBLICOS DE LIMA PARA LA MITIGACIÓN DEL RIESGO SÍSMICO

Rick Milton Delgadillo Ayala

Victor Ernesto Arana Vasquez Juan Samuel Palomino Bendezú

083

DIAGNÓSTICO ESTRUCTURAL Y ANÁLISIS SÍSMICO DE LA IGLESIA SAN PEDRO APÓSTOL DE ANDAHUAYLILLAS Carolina Briceño Melendez

084

CONSTRUCCIÓN DE TOMOGRAFÍAS USANDO METODOLOGÍAS SÓNICAS COMO HERRAMIENTAS PARA EL DIAGNÓSTICO ESTRUCTURAL DE MONUMENTOS HISTÓRICOS Cristhian Germán Saucedo Abanto

086

097

MAESTRÍA EN INGENIERÍA DE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN DESARROLLO DE UN SISTEMA DE DIAGNÓSTICO DE FALLAS EN LA DIRECCIÓN ASISTIDA ELÉCTRICA DE AUTOMÓVILES

ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS Y FÍSICAS DEL ADOBE CON BIOPOLÍMEROS DE FUENTES LOCALES

Luis Ángel Arias Copacondori

José Eduardo Ramírez Caparo

DESIGN OF A MOBILE ROBOT’S CONTROL SYSTEM FOR OBSTACLE IDENTIFICATION AND AVOIDANCE USING SENSOR FUSION AND MODEL PREDICTIVE CONTROL

087

ANÁLISIS DEL DESEMPEÑO SÍSMICO DE LOS EDIFICIOS ESCOLARES TÍPICOS 780 POST-97 EN LA COSTA PERUANA Israel Andersson Paz Fuentes Roberto Chacón Álvarez

088

PROPUESTA DE MÉTODO DE DISEÑO PARA REFORZAMIENTO SÍSMICO DE MUROS DE ADOBE CON MALLA DE CUERDAS Javier Carlos Sarmiento Huamán

089

HERRAMIENTAS PARA LA CAPACITACIÓN EN REFORZAMIENTO CON MALLA DE CUERDAS DE VIVIENDAS DE ADOBE AUTOCONSTRUIDAS EN ÁREAS SÍSMICAS Malena Alessandra Serrano Lazo

090

CARACTERIZACIÓN MECÁNICA DE COMPONENTES ESTRUCTURALES EN CONSTRUCCIONES ARQUEOLÓGICAS DE TIERRA: EL CASO DE HUACA DE LA LUNA Mijail Montesinos Escobar

091

CUANTIFICACIÓN DE LA EROSIÓN HÍDRICA EN EL PERÚ Y LOS COSTOS AMBIENTALES ASOCIADOS Miluska Anthuannet Rosas Barturén

093

DEVELOPMENT OF A METHODOLOGY TO CHARACTERIZE AND QUANTIFY DEBRIS GENERATION AFTER A SEISMIC EVENT: A CASE STUDY OF TACNA, PERÚ Samy Sally Shirley Garcia Torres

094

COMPLEMENTACIÓN DE LOS ESTUDIOS POR FOTOGRAMETRÍA Y ESCANER LÁSER TERRESTRE PARA LA RECONSTRUCCIÓN DE MODELOS SÓLIDOS DE ESTRUCTURAS PATRIMONIALES Saúl Walter Retamozo Fernández

095

ENSAYOS GEOFÍSICOS PARA LA EXPLORACIÓN DE SUELOS EN ESTRUCTURAS PATRIMONIALES Saulo Yoel López Montalbán

096

Jean Paul Barreto Guerra

100

101

DISEÑO DE UN SISTEMA DE DIAGNÓSTICO DE FALLAS PARA LA SUSPENSIÓN SEMI-ACTIVA DE UN VEHÍCULO POR MEDIO DE OBSERVADORES DE ENTRADAS DESCONOCIDAS, ESTIMACIÓN PARAMÉTRICA Y REDES NEURONALES. Elmer Trinidad Calle Chojeda

102

OBSERVATION AND CONTROL OF A BALL ON A TILTING PLATE Dimel Arturo Contreras Martínez

103

DISEÑO DE UN SISTEMA DE DIAGNÓSTICO Y CONTROL TOLERANTE DE FALLAS EN ACTUADORES PARA EL PROCESO HIDRÁULICO DE CUATRO TANQUES ACOPLADOS Josmell Córdova Claros

104

DESARROLLO DE UN ENTORNO VIRTUAL PARA SIMULACIÓN DE UN PROCESO HIDRÁULICO DE 4 TANQUES ACOPLADOS Willians Cristhian Cruz Olano

105

DISEÑO Y SIMULACIÓN DEL CONTROL BASADO EN REDES NEURO-DIFUSAS DE LA POTENCIA ACTIVA Y REACTIVA DE UNA TURBINA EÓLICA CON GENERADOR DE INDUCCIÓN DOBLEMENTE ALIMENTADO Carlos Hernán Inga Espinoza

106

DISEÑO DE UN CONTROLADOR PARA UN INVERSOR MONOFÁSICO, CON MÍNIMA CAPACITANCIA EN EL BUS DC, APLICADO PARA MEJORAR LA CALIDAD DE ENERGÍA ANTE CARGAS NO LINEALES EN SISTEMA TIPO SMART GRIDS Frank Andre Moreno Vera

107

DESARROLLO DE UN SISTEMA DE DIAGNÓSTICO DE FALLAS BASADO EN FILTROS NO LINEALES DE RÁPIDO SEGUIMIENTO: APLICACIÓN A UN PROCESO HIDRÁULICO DE CUATRO TANQUES ACOPLADOS Julio Alejandro Mosaja Churata

108

DISEÑO DE UN SISTEMA DE DETECCIÓN Y COMPENSACIÓN DE FALLAS ELÉCTRICAS TIPO ISLANDING EN SMARGRIDS Jhonatan D. Paucará Prado

DISEÑO DE UNA PLANTA PILOTO DE EXTRACCIÓN BIO-BOTÁNICA UTILIZANDO DIÓXIDO DE CARBONO SUPERCRÍTICO 109

MODELLING AND ESSENTIAL CONTROL OF AN OCEANOGRAPHIC MONITORING REMOTELY OPERATED UNDERWATER VEHICLE Jorge Enrique Rojas Mendoza

110

Jhul César Ochoa Espinoza

126

FEM SIMULATION OF RESIDUAL STRESSES OF THIN FILMS FOR APPLICATIONS IN MEMS José Carlos Macavilca Román

127

STUDIES ON NONLINEAR ROBUST TRACKING CONTROL FOR A QUADCOPTER SYSTEM

PROCESAMIENTO DE SEÑALES ELECTROENCEFALOGRAFICAS EN UN SISTEMA EMBEBIDO PARA UNA INTERFAZ CEREBRO MÁQUINA

Johnny Henry Saenz Acuña

Kevin José Acuña Condori

111

DESARROLLO DE UN SISTEMA DE DIAGNÓSTICO DE FALLAS BASADO EN OBSERVADORES UTILIZANDO REPRESENTACIONES POLITÓPICAS DE SISTEMAS NO LINEALES APLICADO A UN PROCESO HIDRÁULICO DE CUATRO TANQUES ACOPLADOS Rossy Uscamaita Quispetupa

112

STUDIES ON OBSTACLE DETECTION AND PATH PLANNING FOR A QUADROTOR SYSTEM Dalthon Abel Valencia Mamani DISEÑO DE UN SISTEMA DE CONTROL BASADO EN LINEALIZACIÓN POR REALIMENTACIÓN PARA UN ROBOT MÓVIL TIPO ACKERMAN CON VELOCIDAD VARIABLE Y MOVIMIENTO EN DOBLE SENTIDO DESCRIBIENDO TRAYECTORIAS ÓPTIMAS Luis Angel Velasco Mellado

RELIABLE AUTONOMOUS VEHICLE CONTROL – A CHANCE CONSTRAINED STOCHASTIC MPC APPROACH Luis Felipe Poma Aliaga

MAESTRÍA EN INGENIERÍA MECATRÓNICA

Rubén Cuellar Aquino

Rubén Toshiharu Tabuchi Fukuhara

Augusto Jose Tam Tapia

Samuel Medina Barrenechea

Carlos Antonio Perea Fabián

120

IMPLEMENTATION OF A FOUR PROBES MEASURING SYSTEM TO DETERMINE THE RESISTIVITY OF THIN FILMS WITH TEMPERATURE DEPENDENCE Carlos Alberto Salas Casapino

122

IMPLEMENTATION OF A FOUR PROBES MEASURING SYSTEM TO DETERMINE THE RESISTIVITY OF THIN FILMS WITH TEMPERATURE DEPENDENCE Danilo Eduardo Aragón Ayala

123

OPTIMAL CONTROL ALGORITHM DESIGN FOR A PROTOTYPE OF ACTIVE NOISE CONTROL SYSTEM Edgar André Manzano Ramos

124

133

134

MAESTRÍA EN INGENIERÍA Y CIENCIA DE LOS MATERIALES ESTUDIO DEL SINTERIZADO DE MATERIALES COMPUESTOS DE POLIETILENO RECICLADO Y MADERA PINO RECUPERADA FABRICADOS MEDIANTE MOLDEO ROTACIONAL. Roger Quispe Dominguez

138

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE RESINAS ALQUÍDICAS A PARTIR DEL ÁCIDO GRASO VEGETAL PROVENIENTE DEL SACHA INCHI (PLUKENETIA VOLUBILIS) Artemio Flores Lima

DISEÑO MECATRÓNICO Y SIMULACIÓN DE UNA SILLA DE RUEDAS MULTIFUNCIONAL PARA NIÑOS ENTRE 6 A 12 AÑOS

ESTUDIO DEL TANATO DE ZINC COMO PIGMENTO INHIBIDOR PARA EL PINTADO DEL ACERO GALVANIZADO.

Giancarlo Bravo Anlas

Margeo Javier Chumán López

125

132

MODELING AND TRACK PLANNING FOR THE AUTOMATION OF BMW MODEL CAR

DISEÑO MECÁNICO DE UNA PRÓTESIS ACTIVA TRANSFEMORAL

PHYSICAL PARAMETERS IDENTIFICATION FOR A PROTOTYPE OF ACTIVE MAGNETIC BEARING SYSTEM

131

DISEÑO DE LA AUTOMATIZACIÓN PARA UNA PLANTA PILOTO DE EXTRACCIÓN POR FLUIDO SUPERCRÍTICO UTILIZANDO CO2 COMO SOLVENTE

SPACE CRAFT RELIABBLE TRAJECTORY TRACKING AND LANDING USING MODEL PREDICTIVE CONTROL WITH CHANCE CONSTRAINTS 118

130

INFLUENCIA DE LA RETROALIMENTACION VISUAL EN EL CONTROL DE UNA INTERFAZ CEREBRO COMPUTADOR MEDIANTE IMAGINACION MOTORA Paul David Alvarez Herrera

114

129

INTEGRATION OF A VISUAL TRACKING SYSTEM INTO A FOUR PROBE MEASURING SYSTEM TO EVALUATE THE ELECTRICAL SHEET RESISTANCE OF THIN FILMS Osmar Giordano Adolfo Curi Grados

113

128

139

140

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE PELÍCULAS DELGADAS DE NITRURO DE ALUMINIO HIDROGENADO (ALN:H).

MAESTRÍA EN QUÍMICA

Sandro Renato Espinoza Monsalve

EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE ADSORCIÓN DE LAS ARCILLAS ORGANOFÍLICAS PARA LA ADSORCIÓN DE NITRATOS Y NITRITOS EN SOLUCIONES ACUOSAS

141

SÍNTESIS DE PELÍCULAS DE HIDROXIAPATITA EN SUSTRATOS DE PMMA IMPRESOS CON TECNOLOGÍA 3D

Anais Elena Adauto Ureta

Yesenia Haydee Sauñi Camposano

PROPUESTA DE SÍNTESIS VERDE PARA DERIVADO DEL ÁCIDO 3-INDOLACÉTICO DE INTERÉS FARMACOLÓGICO EMPLEANDO LÍQUIDO IÓNICO ÁCIDO DE BRÖNSTED

142

DESARROLLO DE MATRICES POROSAS DE ÁCIDO POLILÁCTICO (PLA) Y POLIETILENGLICOL (PEG) MEDIANTE IMPRESIÓN 3D, ADITIVADAS CON QUITOSANO Y ÁCIDO ÚSNICO PARA EVALUAR SU LIBERACIÓN CONTROLADA José Jhonatan Quijano Rentería.

Christian Melecio Aliaga Paucar

143

EFECTO DE LA ANISOTROPÍA Y LA HUMEDAD EN LAS PROPIEDADES A LA TRACCIÓN Y RESISTENCIA ELÉCTRICA DE COMPUESTOS DE ACRILONITRILO BUTADIENO ESTIRENO FABRICADOS POR MODELAMIENTO POR DEPOSICIONES FUNDIDAS FDM Carlos Ignacio Almenara Cueto

144

ELABORACIÓN DE COPOLÍMEROS INJERTADOS A PARTIR DE MACROMONÓMEROS DE 2-CICLOPROPIL-2OXAZOLINA. Elias Arenas Pancca

Robert José Ccorahua Santo

146

FABRICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES COMPUESTOS DE POLIMETIL METACRILATO CON CARGAS DE TRIHIDRÓXIDO DE ALUMINIO Y MINERALES NO METÁLICAS DE ORIGEN NACIONAL Luis Enrique Palomino Reyna

147

CARACTERIZACIÓN DE PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE UN MATERIAL COMPUESTO DE MATRIZ DE RESINA EPOXICA REFORZADO CON PARTICULAS MAGNÉTICAS José Enrique Farfán Lira.

148

PREPARACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PELÍCULAS DELGADAS DE HIDROXIAPATITA FABRICADAS CON PULVERIZACIÓN CATÓDICA Jorge Alfonso Ugarte Díaz

149

ELABORACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE UN JARABE DE POLIMETIL METACRILATO PARA LA FABRICACIÓN DE MATERIALES COMPUESTOS CON TRIHIDRÓXIDO DE ALUMINIO Kelly Lucas Lizano

150

155

ANÁLISIS DE LA FRACCIÓN APOLAR DEL FRUTO DE AGUAYMANTO (P. peruviana L.) MEDIANTE RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR Rodrigo Cabrera Allpas

156

PREPARACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE SENSORES A BASE DE ZEOLITA-Y CON ÓXIDO DE ESTAÑO DOPADO CON PT Y SU APLICACIÓN COMO NARIZ ELECTRÓNICA Henry Alonso Carcamo Cabrera

157

EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA CORROSIÓN EN PROBETAS DE ACERO ESTRUCTURAL A36 RECUBIERTAS DE PINTURA CON NANOPARTÍCULAS DE ÓXIDO DE ZINC Carlos Hernan Córdova Paz

145 CARACTERIZACIÓN ELÉCTRICA DE BIOCOMPUESTOS DE CELULOSA BACTERIANA REFORZADA CON GRAFENO Y NANOTUBOS DE CARBONO

154

158

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE COMPLEJOS DE CINC (II) CON LIGANDOS DERIVADOS DE LA CUMARINA-3-ÁCIDO CARBOXÍLICO DE INTERÉS COMO METALOFÁRMACOS ALTERNATIVOS EN EL TRATAMIENTO DEL CÁNCER Juan Eduardo Dionicio Díaz

159

OPTIMIZACIÓN DE LAS CONDICIONES DE EXTRACCIÓN DE COMPUESTOS FENÓLICOS A PARTIR DE CÁSCARA DE UVA VARIEDAD QUEBRANTA (ICA, PERÚ) EMPLEANDO TÉCNICAS CONVENCIONALES Y EXTRACCIÓN ASISTIDA POR ULTRASONIDO Julia Alicia Dueñas Zurita

160

MODIFICACIÓN DE ELECTRODOS DE FIELTRO DE GRAFITO CON NANOALEACIONES DE Cu y Ag PARA APLICACIONES EN PROCESOS ELECTRO-FENTON Fernando Grandez Arias

161

MÉTODO PREPARATIVO DE ÁCIDO URSÓLICO A PARTIR DE LA PLANTA MEDICINAL FLOR DE ARENA (CLINOPODIUM REVOLUTUM) Michael Azael Ludeña Huaman

162

DISEÑO, SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE UNA POLIASPARTAMIDA CARBOXI-HIDROXILADA COMO COMPONENTE POLIMÉRICO DE UN CONJUGADO HIDROSOLUBLE CON EL POTENCIAL AGENTE ANTITUMORAL OXOVANADIO (IV) William Andrés Medroa Del Pino

163

SÍNTESIS DE HIDROGELES pH- Y TERMOSENSIBLES A PARTIR DEL ÁCIDO ACRÍLICO/ACRILATO DE SODIO Y MACROMONÓMEROS DE 2-CICLOPROPIL-2OXAZOLINA

ESTUDIO DE LA ADSORCIÓN DE ARSÉNICO PRESENTE EN SOLUCIONES ACUOSAS EMPLEANDO MATERIALES ADSORBENTES A BASE DE QUITOSANO MODIFICADO

Carlos Rubén Suarez Gavidia

Flor De Liss Meza López

151

164

SÍNTESIS, CARACTERIZACIÓN Y EVALUACIÓN DE SENSORES FLUORESCENTES DEL TIPO “TURN ON”, PARA SU POSIBLE USO COMO BIOSENSORES DE ZN(II) Said Neme Sánchez

165

ESTUDIO DE LA CAPACIDAD DE ADSORCIÓN DE ARCILLAS ORGANOFÍLICAS EN LA REMOCIÓN DE NITROFENOLES Y CLOROFENOLES Liz Verónica Pérez Tomas

166

METABOLISMO DE ÁCIDOS GRASOS EN MACA (Lepidium meyenii) DURANTE EL SECADO EN HORNO Alma Zuri Rios Zuñiga

167

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE COMPLEJOS DE CU(II) CON LIGANDOS BASE DE SCHIFF DERIVADOS DEL 8-FORMIL-7-HIDROXICIUMARINA COMO UNA ALTERNATIVA DE INTERÉS EN EL DESARROLLO DE AGENTES ANTITUMORALES Carlos Alberto Sernaque Amaya

168

DIAGNÓSTICO ESTRUCTURAL Y ANÁLISIS SÍSMICO DE LA IGLESIA SAN PEDRO APÓSTOL DE ANDAHUAYLILLAS

Alumno: Carolina Briceño Melendez Asesor: Resumen / Abstract

DIAGNÓSTICO ESTRUCTURAL Y ANÁLISIS SÍSMICO DE LA IGLESIA SAN PEDRO APÓSTOL DE ANDAHUAYLILLAS

MAESTRÍA EN FÍSICA Alumno: Carolina Briceño Melendez Asesor: Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN FÍSICA

EXPLORANDO LA SENSIBILIDAD DE DUNE AL DECAIMIENTO INVISIBLE DE NEUTRINOS DENTRO DEL CONTEXTO DE LAS OSCILACIONES DE NEUTRINOS

Alumno: Marvin Vladimir Ascencio Sosa Asesor: Alberto Gago Medina Resumen / Abstract

El fenómeno de oscilaciones de neutrinos ha sido extensamente estudiado experimentalmente y teóricamente en las últimas décadas. Este no solo implico su confirmación sino también la medida de casi, todos los parámetros asociados a esta. Sin embargo, aún queda pendiente algunas incógnitas por resolver como son la jerarquía de las masas de los neutrinos, la determinación de la fase que viola la simetría carga-paridad, el problema de las degeneraciones, entre otros. Para poder ser resueltos muchos de estos problemas requieren experimentos de gran escala y con la más óptima tecnología para la detección de neutrinos. El experimento DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) tendrá estas capacidades. Este experimento tiene una distancia fuente - detector de 1300km contando con un detector cercano de alta precisión y uno lejano de 40 kton hecho de Argón Liquido. Estas características no solo permitirán resolver los problemas mencionados sino que además permitirá estudiar, por ejemplo, neutrinos provenientes del colapso de supernovas, así como el decaimiento del protón, entre otros procesos. En esta tesis se ha realizado, una revisión detallada de la física de oscilación de neutrinos tanto en vació como en materia, incorporando a este último el decaimiento invisible de neutrinos. El decaimiento invisible de neutrinos se manifiesta como un amortiguamiento en la probabilidad de oscilación. En esta tesis estudiaremos como distintos valores del parámetro de este decaimiento invisible modifican el espectro de energía producido por los eventos que se observarían en DUNE. Nuestras simulaciones han sido hechas utilizando el paquete GLoBES (General Long Baseline Experiment Simulator) y usando como ingredientes distribuciones proporcionadas por el propio experimento.

FORMACIÓN DE PATRONES INDUCIDOS POR UN FLUJO DE CORTE EN EL MODELO DE LOTKA VOLTERRA MODIFICADO

Alumno: Julio José Balbín Arias Asesor: Desiderio Vásquez Rodríguez Resumen / Abstract

En la tesis se analiza el modelo de Lotka Volterra modificado [1] bajo el efecto flujos de corte. Se analizaran dos tipos de flujos de corte: un modelo de dos capas [2] donde cada capa tiene una velocidad distinta, y el flujo de Poiseuille [3] correspondiente a un tubo bidimensional [4].

MAESTRÍA EN FÍSICA

Se busca analizar si el flujo de corte puede generar la formación de patrones sobre el modelo de Lotka-Volterra modificado, cuando los parámetros sin flujo no permitan formar patrones [5]. Si se verifica que los patrones de Turing se pueden formar bajo el efecto del flujo de corte, sería un aporte sustancial al análisis de sistemas poblaciones en un contexto ecológico.

ESTADOS DE POLARIZACIÓN, FASES GEOMÉTRICAS, FENÓMENOS DE HISTÉRESIS Y EFECTOS DE BORDE EN LAS PROPIEDADES MAGNÉTICAS PARA MODELOS DEL TIPO ISING

Alumno: Rafael Eduardo Caballero Nolte Asesor: Francisco De Zela Martínez Resumen / Abstract

Mediante arreglos ópticos que hacen uso de moduladores espaciales de luz que permiten controlar el frente de onda, y mediante placas retardadoras que permiten controlar la polarización, se genera diversos patrones de luz donde el estado de polarización varía según la posición elegida en el frente de onda. A partir de los grados de libertad a los cuales se tiene acceso gracias al anterior arreglo es posible generar fases geométricas y topológicas en configuraciones todavía no exploradas con este fin. La presente tesis aborda la temática anterior, tanto desde la perspectiva teórica cuanto desde la perspectiva experimental. Haciendo uso del isomorfismo que hay entre los sistemas de dos niveles, manifestaciones específicas de los cuales son la luz (clásica o cuántica) polarizada y las partículas de spin ½, se aborda un segundo tema, que consiste en estudiar materiales compuestos por moléculas con spin intrínseco. Se estudian las fases de un material respecto al magnetismo y al paramagnetismo. La respuesta del material depende de la temperatura. De otro lado, puede ocurrir que el material desarrolle cierta memoria de sus estados anteriores, produciéndose así el fenómeno de histéresis. Tradicionalmente la aparición de histéresis se ha supuesto que depende únicamente de los parámetros intrínsecos del sistema. Recientemente se ha planteado una modificación al tratamiento convencional, incorporando la geometría como un factor determinante del fenómeno. Aplicando técnicas de Montecarlo se puede realizar simulaciones computacionales de arreglos de distintos tamaños (3x3, 4x4, 5x5, 6x6, 7x7, 8x8, etc.) y con diversas geometrías (10x2, 5x4, 12x3, 9x4, 18x2, etc.). En el marco de la presente tesis, se ha realizado diversas simulaciones, obteniéndose resultados que han sido reportados mediante una publicación en J. of Phys: Conf. Series, doi: 10.1088/1742-6596/738/1/012068. Este último resultado fue elegido para que sea materia de la sustentación de tesis.

ÓPTICA CUÁNTICA: RABI HAMILTONIAN AND GEOMETRIC PHASES

Alumno: Juan Enrique Calderón Krejci Asesor: Francisco De Zela Martínez Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN FÍSICA

Se estudia fases geométricas associadas a un átomo de dos niveles en interacción con un campo electromagnético monomodal cuantizado, un modelo descrito por el Hamiltoniano de Rabi (HR). El HR no há sido diagonalizado explícitamente; no obstante, cuando el acoplamiento entre el átomo y campo es débil, puede aplicarse la aproximación de onda rotante (RWA). Esto lleva al Hamiltoniano de JaynesCummings (HJC), el cual es diagonalizable explícitamente. Cuando la RWA es válida, los fenómenos físicos predichos en el modelo de Rabi deben también aparecer en el modelo de Jaynes-Cummings; caso contario, la aproximación sería físicamente inconsistente. Últimamente se generó una controversia después de una reciente afirmación sobre fases de Berry asociadas al HR. Así, la RWA no sería válida para ningún valor del acoplamiento entre el átomo y campo. Los resultados de esta investigación, cálculos numéricos de la fase de Berry en el HR, muestran que este no es el caso y que afirmaciones contrarias son inconsistentes con un argumento analítico que concierne al modelo de Rabi. Adicionalmente, se muestra que estos resultados convergen a los respectivos para el HJC, concluyendo así que la RWA es consistente al aplicarse a fases de Berry. Finalmente, se discute que la aparición de fases de Berry no depende de la condición adiabática; por lo tanto, el marco de estudio apropiado es el cinemático, el cual contiene a la fase de Berry como un caso particular de la fase geométrica. También se discute que el Hamiltoniano no desempeña un rol importante, salvo el de ser proveedor de los autovectores usados en el cálculo de la fase geométrica. Esto manifiesta la característica esencial de la cual depende la fase geométrica, que es la geometría del espacio de rayos. Este espacio depende de los tipos de evolución que sean considerados. Este punto es ilustrado estudiando diferentes transformaciones unitarias en el modelo de Schwinger del momento angular, las cuales se comparan com resultados basados em el momento angular convencional.

CONSTRAINING SLEPTONS AT THE LHC IN A SUPERSYMMETRIC LOW-SCALE SEESAW SCENARIO

Alumno: Nhell Heder Cerna Velazco Asesor: Joel Jones Pérez Resumen / Abstract

En este trabajo, buscaremos desarrollar las implicancias de un modelo supersimétrico con neutrinos masivos en la escala electrodébil. De tener neutrinos pesados con masas alrededor de esta escala, se esperaría que la fenomenología de SUSY, a alta energía, sea afectada. En particular, se estudiará la modificación de procesos de desintegración de sleptones, donde los neutrinos pesados podrían aparecer. Para ello, se pretende implementar el SUSY-Seesaw utilizando el programa SARAH. Con esto, se estudiará la fenomenología del modelo con los programas MadGraph y Pythia, y llevar a cabo una estimación realista de los eventos observables. We consider a scenario inspired by natural supersymmetry, where neutrino data is explained within a low-scale seesaw scenario. We extend the Minimal Supersymmetric Standard Model by adding light right-handed neutrinos and their superpartners, the R-sneutrinos, and consider the lightest neutralinos to be higgsino-like. We consider the possibilities of having either an R-sneutrino or a higgsino as lightest supersymmetric particle. Assuming that squarks and gauginos are heavy, we systematically evaluate the bounds on slepton masses due to existing LHC data.

IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE MEDICIÓN DE RESISTIVIDAD ELÉCTRICA EN PELÍCULAS DELGADAS SEMICONDUCTORAS POR EL MÉTODO DE VAN DER PAUW

Alumno: Luis Angel Conde Mendoza Asesor: Ronald Weingärtner Resumen / Abstract

La resistividad eléctrica es una propiedad física intrínseca e independiente del tamaño o de la forma de un material, que nos da información acerca de cómo se comporta el material al paso de la corriente eléctrica. Por el valor de la resistividad de un material, se le puede clasificar como conductor, semiconductor o aislante.

MAESTRÍA EN FÍSICA

En la presente tesis se realiza el estudio de la resistividad eléctrica en los semiconductores, los métodos de medición de resistividad, los factores de corrección que se deben tener en cuenta para una medición más precisa y los detalles de la implementación de un sistema de medición de resistividad por el método de Van der Pauw. El método de Van der Pauw se puede utilizar para medir la resistividad de materiales en forma de películas delgadas sin importar la forma de la muestra, consiste en hacer fluir una corriente constante por dos puntos en la periferia y se mide el voltaje en otros dos puntos. Con los datos obtenidos se resuelve la ecuación de Van der Pauw y se obtiene la resistividad. Finalmente se presentan los resultados de las medidas de resistividad para muestras cuadradas de silicio de alto dopaje, y además se hace un estudio de los resultados obtenidos cuando la medición se hace en contactos sobre el área superficial de la muestra, incumpliendo la condición de usar contactos en la periferia, y los efectos que esto conlleva.

SURFACE TENSION DRIVEN FLOW ON A THIN REACTION FRONT

Alumno: Roberto Antonio Guzmán Ramírez Asesor: Desiderio Vásquez Rodríguez Resumen / Abstract

The evolution of chemical reaction fronts in liquid media is affected by fluid motion. In the case where there is a free surface in contact with air, surface tension gradients produce a flow. It is characterized by a Marangoni number, which measures the intensity of the gradient and its direction. We solve the hydrodynamic equations considering sharp interface between reactants and products in the fluid, so that the surface tension gradient is modeled as being proportional to a delta function. Since the diffusivity of aqueous solutions is small compared to the kinematic viscosity of water, we model the fluid dynamics as a Stokes flow to obtain the velocity field. This field is then coupled to front evolution equations based on an Eikonal relation and a deterministic KPZ equation. Our solutions show change in speed and deformation of the fronts. La tesis corresponde a un artículo publicado en la revista indizada European Physics Journal: Special Topics, el cual fue sometido a un arbitraje internacional. El alumno llevo a cabo los cálculos propuestos en el tema de tesis, demostrando que el modelo basado en la ecuación de Kardar-Parisi-Zhang (KPZ) da buenos resultados al ser comparada con modelos estándares de reacción-difusión. Estos resultados pueden ser aplicados a distintos tipos de reacción sin tener que limitarse a una sola reacción autocatalítica. Se obtuvieron resultados analíticos para el caso de fronteras libres de esfuerzo en la base del líquido. Los gradientes de tensión superficial fueron modelados usando una función delta de Dirac, que dieron lugar a dichas soluciones. The evolution of chemical reaction fronts in liquid media is affected by fluid motion. In the case where there is a free surface in contact with air, surface tension gradients produce a flow. It is characterized by a Marangoni number, which measures the intensity of the gradient and its direction. We solve the hydrodynamic equations considering sharp interface between reactants and products in the fluid, so that the surface tension gradient is modeled as being proportional to a delta function. Since the diffusivity of aqueous solutions is small compared to the kinematic viscosity of water, we model the fluid dynamics as a Stokes flow to obtain the velocity field. This field is then coupled to front evolution equations based on an Eikonal relation and a deterministic KPZ equation. Our solutions show change in speed and deformation of the fronts.

MAPEO DE LOS NIVELES DE RADÓN 222 EN EL DISTRITO DE SAN MARTÍN DE PORRES (LIMA-PERÚ) EN EL PERIODO 2015-2016

Alumno: Rafael Angel Liza Neciosup Asesor: María Elena López Herrera Resumen / Abstract

Uno de los objetivos de este trabajo es mostrar la calibración de los dispositivos utilizados como monitores de radón basados en detectores de estado sólido (SSNTD). El material usado como SSNTD es LR-115 II. La estandarización de los parámetros usados en la exposición a radón en aire, proceso de grabado y lectura, se basan en la respuesta del LR-115 II. El resultado de la medición de Radón obtenido por este tipo de sistema de medición representa la concentración media del radón durante todo el período de medición. Como este tipo de dosímetro no requiere energía eléctrica para el funcionamiento es más clasificado como dispositivo de medición de radón “pasivo”.

MAESTRÍA EN FÍSICA

El trabajo forma parte de la labor de investigación que se viene desarrollando en el proyecto “Desarrollo de un Sistema de Monitoreo de Rn-222 ambiental mediante la Técnica de Huellas Nucleares en la Ciudad de Lima-Perú” como parte del Programa Nacional de Innovación para la Competitividad y Productividad (PNICP) – Innovate Perú 2015. Se aplica la metodología en el monitoreo en nuestra ciudad en la zona de San Martín de Porres siguiendo los procedimientos establecidos en el proyecto de referencia.

IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE MEDICIÓN DE RESISTIVIDAD ELÉCTRICA DE PELÍCULAS DELGADAS SEMICONDUCTORAS A BAJAS TEMPERATURAS

Alumno: Paul David Llontop López Dávalos Asesor: Roland Weingärtner Resumen / Abstract

El objetivo principal es medir las propiedades eléctricas y ópticas de películas delgadas de banda ancha a bajas temperaturas. Hay que poner un sistema criogénico a punto, i.e. verificar su funcionamiento e implementar un sensor de alta calidad para bajas temperaturas, incluyendo la calibración y automatización de la medición de la temperatura. Finalmente se realizan mediciones de resisitividad y efecto Hall de películas delgadas a bajas temperaturas. Asimismo se modifica una cámara de vacío adecuándola para medir transmitancia en un spectrometro de la marca Perkin Elmer.

CARACTERIZACIÓN ELÉCTRICA DE CONTACTOS DE ALUMINIO FABRICADOS POR DEPOSICIÓN FÍSICA DE VAPOR SOBRE OBLEAS DE SILICIO DE DISTINTOS DOPAJES

Alumno: Luis Jonathan Pretell Valero Asesor: Roland Weingärtner Resumen / Abstract

Los dispositivos electrónicos, formados por semiconductores, se encuentran conectados con otros terminales externos por medio de contactos metálicos. A través de estos contactos es por donde el flujo de portadores de carga entra y sale de un dispositivo a otro. Los contactos pueden ser: Schottky, aquellos que conducen carga en un sentido y en el otro sentido ofrecen resistencia; o Óhmicos, los cuales ofrecen una baja resistencia al paso de la corriente en ambos sentidos de polarización.1

MAESTRÍA EN FÍSICA

Es de interés obtener contactos Óhmicos, a partir de contactos Schottky por medio de tratamientos térmicos. Los contactos Schottky resultaron al evaporar aluminio sobre silicio de distintos dopajes, los cuales se fabricaron por Deposición Física de Vapor. Para analizar el proceso de formación de contacto Óhmico en las muestras, estas se caracterizaron electrónicamente por medio de las curvas densidad de corriente vs. voltaje (J-V), antes y después de los tratamientos térmicos, para las temperaturas de 500°C, 550°C y 600°C cada una por 10 min. Los contactos Schottky obtenidos de las muestras de silicio tipo p, con un tratamiento térmico a 500°C, se comportaron como contacto Óhmico; para los siguientes tratamientos térmicos (550°C y 600°C) la resistencia de contacto aumenta, debido a que en la interfaz del silicio se forma un región cargada p+, la cual frenaría la conducción por emisión térmica. Se observa también que a mayor dopaje en las muestras la resistencia de contacto es menor, ya que el transporte por tunelaje a través de la barrera comienza a dominar. Los contactos Schottky obtenidos de las muestras de silicio tipo n, con un tratamiento térmico a 500°C, mejora la conducción en las muestras de bajo dopaje, mientras que en la de alto dopaje la resistencia aumenta, esto por la capa p+ que se forma en la interfaz del silicio, y con los siguientes tratamientos térmicos (550°C y 600°C) la región p+ crece; las resistencia de contacto aumenta en la muestra de bajo dopaje, en las de medio dopaje desaparece la barrera Schottky, y en las muestra de alto dopaje la región de carga espacial sufre una inversión, ahora se formará un contacto Schottky de silicio tipo p.

MAPEO DE RADÓN 222 EN INTERIORES EN EL DISTRITO DE LOS OLIVOS (LIMA - PERÚ) DEL 2015 AL 2016

Alumno: Stwartk Alain Torres Burga Asesor: María Elena López Herrera Resumen / Abstract

Si bien el riesgo radiológico ligado a la exposición al radón en aire no es consecuencia directa de la inhalación del propio gas sino de sus productos de desintegración de vida corta, la mayoría de los sistemas de medida existentes determinan, por motivos prácticos, la concentración de 222Rn en aire en lugar de medir sus descendientes. Las recomendaciones de protección radiológica internacionales suelen estar expresadas en términos de la concentración de radón en aire, que se relaciona con la concentración de sus descendientes de vida corta por un factor de equilibrio. El trabajo forma parte de la investigación que se viene desarrollando relacionando con el proyecto “Desarrollo de un Sistema de Monitoreo de Rn-222 ambiental mediante la Técnica de Huellas Nucleares en la Ciudad de Lima-Perú” como parte del Programa Nacional de Innovación para la Competitividad y Productividad (PNICP) – Innovate Perú 2015. En este trabajo se trata de hacer mediciones locales en el distrito de Los Olivos, Lima.

DISENTANGLING ATMOSPHERIC CASCADES STARTED BY GAMMA RAYS FROM COSMIC RAYS WITH CORSIKA

Alumno: Javier Alonso Rengifo Gonzáles Asesor: José Bazo Alba Resumen / Abstract

En este trabajo se busca un método para diferenciar entre lluvias de partículas producidas por rayos cósmicos y aquellas iniciadas por rayos gamma a energías de TeV, utilizando simulaciones CORSIKA. Este método intenta resolver el problema que existe en la búsqueda de señales de fuentes puntuales de rayos gamma medidas por diversos experimentos frente a un fondo de flujo dominante de hadrones. Los resultados de este trabajo pueden aplicarse al estudio de explosiones de rayos gamma (GRBs). Los GRBs emiten fotones muy energéticos, qué al interactuar con la atmósfera terrestre, producen una gran cascada electromagnética de partículas secundarias, las cuales son detectables.

MAESTRÍA EN FÍSICA

El procedimiento será simular eventos producidos por fotones, la señal, y protones, el fondo, que son las partículas más abundantes de los rayos cósmicos. Se extraen varios parámetros de los perfiles longitudinales de las lluvias de partículas, caracterizando las lluvias simuladas. Algunos de los parámetros de ajuste más importantes son el máximo de lluvia (Xmax), el ancho de la lluvia FWHM, el parámetro de asimetría, el número máximo de partículas (Nmax) y el comienzo de la lluvia (Xstart). Existen diferentes experimentos utilizando tanques Cherenkov de agua y detectores de fluorescencia que pueden medir estos parámetros. Se han probado dos métodos. El primero se basa en cortes simples, mientras que el segundo se basa en un análisis multivariado utilizando el paquete TMVA, que mejora los cortes individuales. El primer método se aplicó energías simuladas separadas de 102, 103, 104 y 105 GeV para encontrar cortes adecuados. Se encontró que Xmax, FWHM, Xstart y Nmax dependen de la energía. Posteriormente se aplicaron estos cortes dependientes de la energía y otros cortes fijos a una muestra realista, que consiste en 104 eventos de señal (fotones) y 106 eventos de fondo (protones) que cubren un rango de energía de 102 a 105 GeV con diferentes espectros. Además, se introdujo un error en la energía para simular la eficiencia de reconstrucción de energía de un detector. El resultado obtenido deja 54% eventos de señal y 12% eventos de fondo. Aplicando el análisis multivariado TMVA, se encontró que el método Boosted Decision Tree (BDT) era el mejor para distinguir la señal del fondo. El resultado para una eficiencia de señal similar fue 0.7% de eventos de fondo. Por último, utilizando cortes más estrictos en la BDT para mejorar la significancia, el resultado fue 1 evento de fotón por cada 1000 eventos de protones. Dada la proporción del flujo inicial, esto significa una capacidad de rechazo de fondo de 103. Por lo tanto, la viabilidad de la separación gamma/hadrón requiere mejoras adicionales.

NEUTRINO TRIDENT PRODUCTION REVISITED FOR MINERVA AND DUNE

Alumno: Sebastián de Jesús Sánchez Falero Asesor: Alberto Gago Medina Resumen / Abstract

Revisamos sistemáticamente el proceso de producción de dimuones via la dispersión de neutrinos en el campo Coulombiano del núcleo, conocido como producción tridente de neutrinos y cuya sección de choque está suprimida alrededor de cinco órdenes de magnitud respecto de la sección de choque neutrino-núcleo de corriente cargada en el Modelo Estándar. El par de muones cargados opuestamente es caracterizado investigando sus distribuciones cinemáticas. Implementamos el proceso de producción tridente de neutrinos en el generador de eventos Montecarlo GENIE y estudiamos detectores del tipo MINERvA y DUNE para sugerir cortes apropiados para separar la señal de las principales fuentes de background. También señalamos el número esperado de eventos en cada contexto experimental.

ÓPTICA CUÁNTICA: DESARROLLO DE UN ESPECTRÓMETRO DE FIBRA ÓPTICA BASADO EN PATRONES DE SPECKLE

Alumno: Diego Ugarte La Torre Asesor: Francisco De Zela Martínez Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN FÍSICA

Los patrones de speckle son patrones aleatorios de interferencia, donde las zonas con intensidad nula son las más probables y el contraste general es alto. Cuando se utiliza fibras ópticas multimodales, es posible obtener patrones de speckle que son producto de la interferencia entre los diversos modos que la fibra es capaz de transmitir. Como este patrón depende de la longitud de onda, es posible relacionar el patrón obtenido y la longitud de onda de la luz que lo produjo, teniendo así la base de un espectrómetro no convencional. La presente tesis tiene por objetivo montar un espectrómetro de fibra óptica basado en el anterior principio. Sin embargo, dada la inestabilidad de los patrones así generados, se busca implementar un método alternativo, utilizando moduladores espaciales de luz, los cuales permiten variar la fase del haz luminoso pixel por pixel, simulando así en forma controlada lo que ocurre con la difracción aleatoria en una fibra óptica o en cualquier superficie generadora de speckle. Se aplicará también un método de optimización de la calibración del espectrómetro, que es una variante del método Monte Carlo.

MONITOREO DE LA CONCENTRACIÓN DE LA ACTIVIDAD DE RN-222 EN EL DISTRITO DE SAN LUIS-LIMA DURANTE LOS AÑOS 2015-2016

Alumno: Bedher Omar Vega Cabrera Asesor: María Elena López Herrera Resumen / Abstract

Esta tesis de maestría se viene desarrollando en el Grupo Investigación de Técnicas de Huellas Nucleares (GITHUNU)–Sección de Física (PUCP). El trabajo resume parte de la labor de investigación que se viene desarrollando a partir del proyecto “Desarrollo de un Sistema de Monitoreo de Rn-222 ambiental mediante la Técnica de Huellas Nucleares en la Ciudad de Lima-Perú” como parte del Programa Nacional de Innovación para la Competitividad y Productividad (PNICP) – Innovate Perú 2015. Se desarrolla una metodología de monitoreo ambiental por ello se plantea mediciones en nuestra ciudad en el distrito de San Luis-Lima. El Distrito de San Luis, se encuentra ubicado en la zona urbana consolidada de Lima Metropolitana a 175 m.s.n.m. y cuenta con un área de 3.49 km2. Es la intersección geográfica de las vías troncales nacionales que son la Panamericana Sur y la carretera Central. Como características generales del distrito se tiene que la población censada por el INEI-2014 (Instituto Nacional de Estadística e Investigación) [1] fue de 57 530 habitantes.

INESTABILIDADES DE UN FRENTE DE PROPAGACIÓN EN DOS DIMENSIONES EN UNA REACCIÓN-DIFUSIÓN CÚBICA ́ EN UNA REACCI ON-DIFUSION.

Alumno: Edwin Agapito LLamoca Requena Asesor: Desiderio Vásquez Rodríguez Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN FÍSICA

Se estudian los frentes de propagación en dos dimensiones con forma de un tubo rectangular finito en sistemas isotérmicos autocatalíticos. Se enfocan el caso donde dos especies intervienen en una reacción y estas especies tienen coeficientes de difusión que pueden diferenciarse significativamente en magnitud. En las configuraciones de dos dimensiones, con diferentes oeficientes de difusión, los frentes de propagación pueden convertirse en inestables. La inestabilidad ocurre cuando la razón del coeficiente de difusión por la reactancia en la autocatálisis excede de un valor crítico. La forma espacio temporal de los ondas no planas en tales sistemas dependen del ancho de la zona de la reacción mostrándose bifurcaciones de doble periodo que llevan a comportamientos caóticos con el incremento del ancho. También se estudian las formas de evolución de la propagación de los frentes cuando el ancho de la zona de reacción es mas grande del largo del tubo, notándose simetría especular hasta un cierto tiempo y luego romper la simetría para tiempos posteriores.

POLARIMETRIC MEASUREMENTS OF SINGLE-PHOTON GEOMETRIC PHASES

Alumno: Omar Hernan Ortiz Cabello Asesor: Francisco Antonio De Zela Resumen / Abstract

Reportamos medidas polarimétricas de fases geométricas que son generadas por evoluciones de fotones polarizados a lo largo de trayectorias no geodésicas en la esfera de Poincaré. La esencia de nuestro arreglo polarimétrico está en las siete láminas retardadoras que son atravesadas por un haz de fotones individuales. Con este arreglo, cualquier transformación SU(2) puede ser realizada. Explotando la invarianza Gauge de las fases geométricas bajo transformaciones locales U(1), anulamos la contribución dinámica a la fase total, de este modo haciendo que la última coincida con la fase geométrica. Demostramos la insensibilidad de nuestro arreglo bajo distintas fuentes de ruido. Esto hace del arreglo polarimétrico de fotones individuales una herramienta versátil y prometedora para probar la robustez de la fase geométrica frente al ruido.

We report polarimetric measurements of geometric phases that are generated by evolving polarized photons along nongeodesic trajectories on the Poincaré sphere. The core of our polarimetric array consists of seven wave plates that are traversed by a single-photon beam. With this array, any SU(2) transformation can be realized. By exploiting the gauge invariance of geometric phases under U(1) local transformations, we nullify the dynamical contribution to the total phase, thereby making the latter coincide with the geometric phase. We demonstrate our arrangement to be insensitive to various sources of noise entering it. This makes the single-beam, polarimetric array a promising, versatile tool for testing robustness of geometric phases against noise.

GENERATION AND MEASUREMENT OF POLARIZATION MIXED-STATE SINGLE-PHOTON GEOMETRIC PHASES

Alumno: Diego Eduardo Barberena Helfer Asesor: Francisco De Zela Martínez Resumen / Abstract

La tesis corresponde al desarrollo del proyecto en: Decoherencia cuántica.

MAESTRÍA EN FÍSICA

El objetivo general es tener el completo control sobre el grado de libertad de polarización en sistemas cuánticos (fotones individuales) y poder manipularlo para hacer simulación de procesos de ruido durante evoluciones unitarias y no unitarias y evaluar la robustez del sistema frente a perturbaciones. La investigación se centrará en el desarrollo de un método para controlar la polarización de fotones individuales con facilidad y su utilización para estudiar las propiedades de la fase geométrica (de Sjökvist) de los sistemas cuánticos descritos por estados mixtos. Sobre la base de los resultados experimentales se discutirán experimentos posteriores que analizarán el efecto que tiene sobre la fase geométrica el ruido generado por decoherencia o por fluctuaciones de los parámetros de control del experimento. Los trabajos tendrán una componente teórica y otra experimental. Since the discovery of geometric phases by Sir Michael Berry [1] and the subsequent generalizations it underwent, the concept has been shown to be ubiquitous in physics. Some key features of systems ranging from the classical Foucalt pendulum to the quantum spin ½ system can be understood in terms of it. Going still further, most current efforts are directed no longer to understand it but to harness its properties and produce artificial (abelian and non-abelian) gauge fields [2], study some topological properties of Hilbert space [3], use them as probes of in condensed matter systems, etc. Nonetheless, there is still ongoing research to understand how does this phase manifests in more general quantum systems (mixed states) under general (unitary or non-unitary) evolutions. Theoretical studies have proposed two very different definitions which have been shown to be inequivalent and that try to capture and generalize the most important features of geometric phases. These are Sjökvist¿s [4] and Uhlmann¿s [5] geometric phases. The present work tries to partly address this issue from the experimental point of view. The polarization degree of freedom of a single photon is the quantum system chosen to exhibit these properties since it is very robust and easy to manipulate, even in the quantum realm. This, in turn, requires the design of a method to produce arbitrary

polarization mixed states in single photons. This is done by slightly modifying an existing setup [6] originally devised to control de polarization matrix of a laser source. The next stage involves generating and measuring a Sjรถkvist geometric phase, which is done employing (and modifying) a method used to study pure-state polarization geometric phases [7]. Because of the limitations of the array, only Sjรถkvist phases of mixed states undergoing unitary evolutions can be studied. However, initial states and specific evolutions are chosen so as to show the most salient features and differences from the pure-state case. Uhlmann phases and non-unitary evolutions can be addressed by future investigations and with some minor modifications to the array, we think. These phases have been already generated and measured in previous experiments involving neutrons [8]. The technical requirements of our setup are much less demanding, however, since the former require the use of a nuclear reactor, whereas the latter needs only laser sources and single photon crystals. Pure state geometric (and Pancharatnam) phases have been also studied in similar optical setups [7] and this work can be seen as its natural continuation. Our optical setup uses single photons produced by spontaneous parametric down conversion (SPDC) in a BBO crystal pumped by a 37.5 mW continuous wave, 405 nm diode laser. A pair of twin photons is generated (signal and idler). The idler is used as a herald, while the signal enters the setup and is then detected in coincidence with the idler. The signal photon traverses an unbalanced Mach-Zender array that recombines the amplitudes for horizontal and vertical polarization in an incoherent fashion. By controlling the relative weights of each amplitude and then subjecting the state to a SO(3) polarization transformation any mixed state can be generated. The prepared state is then subjected to a series of SU(2) transformations that simulate the action of an interferometer that allows the generation of a Sjรถkvist geometric phase. Finally, the signal photon enters a measurement stage before being detected.

IMPACT OF GALACTIC MAGNETIC FIELD MODELLING ON SEARCHES OF POINT SOURCES VIA UHECR-NEUTRINO CORRELATIONS

Alumno: José Alonso Carpio Dumler Asesor: Alberto Gago Medina Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN FÍSICA

We apply the Jansson-Farrar JF12 magnetic field model in the context of point source searches by correlating the Telescope Array ultra-high energy cosmic ray data and the IceCube-40 neutrino candidates, as well as other magnetic field hypotheses. Our field hypotheses are: no magnetic field, the JF12 field considering only the regular component, the JF12 full magnetic field, which is a combination of regular and random field components, and the standard turbulent magnetic field used in previous correlation analyses. As expected from a neutrino sample such as IceCube-40, consistent with atmospheric neutrinos, we have found no significant correlation signal in all the cases. Therefore, this paper is mainly devoted to the comparison of the effect of the different magnetic field hypotheses on the minimum neutrino source flux strength required for a 5 sigma discovery and the derived 90\% CL upper limits. We also incorporate in our comparison the cases of different power law indices alpha=2.2,2.5 for the neutrino point source flux. The differences in the 5 sigma discovery flux for our magnetic field hypotheses is ~ 1-50\%, being the maximum difference with the regular JF12 field and standard turbulent field models, being the standard turbulent higher than the regular one, while the minimum is between the no magnetic field and regular JF12 field. Considering the current flux upper limits, we find that IceCube requires a lifetime > 5 years to observe neutrino-UHECR correlation signals. Our analysis for different power law indices yielded the same relative behaviour between different magnetic field models.

SIGNALLING’ Y DEMONIOS DE MAXWELL EN ÓPTICA LINEAL

Alumno: Giancarlo Gatti Alvarez Asesor: Francisco De Zela Martínez Resumen / Abstract

Baso mi tesis en una investigación conjunta que realizo con el grupo “Quantum Technologies for Information Science” de la Universidad del País Vasco. Estimamos que la publicación estará terminada a finales de este año (2015), con posibilidad de ser publicada en una revista indexada. Actualmente hay un interés creciente en determinar la relación que mantiene la mecánica cuántica con la información. Los teoremas generales de la mecánica cuántica directamente tocan conceptos como borrado e información, clonación y criptografía. De hecho, una reformulación del formalismo cuántico en términos de una teoría de información cuántica ha sido frecuentemente considerada. Teoremas como el teorema de No-Borrado y No-Clonación han sido de interés particular. En algunas investigaciones, inclusive, han sido promovidos a principios, en un intento de entender la naturaleza desde un punto de vista informacional. El teorema de No-Borrado ha sido también vinculado con el teorema de No’Signalling’ (la prohibición de transmitir información más rápido que la luz usando el entrelazamiento cuántico), aunque de manera teórica. Objetivo de la tesis: Profundizar en la relación que mantienen los teoremas de No’Signalling’ y No-Borrado con la Segunda Ley de la Termodinámica.

REVISIÓN Y PERSPECTIVA DE LOS MODELOS DE GENERACIÓN DE MASA DE LOS NEUTRINOS

Alumno: Félix Napoleón Díaz Desposorio Asesor: Alberto Gago Medina Resumen / Abstract

Desde que fueron propuestos por Pauli, la masa de los neutrinos es un tema de intensa investigación experimental y teórica. Debido a la no existencia de neutrinos de mano derecha se postuló a los neutrinos como partículas sin masa. Ahora ya probada la existencia de la masa de los neutrinos, nos vemos motivados a investigar los distintos modos por los cuales esta se puede generar.

MAESTRÍA EN FÍSICA

En este trabajo, se hace una revisión de la naturaleza del neutrino (Dirac, Majorana o Dirac-Majorana) y los diferentes mecanismos de generación de masa para los mismos, tales como los mecanismos seesaw. Estos mecanismos no solo explican la masa del neutrino si no también explican su pequeño valor en comparación con los quarks y leptones. Se revisará el modelo seesaw más simple (Tipo I) donde se plantea que las componentes quirales no observadas son neutrinos derechos que poseen una masa muy grande. También se estudia el triplete de Higgs, el cual induce al mecanismo seesaw tipo II, en este triplete se incorporan bosones Higgs cargados y doblemente cargados. También se estudia la expansión del sector leptónico el cual nos lleva el mecanismo seesaw tipo III. Se analiza también los posibles contextos experimentales en los cuales estos diferentes modelos pueden revelarse. Se estudian los modelos de generación de masa Zee-Babu. Que consisten en proveer masa a los neutrinos mediante loops introduciendo singletes de Higgs cargados y doblemente cargados y doblemente cargados.

REVISITANDO EFECTOS DE DECOHERENCIA EN LAS OSCILACIONES DE NEUTRINOS

Alumno: Sandro Joel Hernández Goicochea Asesor: Alberto Gago Medina Resumen / Abstract

En las últimas décadas, el estudio de los neutrinos se ha convertido en una de las líneas de investigación más activas en la física de altas energías. Los neutrinos son partículas partículas elementales fermiónicas neutras que interaccionan sólo via fuerza débil. Esto genera que la interacción con la materia sea muy débil y, por lo tanto, su detección sea muy difícil. Sin embargo, a pesar de la dificultad de su detección, es una de las partículas más estudiadas por la gran cantidad de física nueva que ha introducido. Una de las características más notables de los neutrinos, es que son las únicas que cambian de sabor (neutrino electrón, muón o tauón) a medida que atraviesan el espacio. Este efecto es llamado ¿Oscilación de neutrinos¿ y es consecuencia de que no poseen una masa definida, sino que cada uno se encuentra en una superposición cuántica de varias masas distintas [1]. Debido a este fenómeno de oscilación, un sistema de neutrinos se comporta como un interferómetro de largas distancias. Lo cual, lo convierte en un candidato ideal donde probar física nueva cuyos efectos se estiman ser pequeños, ya que estos se verán magnificados. Uno de los fenómenos estudiados que se postula podrían ser medidos en un sistema de neutrinos, es la decoherencia cuántica. El fenómeno de decoherencia cuántica, se estima que tendría efectos muy pequeños, prácticamente inapreciables, sin embargo, podrían ser medibles a través de las oscilaciones de neutrinos. Aunque actualmente existen varias teorías que postulan la causa de la decoherencia, a priori, no se conoce cuál sería el mecanismo detrás de esto [2] [3]. No obstante, no importa cuál sea la dinámica microscópica de la interacción que lleva a la decoherencia, si considerásemos al sistema de neutrinos como un sistema cuántico abierto en interacción con un baño que evoluciona por un semigrupo dinámico completamente positivo [4] [5], podemos estimar la magnitud y el tipo de interacción que sufre el neutrino. La magnitud de la decoherencia se será dada por ciertos parámetros los cuáles son conocidos como parámetros de decoherencia.

En la actualidad, existen varios estudios que tratan al neutrinos como un sistema cuántico abierto [6] [7] [8], sin embargo, hasta ahora sólo hay un estudio de decoherencia en un sistema de neutrino de tres sabores o generaciones [9], las demás referencias suelen estimar y establecer límites a los parámetros de decoherencia, usando aproximaciones de dos generaciones [10] [11]. Lo cuál, puede limitar la cantidad de escanarios de decoherencia y la precisión de los resultados. Por todo lo anteriormente expuesto, el presente trabajo buscará hacer un análisis del efecto de decoherencia en el marco de tres generaciones de neutrinos sumándole un análisis en las restricciones y relaciones que se establecen al exigir que se cumpla la

MAESTRÍA EN FÍSICA

completa positividad. Esto nos podría llevar a mejores límites en cuanto a efectos de nueva física.

FLUCTUACIONES DE LA PRESENCIA DEL RADÓN 222 AMBIENTAL EN LA CIUDAD DE LIMA. (ZONA SAN MIGUEL)

Alumno: Bertín Andrés Pérez Ancaya Asesor: María Elena López Herrera Resumen / Abstract

Se busca aplicar la técnica de huellas nucleares en polímeros para medir contaminantes ambientales producidos por elementos radiactivos naturales los cuales emiten partículas ionizantes, por lo que dicha técnica capta este tipo de partículas. Entre estos materiales radiactivos podemos encontrar presencia de uranio 238, torio 232 entre los cuales podemos encontrar en gran cantidad la presencia del gas radón y sus isotopos (principalmente radón 222). En los trabajos realizados por el grupo de investigación Huellas Nucleares se muestran mediciones, con la finalidad de establecer las fluctuaciones de contaminantes gaseosos en el aire circundante. Las mediciones se hacen usando detectores de nitrocelulosa (LR-115 tipo 2) aplicando la técnica de huellas nucleares. Los resultados obtenidos nos permiten tener un indicador de la presencia de radón 222 en el aire durante diferentes estaciones del año y también la presencia de otros posibles contaminantes radiactivos. El uso de esta técnica permite obtener y estudiar las huellas que generan las partículas alfa que son emitidas durante la desintegración del radón 222 u otro tipo de partículas que nuestro detector capta de manera esporádica y parámetros específicos.

TOPOLOGICAL PHASES GENERATED WITH SINGLE PHOTONS ENTANGLED IN POLARIZATION AND MOMENTUM

Alumno: Elmer Eduardo Suárez Yana Asesor: Francisco De Zela Martínez Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN FÍSICA

Entanglement can be addressed from two different perspectives, namely as an essential resource for quantum technologies and as a fundamental phenomenon that is intimately related to our understanding of Nature itself. On the other hand, quantum theory is formulated within the mathematical framework of Hilbert spaces, for which entanglement plays an important role in the determination of their geometry and topology [1]. This resembles a key feature of general relativity, in which matter is seen to determine space-time geometry. Now, entanglement can involve a single degree of freedom that is carried along by two different particles, or else it can involve two different degrees of freedom that are attached to one and the same particle or physical entity, e.g., an electromagnetic field. The topological features that can be exhibited when using entangled states are largely independent of the particular physical realization of entanglement. Moreover, this physical realization can occur within a classical or within a quantum framework. Topological phases that manifest themselves when dealing with the SO(3) group, for instance, can be exhibited with the help of maximally entangled, two-partite states [2]. The physical realization that involves two particles and a single degree of freedom such as the spin, can be very demanding from the experimental point of view. On the other hand, a physical realization involving two degrees of freedom and one physical entity, such as a classical (laser) beam or a quantal (photon) beam, is much more feasible. When the two degrees of freedom are polarization and momentum (path), the physical implementation is particularly versatile. A Mach-Zehnder-type configuration has been proposed [3] that allows manipulating polarization and momentum either independently from one another or by applying non-separable unitary evolutions to product or to entangled initial states.

DETERMINACIÓN DE CONSTANTES ESPECTROSCÓPICAS POR TÉCNICAS COMPUTACIONALES A PARTIR DE ESPECTROS DE ABSORCIÓN INFRARROJA POR TRANSFORMADA DE FOURIER

Alumno: Johan Llamoza Rafael Asesor: Roland Weingärtner Resumen / Abstract

El interés por las películas delgadas de materiales con un amplio ancho de banda reside en su potencial aplicación en dispositivos luminiscentes, recubrimientos ópticos, capas de pasivación en celdas fotovoltaicas, etc. Estudiar este tipo de películas delgadas semiconductoras implica determinar su ancho de banda a partir por ejemplo de medidas de transmitancia y/o reflectancia en la región ultravioletavisible y la dependencia de la absorción en la región infrarroja (por debajo de 4000 cm-1). A partir de esta última, es posible determinar el número de enlaces y el porcentaje de cristalización después de someter al material a tratamientos térmicos post-deposición [1-3]. Esto significa realizar un análisis cuantitativo de las propiedades ópticas, electrónicas y vibracionales del material. Un inconveniente que surge al realizar medidas de absorbancia o transmitancia de películas delgadas es la aparición de oscilaciones que sobrepasan el cien por ciento en espectros infrarojos[4]. Esto se debe al procedimiento de medida y la relación entre los índices de refracción del sustrato y la película delgada. El procedimiento de medida de transmitancia óptica por transformada de Fourier requiere la medida de un espectro de referencia o fondo. En este caso el fondo típicamente utilizado es el sustrato. Luego se mide la película sobre el sustrato y el equipo se encarga de hacer la división de ambas intensidades. Sin embargo este procedimiento introduce un efecto ficticio ocasionado por el hecho de que si el índice de refracción del sustrato es mayor al de la película, la transmitancia de la segunda es mayor al del primero ocasionando entonces los valores por encima del cien por ciento. Esto último será desarrollado y explicado en detalle en la tesis. El sustrato típicamente utilizado es silicio por permitir parcialmente la transmitancia de la luz en la region espectral de interés. El índice de refracción del silicio en la región típica de una medida de FTIR está alrededor de 3 mientras que las películas delgadas de materiales como a-SiOx, a-SiC, a-SiN, a-AlN se encuentra entre 1.5 y 2. Ahora bien, introducir la información del sustrato y tratar el sistema película-sustrato con referencia aire impide medir los modos vibracionales de interés debido a que estos se encontrarían enmascarados por la absorción del volumen del silicio. Debido a esto es necesario compensar la absorción del sustrato tomándolo como espectro de referencia. Luego es necesario hacer una nueva corrección de fondo después de la

medida. Él método elegido es el de de mínimos cuadrados asimétricos propuesto por Eilers, y usado en diversas aplicaciones de espectroscopía para encontrar la línea base deseada [5,6]. Esto debido a que otros métodos tienen la desventaja de ser subjetivos. Tradicionalmente se pueden dibujar curvas spline o también hacer ajustes de curva polinomiales. El algoritmo propuesto por Eilers es iterativo y necesita dos constantes para iniciar, una de peso que premia los picos del espectro, y otra de relajación que suaviza la línea base buscada convergiendo en una solución estable.

MAESTRÍA EN FÍSICA

El principal logro del algoritmo es la construcción sistemática de la línea base de la transmitancia y con ella calcular el coeficiente de absorción. Esto permite continuar con un análisis cuantitativo de los modos vibracionales, el modelamiento de los picos de absorción en el infrarrojo, para así calcular la densidad de enlaces, y el porcentaje de cristalización de la película delgada después de ser sometida a tratamientos térmicos [7]. Para modelar los picos de absorbancia proponemos un modelo que permite optimizar un posterior ajuste, el cuál será sometido a simulaciones de Monte Carlo para su validación.

DETERMINACIÓN DEL MOMENTUM DE MUONES Y ANTIMUONES EN INTERACCIONES DE NEUTRINOS DE CORRIENTE CARGADA INCLUSIVA EN EL EXPERIMENTO MINERVA

Alumno: Gonzalo Armando Díaz Bautista Asesor: Alberto Gago Medina Resumen / Abstract

El Modelo Estándar es una teoría cuántica de campos gauge que describe tres de las cuatro interacciones fundamentales observadas en la naturaleza, exceptuando la interacción gravitacional, así como también define las partículas más elementales de las cuales está compuesto el Universo observado. La teoría en la que se sustenta está basada en la combinación de tres grupos de simetría local gauge, los cuales combinados dan lugar al también grupo gauge SU(3) x SU(2) x U(1). A pesar de que el Modelo Estándar es una teoría que describe tres de las interacciones fundamentales, cada una de estas posee una naturaleza distinta y, por tanto, es posible identificar por separado la contribución de las mismas dadas las diferentes características de los grupos gauge que los representan. De esa manera, se tiene en un primer caso a las interacciones electromagnéticas, estudiadas a través de la Electrodinámica Cuántica (QED), que engloba todos los fenómenos físicos que pueden ser entendidos por medio de procesos electromagnéticos. Por su parte, la Cromodinámica Cuántica (QCD) estudia la interacción fuerte, que es quien gobierna sobre procesos que incluyen a la formación y estabilidad de los núcleos atómicos así como la estructura de otros hadrones conformados por quarks. Y por último se encuentra la interacción débil, la cual es principal responsible de sucesos vitales en el desarrollo de la humanidad como son el decaimiento radiactivo o la fusión nuclear que da pie al combustible que genera la energía del Sol. Un aspecto importante que vincula a las interacciones electromagnética y débil se remonta a los primeros instantes de formación del Universo en el cual ambas estaban unificadas en una sola interacción denominada Electrodébil, la cual posee una formulación teórica que describe las características que incluyen a los fermiones y bosones que experimentan ambas fuerzas. De todos los fermiones que interactúan vía electrodébil, los neutrinos destacan por sobre los otros debido a sus características, y en el marco de esta tesis dos de estas cobran relevancia. Una de ellas está relacionada con la quiralidad y la helicidad, las cuales son dos propiedades de las partículas subatómicas estrechamente vinculadas

entre sí, y en el caso de los neutrinos juegan un rol crucial ya que contribuyen a un fenómeno denominado violación maximal de paridad que se da a cabo en todas las interacciones de neutrinos. Y la segunda característica está relacionada con un cambio de sabor entre un mismo neutrino que se propaga ya sea en el vacío o en otro medio; este fenómeno llamado oscilaciones de neutrinos puede ser explicado por medio de la masa de los neutrinos, algo que escapa completamente de los alcances del Modelo Estándar ya que de acuerdo a este los neutrinos no poseen masa alguna.

MAESTRÍA EN FÍSICA

Siendo los neutrinos partículas con propiedades tan interesantes, alrededor del mundo existen muchos experimentos especializados en ellos. Uno de ellos es el experimento MINERvA (Main INjector ExpeRiment v-A), localizado en el laboratorio Fermilab, EE.UU., el cual tiene como principales objetivos la medición de las secciones de choque de neutrinos muón con blancos compuestos por elementos con diferente núcleos atómicos así como también el estudio de la estructura de los nucleones de dichos elementos por medio del análisis de las colisiones con los neutrinos. Estas mediciones son de mucha importancia ya que la detección de neutrinos en base a su sabor es una parte fundamental del estudio de oscilaciones. No obstante, al ser los neutrinos partículas especialmente difíciles de detectar, la única forma de poder identificarlas es a través del análisis de las partículas producidas en las interacciones llevadas a cabo al interior del detector MINERvA. Y estas a su vez son identificadas a través de las señales dejadas en el detector y recogidas por la electrónica del mismo. Los pasos que siguen a la toma de datos incluyen una serie de procesos de depuración, calibración e identificación de errores estadísticos y sistemáticos. Dentro de todas las partículas producidas en la interacción, los muones y antimuones generados por las interacciones de neutrinos juegan un rol fundamental ya que guardan la mayor parte de la información cinemática de la interacción, que es con la cual se puede reconstruir los eventos de neutrinos con alta precisión. Por ese motivo, la determinación del momentum (y energía) de estos muones y antimuones se convierte en una labor importante dentro del análisis de las secciones de choque.

RUPTURA DE SIMETRÍA EN TEORÍAS DE UNIFICACIÓN

Alumno: Miguel Angel Torrejón Maguiña Asesor: Joel Jones Pérez Resumen / Abstract

Las simetrías y, correspondientemente, la teoría de grupos, han sido siempre un principio guía en la creación de teorías físicos-matemáticas. Un ejemplo de ello son las teorías gauge, marco bajo el cual el Modelo Estándar de partículas (SM) está concebido. El grupo de simetría del SM es SU(3) x SU(2) x U(1), que se rompe espontáneamente al grupo U(1) electromagnético. Por ello, un ingrediente crucial en la construcción de teorías gauge es la ruptura espontánea de simetría. A pesar de su robustez experimental, el SM tiene problemas conceptuales y observacionales. Una posible solución son las teorías de gran unificación, cuyo grupo de simetría contiene al del SM. En esta tesis desarrollamos una revisión de las herramientas matemáticas y físicas (campos Yang Mills, mecanismo generalizado de Higgs, Teorema de Goldstone) para la construcción general de teorías gauge clásicas. Posteriormente se calculan los patrones de ruptura de simetría usando diferentes representaciones de los grupos ortogonal O(n) y unitario especial SU(n), que son los más usados para la construcción de modelos en altas energías. Ya teniendo todas las herramientas, se hace una revisión del Modelo Estándar y en particular de un modelo de gran unificación, SU(5).

DETECCIÓN DE RADÓN 222 EN AMBIENTES INTERIORES DE LA CIUDAD DE LIMA (ZONA DE VILLA EL SALVADOR)

Alumno: Jhonny Jonnatan Rojas Hannco Asesor: María Elena López Herrera Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN FÍSICA

El tema de tesis corresponde al desarrollo del proyecto: aplicación de las técnicas de huellas nucleares en materiales usando detectores LR115 tipo 2. Se busca aplicar la técnica de huellas nucleares en un polímero tipo nitrocelulosa para medir contaminantes ambientales producidos por elementos radiactivos naturales presentes en materiales superficiales y provenientes del subsuelo que emergen al aire que se respira. Los principales objetivos de la tesis son entrenamiento técnico y científico para medir contaminantes radiactivos naturales, determinar la tasa de radón 222 proveniente de diferentes materiales usados en nuestro medio, determinar condiciones de salubridad que deben reunir las viviendas fabricadas en base a cemento y ladrillo especialmente las sin recubrimiento (ausencia de pintura u otros), dar pautas para una futura reglamentación nacional. Las mediciones se realizan en la zona de Villa El Salvador, se mide el contaminante en ambientes interiores de casas de la zona que ha sido dividida usando una grilla de 1 km2 teniendo en cuenta la densidad poblacional de la zona. Las mediciones corresponden a períodos del 2014 y 2015. En este trabajo se muestra los resultados de las mediciones de radón 222 en interiores de viviendas de la Zona sur de Lima (principalmente en el distrito de Villa el Salvador) y se analiza los resultados encontrados. La data encontrada será incluida en la elaboración del mapeo de radón 222 de Lima-Metropolitana. En la actualidad se acepta que la inhalación de los productos de decaimiento del radón incrementa la incidencia del cáncer al pulmón, estas observaciones han sido estudiadas, el interés en esta fuente natural de radiación se inició en países desarrollados; en nuestro país recientemente se ha iniciado este tipo de estudios pero aún es insuficiente, este trabajo pretende contribuir con el estudio de los niveles de radón presentes en viviendas por cual las condiciones atmosféricas, el tipo de suelo, los materiales de construcción utilizados son parámetros que influyen en su medición.

AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS DE GENERACIÓN Y MEDICIÓN DE FASES GEOMÉTRICAS

Alumno: Francis Luis Verástegui Salvador Asesor: Francisco De Zela Martínez Resumen / Abstract

Los experimentos que se lleva a cabo en el laboratorio de óptica cuántica de la PUCP requieren manipular una serie de elementos ópticos, principalmente placas retardadoras. Los arreglos que se ha diseñado para explorar diversas propiedades cuánticas de la luz exigen que se roten paulatinamente hasta doce placas retardadoras, y para cada posición de las mismas se registre el número de fotones detectados en coincidencia (fotón señal y fotón heraldo). Todo ello implica que los experimentos demanden muchas horas de trabajo rutinario. Actualmente se cuenta en el laboratorio con motores piezoeléctricos rotatorios y posicionadores (acelerómetros) que permitirán automatizar los experimentos, además de incrementar su precisión. Sin embargo, tal automatización requiere el desarrollo de códigos de manejo y protocolos de calibración, que constituyen parte de la presente tesis. La misma debe dar por resultado un sistema ad hoc para los experimentos que se tiene previsto realizar en el laboratorio de la PUCP. Objetivos de la tesis: Automatizar los sistemas de medición en experimentos ópticos que se llevan a cabo en el laboratorio de óptica cuántica de la PUCP, usando el lenguaje de programación LabView. Determinar en forma automatizada la posiciones exactas en la que se encuentran el eje rápido y el eje lento de las placas retardadoras. Realizar un programa en el software del Arduino que permita conectar hasta 8 acelerómetros ADXL345 en un solo hardware del mismo Arduino.

ESTUDIO DE SISTEMAS CUÁNTICOS DE DOS ESTADOS DESDE EL ENFOQUE DEL ÁLGEBRA GEOMÉTRICA

Alumno: Pedro Amao Cutipa Asesor: Hernán Alfredo Castillo Egoavil Resumen / Abstract

El álgebra geométrica (A.G.) ofrece una manera alternativa de estudiar los sistemas físicos, prescindiendo casi por completo del álgebra de matrices y de los números complejos, introduciendo un nuevo tipo de producto entre los elementos de esta llamado producto geométrico. El producto geométrico es una herramienta poderosa que permite entre otras cosas generalizar e integrar dentro del mismo lenguaje matemático a diferentes sistemas algebraicos tales como: el álgebra de los números complejos, álgebra de cuaterniones, álgebra vectorial, álgebra de matrices, entre otros.

MAESTRÍA EN FÍSICA

Uno de los sistemas físicos que pueden ser formulados mediante el A.G. del espacio tridimensional (G3), es el sistema cuántico de dos estados. Como se sabe en mecánica cuántica, los sistemas de dos estados son uno de los más importantes y más sencillos de estudiar ya que exhiben todas las propiedades inherentes a los sistemas cuánticos como son superposición, entrelazamiento y decoherencia debido a la interacción con el entorno. La sencillez de estos estados se debe a que el sistema se describe a partir de la combinación lineal de dos estados cuánticos completamente independientes y distinguibles uno del otro. Convencionalmente la matemática que describe a estos sistemas es el espacio de Hilbert bi-dimensional representados como vectores con componentes complejas, mientras que los operadores que actúan sobre estos estados son matrices con entradas complejas. Debido que el A. G. es un super-álgebra, se puede dividir en dos subálgebras, par e impar. Ambas pueden utilizarse para codificar las propiedades de los sistemas físicos. En los sistemas de dos estados, el principio de superposición puede codificarse mediante el álgebra par de G3, mientras que los operadores se codifican mediante los elementos del álgebra impar de G3. En esta descripción, la dinámica de estos estados obedece a la ecuación de Schrödinger real, ya que el número imaginario “i” es reemplazado por un elemento conocido como pseudoescalar de G3.

POLARIMETRIC MEASUREMENTS OF SINGLE-PHOTON GEOMETRIC PHASES

Alumno: Yonny Daniel Yugra Carcasi Asesor: Francisco De Zela Martínez Resumen / Abstract

Se presenta mediciones polarimétricas de fases geométricas generadas en la evolución de la polarización de fotones a lo largo de trayectorias no-geodésicas en la esfera de Poincaré. El núcleo del arreglo polarimétrico consiste de siete placas retardadoras. Este arreglo permite realizar cualquier transformación unitaria del grupo SU(2) en el espacio de polarización. Haciendo uso de la invariancia gauge de las fases geométricas bajo transformaciones locales U(1), es posible anular la contribución dinámica a la fase total, con lo cual se logra que esta última coincida con la fase geométrica. Como la fase total es accesible a las mediciones experimentales, la fase geométrica se torna así también accesible a las mismas. Se demuestra que nuestro dispositivo es robusto frente a diversas perturbaciones que usualmente afectan arreglos interferométricos, ya que utilizamos un solo haz de fotones. Nuestro arreglo polarimétrico demuestra ser una herramienta sumamente versátil que podría ser utilizada para someter a prueba la robustez de las fases geométricas frente a varias fuentes de decoherencia. Demostrar la viabilidad de un arreglo polarimétrico para ser usado en la generación y detección de fases geométricas, con gran versatilidad. Con ello se busca realizar fases geométricas que estén asociadas a caminos no geodésicos en la esfera de Poincaré. Se busca comparar resultados experimentales frente a las predicciones teóricas en casos en los que los caminos sobre la esfera de Poincaré son prácticamente arbitrarios.

PRODUCCIÓN POR PULVERIZACIÓN CATÓDICA DE RADIO FRECUENCIA Y CARACTERIZACIÓN ÓPTICA DE PELÍCULAS DELGADAS DE HEXAFERRITA DE BARIO Y HEXAFERRITA DE BARIO DOPADA CON TITANIO BAFE12-XTIXO19

Alumno: Loreleyn Flor Flores Escalante Asesor: Roland Weingärtner Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN FÍSICA

Estamos rodeados de materiales magnéticos que juegan un papel crucial en muchos dispositivos de la vida cotidiana: motores de corriente alterna y continua, sistemas de distribución de energía para uso doméstico e industrial, aplicaciones de vídeo, sistemas telefónicos y de telecomunicaciones que están presentes en prácticamente todas las actividades humanas. Por ello es necesario el estudio de materiales magnéticos en busca de mejorar sus aplicaciones, además de controlar el impacto que tienen los campos electromagnéticos sobre los seres humanos, Dentro de esto las Cerámicas magnéticas como las ferritas, representa la mayor parte de los materiales magnéticos fabricados a nivel mundial, las ferritas tienen diversas aplicaciones entre las que se encuentran dispositivos de microondas, dispositivos de uso en altas frecuencias, dispositivos biomédicos, imanes permanentes entre otras [1,2]. Además de haberse convertido en materiales de referencia para el desarrollo de nuevos materiales magnéticos [1,2]. Las ferritas cuyas fórmulas químicas varían significativamente pueden tener estructura espinela, granate y hexagonal siendo un ejemplo de esta última la hexaferrita tipo M con formula BaFe12O19 (BaM), cuya estructura se basa en un empaquetamiento compacto de iones oxígeno y bario con cationes férricos en las cinco posiciones intersticiales posibles 4fIV Y 4fVI (tetraédricas), 2a y 12k (octaédricas) Y 2b (bipiramidal) [2]. La hexaferrita de Bario tiene una alta anisotropía magnetocristalina, alto campo cohercitivo, alta magnetización de saturación, excelente estabilidad química y alta resistividad eléctrica [3]. La sustitución de Fe3+ y Ba2+ es un efectivo método de variar las propiedades magnéticas de la hexaferrita de Bario. Recientemente, se han hecho muchos estudios para modificar los parámetros magnéticos basados en la sustitución de Fe3+ y Ba2+ con otros cationes o combinaciones de cationes como Cr3+, Al3+, Co2+ , Ti4+, Zn2+ - Zr4+ entre otros [4]. Además eléctricamente las ferritas pueden ser clasificadas en un lugar entre los semiconductores y aislantes, siendo esta su principal ventaja sobre los metales ferromagnéticos [1].

MAESTRÍA EN GESTIÓN Y POLÍTICA DE LA INNOVACIÓN Y LA TECNOLOGÍA

FACTORES DETERMINANTES PARA LA ADOPCIÓN DE LA INGENIERÍA INVERSA EN UNA EMPRESA BIOMÉDICA PERUANA, ESTUDIO DE CASO

Alumno: Miguel Angel Aguilar Luis Asesor: Cesar Augusto Corrales Riveros Resumen / Abstract

La ingeniería inversa es una tecnología común en diferentes industrias y puede ayudar a las empresas a desarrollar y comercializar productos en un período de tiempo más corto, con lo cual ganar una ventaja sobre los competidores. El proceso de ingeniería inversa sirve como un punto de inicio en el rediseño de un producto en el que el producto es analizado en términos de su funcionalidad, principios físicos, capacidad de producción, y capacidad de montaje, con el fin de comprender plenamente todos los detalles del producto. La literatura sugiere que hay varios factores que juegan un rol importante en la adopción de la tecnología de ingeniería inversa. Por ello, el objetivo de esta investigación fue evaluar los factores determinantes que influyen en la adopción de ingeniería inversa en una empresa del sector biomédico denominada “GENES”. La metodología aplicada corresponde al estudio de caso según Yin (2009). Se recopiló información sobre 9 casos de estudio (diseño de múltiples casos): 4 equipos y 5 productos de diagnóstico que la empresa desarrolló adoptando un procedimiento de ingeniería inversa. Los resultados de este estudio indican una lista exhaustiva de factores en las dimensiones organizativa, ambiental y de proyecto, que deben tenerse en cuenta. Los factores clave que requieren una atención especial son la existencia de un emprendedor oportunista o líder dentro de una empresa, el apoyo de la alta dirección, las necesidades internas, el grado de competencia empresarial, los servicios tecnológicos a los que acceder, la coordinación de los recursos organizativos y la capacidad técnica del equipo del equipo del proyecto.

INNOVACIÓN DE PROCESO Y DE PRODUCTO EN UNA EMPRESA PERUANA DEDICADA AL SERVICIO DE ESTACIONAMIENTO VEHICULAR: ESTUDIO DE CASO

Alumno: María Victoria Alvarez Angulo Asesor: Miguel Domingo González Alvarez Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN GESTIÓN Y POLÍTICA DE LA INNOVACIÓN Y LA TECNOLOGÍA

Tradicionalmente existía la idea que el sector servicios no desarrollaba una actividad innovadora relevante y que sólo consumía innovaciones producidas por el sector de industrias manufactureras. Sin embargo, en los últimos años se ha presentado constante evidencia de que el sector servicios juega un papel importante en el uso y generación de innovaciones. Por ello, existe un interés creciente por el estudio de la innovación en el sector servicios y su importancia como motor de crecimiento de la economía. En este sentido, la presente tesis de investigación tiene por objetivo analizar y recopilar información del desarrollo de la innovación de proceso y producto en una empresa peruana líder dedicada al servicio de estacionamiento vehicular, lo cual nos permitirá conocer el impacto de la innovación en el servicio brindado. La investigación consta de una revisión bibliográfica sobre los conceptos principales de innovación de producto y de proceso, así como la innovación en servicios. La metodología de investigación que se utiliza para tesis es de tipo descriptiva de enfoque cualitativo - explicativo (Hernández et al. 2010), en donde se realiza una serie de estudios de caso múltiple sobre innovaciones de producto y proceso con una unidad de análisis (Yin, 2009). Las conclusiones indican que la empresa realiza intuitivamente innovación de producto y de proceso, pues no tiene establecido todos los procesos, sin embargo, cumple parcialmente con ellos según corresponda a los casos evaluados. Respecto a las cuatro dimensiones del servicio propuestas por Bilderbeek & Hertog (1998), la investigación encuentra que no todas ellas están relacionadas a la innovación de proceso o de producto. Estas innovaciones pueden estar vinculadas las cuatro dimensiones o solo a algunas de ellas, por otro lado, es necesario indicar que puede ser que dentro de algún tipo de innovación específica alguna de ellas presente mayor énfasis respecto a las demás. Por otro lado, respecto al encuentro del servicio se puede indicar que la triada no se desarrolla equilibradamente, pues el servicio se encuentra dominado por el cliente, debido a que la empresa se encuentra afrontando la mejora de servicio y prevalece la exigencia de los clientes, debido a los excesivos reclamos generados por estos.

REDES DE CONOCIMIENTO: DIAGNÓSTICO DE REDES DE INVESTIGACIÓN EN PERÚ PARA LA GENERACIÓN DE INNOVACIÓN EN DERIVADOS DE LOS PRODUCTOS ORIGINARIOS MACA, YACÓN, CAMU CAMU Y SACHA INCHI

Alumno: Maricela del Carmen Castillo Granda Asesor: Martha Tostes Vieira Resumen / Abstract

La valorización de la biodiversidad peruana requiere de la generación de un nuevo conocimiento sobre sus recursos. La construcción de este conocimiento es un proceso colaborativo entre distintos actores del Sistema Nacional de Investigación Agraria (SNIA). Parte crítica de dicho proceso está integrada por las redes de colaboración científica que existen o debieran existir, ya que los vínculos o interacción facilitan el intercambio de información y conocimientos. En este sentido, la presente investigación tiene como objetivo principal realizar un diagnóstico sobre el nivel de conectividad de las redes de colaboración científica al año 2017, entre profesionales peruanos en ciencias que investigan productos de cadenas priorizadas de la agrobiodiversidad andina y biodiversidad amazónica peruana (maca, yacón, camu camu y sacha inchi). Para ello, se entrevistó a una muestra representativa integrada por 64 investigadores, magíster o doctores, con experiencia en los productos en análisis y que laboran actualmente en 8 instituciones de investigación a nivel nacional: 5 universidades y 3 institutos de investigación de 4 departamentos del Perú. Con la información obtenida, se logró elaborar el perfil de dichos investigadores, además de aplicar la metodología de tipo cuantitativa de Análisis de Redes Sociales (ARS) para medir las principales características de la red de colaboración en mención. Los resultados del ARS no solo confirmaron la hipótesis inicial con respecto al bajo nivel de densidad de la red que manifiesta que los investigadores no se encuentran actualmente integrados, sino que llamaron la atención sobre la criticidad del problema dado que, si bien se estimaba que el grado de densidad o conectividad sería inferior a 10%, no se esperaba que fuese tan bajo (2.1%). Finalmente, se propone una medida específica e integral para mejorar el desempeño de la red de colaboración científica analizada. Esta incluye el uso de la tecnología para el desarrollo de una plataforma denominada Biomatch con dos principales usuarios y objetivos: 1. Para investigadores: Con el objetivo de facilitar la búsqueda de colaboradores o co-investigadores así como proyectos y producción científica y 2. Para empresas: Con el propósito de permitir y agilizar la búsqueda de investigadores requeridos para proyectos de investigación e innovación según áreas de especialidad, experiencia con determinados productos, líneas de investigación, entre otros aspectos críticos para la vinculación.

ESTUDIO DE CASOS: ANÁLISIS DE LOS FACTORES EXTERNOS E INTERNOS QUE PERMITEN LA INNOVACIÓN AMBIENTAL EN EMPRESAS PERUANAS DEL SECTOR MANUFACTURA

Alumno: Margaret Nieves Chávez Castillo Asesor: Isabel Quispe Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN GESTIÓN Y POLÍTICA DE LA INNOVACIÓN Y LA TECNOLOGÍA

La eco–innovación es un término introducido hace veinte años con el objetivo de diferenciar las innovaciones que brindan únicamente un beneficio económico de aquellas que, además, logran un beneficio ambiental y social. El concepto de eco-innovación no se aleja del concepto de innovación, propuesto por el Manual de Oslo; sin embargo, posee dos características diferenciadoras: i) la innovación resulta en la reducción de impactos ambientales, sin importar si el efecto es intencional o no; y ii)el ámbito de aplicación puede ir más allá de los límites “convencionales” de las organizaciones innovadoras, e involucrar arreglos sociales amplios que pueden desencadenar cambios en las normas sociales-culturales y estructuras institucionales existentes (OECD, 2009a). La diseminación de la eco-innovación, a nivel global, cuenta con barreras propias de la innovación, pero también con barreras particulares debido a su mayor rendimiento social que privado y los factores que motivan el desarrollo de eco-innovaciones en las empresas son poco claros. Sin embargo, las regiones con mayor experiencia (como la Unión Europa) consideran la presión regulatoria, demanda de mercado y búsqueda de eficiencia como los factores de mayor influencia; y otros, como la relación con partes interesadas, cooperación, capacidad innovadora y ambiental como factores de menor influencia. El trabajo de investigación busca estudiar cómo los factores mencionados anteriormente participan en la toma de decisiones en tres empresas del sector manufactura del país; para lo cual, se propone una investigación descriptiva basada en un estudio de caso múltiple para el periodo 2008 – 2016. Los cinco estudios de casos se realizaron a partir de entrevistas semi-estructuradas y revisión de documentos de la compañía y las descripciones y experiencias sobre la implementación de las eco-innovaciones se obtuvieron a través de retrospectiva. Además, la metodología propuesta en la investigación es pionera debido a que, actualmente, se cuenta con un número limitado de investigaciones a nivel regional y con ninguna investigación a nivel nacional.

Los principales hallazgos de la investigación son los siguientes: la capacidad innovadora y la cooperación son factores claves para la generación de eco-innovaciones mientras que otros factores, como la relación con partes interesadas y capacidad ambiental fortalecen la propuesta eco-innovadora. La demanda de mercado y presión regulatoria influyen en las eco-innovaciones, cada una de manera particular, y, por lo tanto, se sugiere realizar estudios posteriores con un mayor número de empresas para estos dos factores. Por último, no se identificó, en la presenta investigación, a la eficiencia como un factor que genere eco-innovación.

ESTUDIO DEL IMPACTO DE LA INNOVACIÓN DE MODELO DE NEGOCIO EN LA GENERACIÓN DE OTROS TIPOS DE INNOVACIÓN Y EN EL SISTEMA DE GESTIÓN DE LA CALIDAD EN UNA GRAN EMPRESA

Alumno: Sergio Gonzales Málaga Asesor: Miguel Domingo González Alvarez Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN GESTIÓN Y POLÍTICA DE LA INNOVACIÓN Y LA TECNOLOGÍA

Esta investigación se enfoca en evaluar los cambios que suceden en una innovación de modelo de negocio, a fin de conocer el modo cómo se generan los tipos y niveles de innovaciones requeridas en el proceso de cambio. También, se analizan los cambios generados en el sistema de gestión de calidad (SGC) a partir de la innovación en modelo de negocio y de qué manera el SGC puede aportar a la generación de innovaciones. Así pues, la investigación es de tipo cualitativa y se basa en un estudio de caso. Por tanto, el análisis se hace bajo la metodología de un caso simple con un diseño holístico (Yin, 2009). Para el marco teórico, la investigación se centra en explicar los principios, componentes, elementos y modelos de la calidad total. También, se definen los niveles, tipos y modos de innovación; y se hace una contextualización sobre modelos de negocio y su innovación. La información para el estudio de caso fue recolectada mediante la revisión de documentos internos del sistema integrado de gestión de la empresa (procedimientos y manuales); entrevistas a personas claves de la organización; y observación directa. En conclusión, para llegar a generar innovación en modelo de negocio, hubo en el camino innovaciones de producto, proceso, mercadotecnia y organizacional; y en ambos niveles (incremental y radical). Así, se confirma que las innovaciones se generaron mediante el modo DUI (haciendo-usando-interactuando, por sus siglas en inglés) y estuvieron influenciadas por los siete principios de la gestión de la calidad total (TQM) en los que se basa el ISO 9001:2015. Finalmente, con los resultados de la investigación se concluye que existe una vinculación a nivel teórico de los elementos del modelo de negocio con los principios del TQM.

EVALUACIÓN DE LAS METODOLOGÍAS DE VIGILANCIA TECNOLÓGICA APLICADAS POR EXPERTOS NACIONALES EN EL PERÚ

Alumno: Carlos Humberto Guevara Córdova Asesor: Aníbal Eduardo Ísmodes Cascón Resumen / Abstract

La presente investigación pretende conocer la situación actual de la Vigilancia Tecnológica (VT) en el Perú, en base a una evaluación del perfil, experiencia y metodologías aplicadas por los especialistas peruanos. Para cumplir con el objetivo, se identificó un total de 19 especialistas en VT, quienes cuentan con productos o servicios en VT. Como parte de la metodología, se aplicó una encuesta estructurada de acuerdo a los modelos metodológicos actuales existentes, conformado por fases pre-operacionales y operativas (planeación, búsqueda y selección de información, análisis y organización, difusión, uso y toma de decisiones). Se obtuvo dos grupos de resultados, estando el primero enfocado en el perfil y experiencia del especialista, y el segundo, abarcando temas metodológicos y procesos de VT. Con respecto al primer grupo, se encontró que los especialistas poseen un perfil inclinado mayormente a ramas de la ingeniería, seguido por ciencias naturales y ciencias sociales, con una experiencia en promedio de 5 años y 6 productos de VT logrados. Asimismo, se encontró que la mayoría de los especialistas realizaron diversos proyectos de VT con temáticas no relacionados entre sí ni con sus carreras profesionales. El segundo grupo de resultados, arrojó diversas coincidencias en la metodología aplicada por los especialistas. Sin embargo, fueron pocos los puntos en los que coincidieron a nivel de tipos de bases y fuentes de información, herramientas informáticas, tipos de productos y vías de comunicación. Se demostró que el vigilante tecnológico peruano desarrolla una metodología de VT similar a nivel estructural, usando la mayoría bases de información y herramientas informáticas conocidas. Las diferencias se encontraron en las preferencias de los especialistas por diversas bases o herramientas poco conocidas, que dependen de las temáticas de VT, así como de su experiencia en la búsqueda y manejo de los mismas.

ESTUDIO DE LOS FACTORES RELACIONADOS EN LA TOMA DE DECISIONES PARA LA ADOPCIÓN DE NUEVAS TECNOLOGÍAS EN UNA EMPRESA DE TELECOMUNICACIONES

Alumno: Jesús Alberto Inga Mendoza Asesor: Miguel Domingo González Álvarez Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN GESTIÓN Y POLÍTICA DE LA INNOVACIÓN Y LA TECNOLOGÍA

Siempre existe temor al momento de adoptar nuevas tecnologías, ya sea por motivos económicos, técnicos o de estrategia. Estos son reflejados en muchos cuestionamientos al momento de querer renovar equipos, maquinaria, sistemas, software, por equipamiento nuevo. El objetivo de este estudio fue recopilar los factores relacionados con la toma de decisiones para adoptar nuevas tecnologías siendo para este caso específico el rubro de telecomunicaciones. Para lograr este fin se analizó metodologías empleadas por las tecnologías de la información tales como los modelos TRA, TOE y TAM los cuales arrojan resultados que ayudan en la toma de decisiones al momento de querer adoptar una nueva tecnología en el rubro de telecomunicaciones. En este caso la investigación se centró en el papel que tiene el TRIAL o también llamado prueba del producto en la adopción tecnológica ya que afecta a dos factores muy importantes para su realización tales como la utilidad percibida y facilidad de uso observados en el modelo TAM. El estudio se llevó a cabo con personal técnico y profesional de una empresa de telecomunicaciones, encargados de los procesos de homologación de terminales a nivel Hispanoamérica. Se separaron dos grupos a los cuales se les entregó una encuesta con contenido técnico y de satisfacción, con las variables planteadas a las que se les dio respuesta utilizando una escala Likert de 5 puntos la cual mostró el grado de satisfacción de los encuestados. Con la información obtenida se generó una base de datos utilizando el software SPSS con el fin de realizar un análisis cuantitativo de las variables, correlacionarlas y validar las hipótesis propuestas. Finalmente los resultados obtenidos en el presente estudio apoyan el uso de TAM como modelo base para la elaboración de herramientas que influencien la adopción tecnológica, utilizando como principal herramienta el uso del TRIAL con el que se demuestra la relación entre éste y la facilidad de uso percibida, la utilidad percibida, la intensión hacia la adopción tecnológica. El contexto de la investigación es la comercialización de una nueva tecnología, que para este caso es la adopción de un nuevo modelo de antena de banda KU de 0.9m.

Alumno: Luisa Ricardina Peña Torres Asesor: Miguel Domingo González Alvarez Resumen / Abstract

El contexto actual, en el cual los cambios tecnológicos son exponenciales y el grado de incertidumbre es mayor; se hace necesaria la formación de ciertas capacidades que le permitan a los profesionales responder a dichas características del entorno. En ese sentido, la Universidad se enfrenta al reto de modernizar sus propuestas educativas, dejar antiguos paradigmas formativos e implementar nuevas metodologías de enseñanza. En dicho proceso las tecnologías de la información y comunicación (TIC) son una herramienta importante. Es así que el objetivo de la investigación es evaluar el nivel de integración de las TIC en la propuesta formativa de especialidad de Ingeniería Industrial de una universidad pública peruana. La evaluación se realizó siguiendo la metodología de integración de TIC – MITICA. Para dicho fin, se definió indicadores de evaluación a cada componente propuesto por el modelo MITICA; se obtuvo información mediante visita de campo, entrevista semiestructura a las autoridades, encuesta a docentes y alumnos. Como resultado de la investigación se obtuvo que el nivel de integración de las TIC con la propuesta formativa de la carrera de ingeniería industrial es de uso. Ello implica que los docentes utilizan las TIC para mejorar los procesos de comunicación y organización de la información durante su práctica docente. Se tiene una valoración clara de la importancia de las TIC; pero aún no se incorporan en el proceso de enseñanza-aprendizaje con un objetivo formativo.

INNOVACIÓN EN LOS SERVICIOS PRESTADOS POR UNA EMPRESA TECNOLÓGICA INTENSIVA EN CONOCIMIENTO AL SECTOR FINANCIERO: ESTUDIO DE CASO

Alumno: Alexander Joel Prada Licla Asesor: Miguel Domingo González Alvarez Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN GESTIÓN Y POLÍTICA DE LA INNOVACIÓN Y LA TECNOLOGÍA

El presente trabajo de tesis busca estudiar la innovación inmersa en los servicios intensivos en conocimiento que brinda una empresa de Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC). El carácter de brindar Servicios de Negocios Intensivos en Conocimiento (KIBS) y ser una empresa de base tecnológica, le da a la organización estudiada una serie de características innovadoras que serán analizadas en el presente documento. Es así, que en el marco teórico se ha descrito modelos ya establecidos que ayudaran a detallar las innovaciones inmersas en cada uno de los proyectos de una empresa consultora. El estudio de caso se basa en el análisis de cuatro proyectos exitosos que han sido implementados y se encuentran actualmente siendo utilizados por los clientes la empresa consultora. Luego del estudio realizado y teniendo como base la teoría descrita en la presente investigación, se concluye que la empresa estudiada genera innovación en los proyectos que realiza, mejora su capacidad innovadora con cada uno de estos y en ciertos casos también aumenta la capacidad innovadora de sus clientes.

EL APORTE DE LOS ESPACIOS COWORKING A LA CAPACIDAD INNOVADORA DE LAS PERSONAS: ESTUDIO DE CASO MÚLTIPLE EN LIMA, PERÚ

Alumno: Tomás Eduardo Pucutay Cubas Asesor: Aníbal Eduardo Ísmodes Cascón Resumen / Abstract

El crecimiento de una economía depende de su capacidad para innovar, en el caso de Perú, es evidente el interés por mejorarla, en los últimos 3 años la calificación de este atributo ha incrementado en 8%, según el reporte de competitividad global WEF. La capacidad para innovar está directamente relacionada a los recursos, tales como la infraestructura, las personas, etc. Actualmente, se considera al recurso humano como el más importante y por eso, en los últimos años ha aumentado los incentivos a la innovación con concursos promovidos principalmente por PRODUCE y CONCYTEC. Sin embargo, el reto está en mejorar la capacidad innovadora del recurso humano, en este contexto, el reciente surgimiento del coworking representa una oportunidad que mejora el networking y fomenta la libre discusión de ideas con ópticas multidisciplinarias que pueden significar una valiosa contribución a la creación de un emprendimiento. Dado esto, el objetivo de la presente tesis es analizar los factores del coworking que influyen en la capacidad innovadora de las personas, la evaluación es en 5 organizaciones diversas entre sí. El tipo de investigación es un estudio de caso descriptivo y cualitativo. El método que se emplea es la revisión de la literatura y entrevistas semi-estructuradas y análisis cruzado de los casos de organizaciones seleccionadas. La principal pregunta a responder es ¿Por qué participar en un coworking mejora la capacidad innovadora de las personas? El hallazgo de la investigación es que sí hay un impacto de los factores del coworking sobre la innovación. Sin embargo, se debe clasificar el tipo de coworking y develar qué factor específico impacta para provocar un efecto positivo. El coworking de tipo nicho impacta en la innovación a través de los factores de servicio y habilidad. Por el contrario, el coworking joven no tiene un impacto desde ningún factor y el coworking maduro si impacta, pero se especializa en algún factor clave, ya sea colaboración, servicio o habilidad.

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DESARROLLO DE MODELOS DE NEGOCIOS EN EMPRESAS DE BASE TECNOLÓGICA INCUBADAS EN EL CIDE PUCP, ESTUDIO DE CASOS

Alumno: Pavel Leonel Quispe Castro Asesor: Miguel Domingo González Alvarez Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN GESTIÓN Y POLÍTICA DE LA INNOVACIÓN Y LA TECNOLOGÍA

La presente investigación pretende dar un alcance respecto al análisis del desarrollo de modelos de negocio en empresas de base tecnológica, incubadas por el Centro de Innovación y Desarrollo Empresarial (CIDE) de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP). Aunque implícitamente toda empresa u organización posee un modelo de negocio, su concepción y arquetipo es variable, sin existir un conceso claro respecto a su definición. Sin embargo, la importancia que tienen los modelos de negocio para las empresas se debe a que su adecuado planteamiento y aplicación permiten generar valor y nuevos canales de monetización. Así mismo, la innovación del mismo permite adaptar y reconfigurar la propuesta vigente de acuerdo a las tendencias y cambios constantes e inevitables del ecosistema empresarial. Por otro lado, las empresas de base tecnológica que actualmente poseen un prominente acenso en la economía, por considerar al conocimiento como su principal activo, brindan soluciones eficientes a las nuevas demandas del mercado; sin embargo, en nuestro país aún representan un grupo escaso, por lo tanto, existe la necesidad de analizar su presencia y sostenibilidad en un ecosistema cambiante, justamente a través del análisis del desarrollo de sus modelos de negocio. Por ello, la presente investigación analiza los factores que afectan en el desarrollo de modelos de negocio en empresas de base tecnológica incubadas en el CIDE PUCP, utilizando para ese fin una metodología de carácter cualitativo-descriptivo realizando un análisis de caso múltiple de las empresas incubadas identificadas. Los resultados obtenidos muestran que, al encontrarse las empresas de base tecnológica en un ecosistema altamente cambiante, se ven afectadas ampliamente por factores tanto internos como externos, siendo las proposiciones internas las determinantes en la evolución iterativa de sus modelos, debido a que este tipo de empresas se caracterizan por considerar al conocimiento como su principal recurso siendo el capital humano poseedor del mismo.

COMPONENTES CLAVE PARA LA ESCALABILIDAD DE LAS INNOVACIONES EN EL LABORATORIO DE INNOVACIÓN MINEDULAB

Alumno: Aylin Milagros Rosas Tejada Asesor: Miguel Domingo González Álvarez Resumen / Abstract

La educación resulta un pilar elemental para el desarrollo económico y social de un país. De esta manera, el estado peruano debe promover la universalización, calidad y equidad de la educación. En el Perú, a pesar de los avances en materia educativa, aún existen problemas por resolver a nivel de gestión y calidad de la educación. En ese sentido, el Ministerio de Educación apuesta por la innovación con el propósito de avanzar en la reforma educativa y mejorar la calidad del servicio educativo público. La presente investigación tiene como finalidad estudiar la participación del Laboratorio de Innovación MineduLAB como unidad de identificación y promoción de innovaciones de bajo costo y potencial de escalabilidad en el sector educativo, teniendo como sustento teórico el método propuesto por Cooley y Linn (2014), quienes refieren que existen componentes clave en una ruta de escalabilidad: los conductores, los espacios y, el monitoreo y la evaluación. La metodología empleada corresponde un enfoque cualitativo, siendo la investigación descriptiva y exploratoria, basada en un estudio de caso. Los hallazgos de la investigación revelan que los conductores, los espacios y, el monitoreo y la evaluación son los componentes principales a considerar en el diseño y evaluación de los proyectos de innovación del MineduLAB. Asimismo, el Laboratorio de Innovación identifica y promociona innovaciones de bajo costo y con potencial de escalabilidad, promueve la innovación y el aprendizaje en el sector educativo, siendo el aprendizaje el núcleo del laboratorio.

INNOVACIÓN EN MARKETING PARA PYMES: EL ROL DEL SEARCH ENGINE OPTIMIZATION (SEO) EN LA CONSOLIDACIÓN DE LA MARCA DE UNA EMPRESA FAMILIAR DEL SECTOR REGALOS EN EL PERÚ

Alumno: Erwin Erasmo Salas Coz Asesor: Héctor Andrés Melgar Sasieta Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN GESTIÓN Y POLÍTICA DE LA INNOVACIÓN Y LA TECNOLOGÍA

En lo últimos años diversos estudios muestran que la base productiva del país son las pequeñas empresas. Esto se ve reflejado en la cantidad de empresas legalmente constituidas, la cantidad de empleos ofrecidos por este sector, además de aporte al PBI peruano. Sin embargo, es uno de los sectores donde menos innovación se tiene registrado dando como resultado un bajo nivel de competitividad lo cual se traduce en quiebras, baja productividad, bajo nivel de complejidad de los productos producidos. En tal sentido, este trabajo pretende mostrar una forma de hacer innovación en el marketing a través del uso de la metodología Search Engine Optimization (SEO), u optimización en motores de búsqueda. Esta innovación se aplica a las estrategias de marketing digital de una pequeña empresa, específicamente a su tienda virtual. La investigación aborda un estudio de caso de una pequeña empresa de regalos para mostrar cómo y por qué esta metodología es una forma válida de innovar en sus estrategias de marketing. Para validar este modelo se midió la mejora en la percepción de la marca de la empresa y también se midió la rentabilidad de este nuevo método. Una conclusión importante de este estudio es que efectivamente aplicar SEO a una tienda virtual ayuda a mejorar la percepción de marca. Si bien esto se realiza en un terreno digital, es importante acotar, por los diversos estudios presentados, que los consumidores tienen una dimensión digital. Si bien es cierto los clientes están en off line y online indistintamente, la dimensión online de los clientes tiene que ser reforzada con adecuadas estrategias de marketing digital, como el SEO, para que la receptibilidad sea siempre favorable. La aplicación del framework See-Think-Do-Care y la pirámide constructora de marca para la elaboración de la encuesta muestra ser coherente y lógica debido a los resultados y conclusiones que éstas conllevan. Por ello, la aplicación de una encuesta para medir la percepción de marca en el terreno digital está comprobada para este caso como factible. En tal sentido, es entonces posible decir que, en efecto, cuando una pequeña empresa aplique SEO a su negocio está innovando en sus estrategias de marketing, y bajo el contexto del estudio de caso presentado, esta afirmación es certera. Luego, es posible afirmar que para que las pequeñas empresas en el Perú innoven, no es sólo necesario hacer innovaciones del tipo tecnológico, sino que también pueden innovar en marketing y otras dimensiones de la innovación. Este trabajo de tesis tiene como principal razón de ser la afirmación señalada anteriormente.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL 2014/2015

PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE LAS NECESIDADES Y VALORES DEL ESTADO EN LOS PROYECTOS DE VIVIENDA SOCIAL SOSTENIBLES: ESTUDIO DEL CASO PERUANO

Alumno: Wilder Eder Patricio Melgarejo Asesor: Dr. Xavier Brioso Resumen / Abstract

La investigación propone una metodología para incrementar la satisfacción de las necesidades de los principales involucrados en los proyectos de vivienda social sostenible (usuarios, inversionistas y Estado). Para este fin, y tal como se describe en esta investigación, se aplican conceptos, métodos, herramientas, técnicas y procedimientos de las ciencias políticas, gestión de proyectos sociales y del Project Management. La metodología inicia con los conceptos de diseño de las políticas públicas de las ciencias políticas, utiliza herramientas del Marco Lógico para proyectos sociales, y adapta herramientas y técnicas del Project Management como el PMBOK, Prince 2 y herramientas multicriterios. Estas herramientas se encuentran vinculadas bajo el marco conceptual del Lean Project Delivery System (LPDS) o Sistema de Entrega de Proyectos Lean, que adapta los principios del Lean Manufacturing a cualquier proyecto de construcción, entre ellos, la edificación. Finalmente se aplica la metodología propuesta en el estudio de un caso peruano, con lo cual se busca identificar las necesidades de los involucrados, analizar el concepto de valor y evaluar los proyectos de vivienda social que se vienen desarrollando. Para su logro se utilizaron el método Delphi y encuestas a pobladores de una vivienda económica típica de la zona.

ANÁLISIS EXPERIMENTAL DE MUROS DE ALBAÑILERÍA CONFINADA EN VIVIENDAS DE BAJA ALTURA EN LIMA, PERÚ

Alumnos: Sonia Esmeralda Pari Quispe / Juan Alfredo Manchego Meza Asesor: Nicola Tarque Resumen

El mayor porcentaje de damnificados y victimas mortales que ocasiona un evento sísmico intenso es debido a la falla y colapso de las edificaciones de albañilería, especialmente aquellas construidas sin ningún criterio técnico. El problema principal de la autoconstrucción de viviendas es que son sísmicamente vulnerables debido a que tienen inadecuada configuración estructural, uso de materiales de baja calidad, mano de obra no calificada, etc. En las últimas décadas, la población de Lima ha mostrado un crecimiento exponencial acompañado de una expansión urbana desorganizada. Lima ha tenido una expansión horizontal con una proliferación de viviendas y edificaciones de pocos pisos (hasta 2-3 pisos), construidos en su mayoría con ladrillos de arcilla cocida. Se estima que un 60% de las viviendas peruanas son autoconstruidas. Por lo tanto, es altamente probable que ante un sismo severo, muchas de estas viviendas colapsen.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

El presente trabajo se enfocó en la construcción de curvas de capacidad e identificar tres estados de daño asociados con el desempeño estructural y metodologías de reparación de los muros de albañilería confinada. Con el propósito de que puedan ser usadas para la construcción de funciones de fragilidad. Estas curvas de fragilidad son muy útiles para evaluar la vulnerabilidad sísmica de las estructuras de albañilería confinada y para estimar las pérdidas económicas inducidas por sismos. Para ello, se desarrolló una campaña experimental que consistió en construir nueve muros a escala natural (de un nivel) que posteriormente fueron ensayadas bajo carga lateral cíclica en su plano. Los ensayos cíclicos fueron realizados en el laboratorio de estructuras de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP), siguiendo los lineamientos del FEMA 461. Se ensayaron tres (3) muros con carga vertical equivalente a 3 niveles y seis (6) muros sin carga vertical. De estos últimos, tres (3) muros fueron ensayados hasta un límite de reparabilidad con la finalidad de repararlos y ensayarlos nuevamente. Como parte preliminar a los ensayos cíclicos se realizaron pruebas de control en unidades de arcilla y en el mortero. Así mismo, se elaboración de prismas de albañilería que permitieron caracterizar las propiedades mecánicas de la albañilería.

Del análisis de resultados, la curva de capacidad fue simplificada con tres puntos notables: (a) Límite elástico, asociado a un drift de 0.12% (muros con y sin carga vertical), (b) Resistencia máxima a carga lateral, para un drift de 0.58% (muros sin carga axial) y 0.47% (muros con carga axial), (c) Estado último, para un drift de 0.87% (muros sin carga axial) y 0.65% (muros con carga axial). También se evaluó la rigidez lateral, la cantidad energía disipada, el amortiguamiento viscoso equivalente y la ductilidad.

EVALUACIÓN EXPERIMENTAL DE UNA PROPUESTA DE REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL PARA LAS EDUCACIONES ESCOLARES CONSTRUIDAS ANTES DE 1997,PERÚ

Alumno: Pamela Del Rocio Ramirez Garcia Asesor: Juan Alejandro Muñoz Pelaez Resumen

El presente trabajo se desarrolla dentro del marco del convenio entre el Banco Mundial, el CISMID y la PUCP, titulado “Propuesta técnica de actualización del Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) para incorporar el reforzamiento incremental en las edificaciones escolares tipo 780 construidas antes de 1997”. Este trabajo se centra en el estudio de la respuesta sísmica de dos módulos, uno sin refuerzo y otro reforzado, de un aula representativa de un edificio escolar de concreto armado (CA) y albañilería existente a través de ensayos en una mesa vibradora unidireccional. El edificio escolar mencionado presenta el problema de columnas cortas y elevada flexibilidad lateral.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

La técnica de reforzamiento estudiada consistió en la inserción de puntales de acero en forma de cruz integrados a un marco de acero entre los entramados de CA. Además, consistió separar los tabiques de albañilería mediante juntas de una determinada longitud y espesor. Los módulos fueron escalados en la proporción de 1:2 debido a la capacidad del simulador de sismos del laboratorio de estructuras de la PUCP. Además, los módulos se construyeron siguiendo el proceso constructivo convencional, tanto los pórticos de CA como las estructuras de refuerzo de acero. Para los ensayos de simulación din´amica en la mesa vibradora, los módulos se instrumentaron con sensores de desplazamiento lineal y acelerómetros. Antes de dar inicio a cada fase del ensayo de simulación dinámica de cada módulo, se hizo un ensayo de vibración libre. Cada fase del ensayo corresponde a un desplazamiento nominal de la señal comprimida del terremoto del 31 de Mayo de 1970. Estas fases están asociadas a 4 tipos de sismos: muy level, level, moderado y severo. Los resultados de los ensayos demuestran que: (1) El módulo no reforzado presentó el problema de columnas cortas en el primer piso y a pesar de degradar rigidez no perdió su estabilidad global. (2) El módulo reforzado no presentó el problema de columnas cortas en ninguna de las fases. (3) El módulo reforzado presentó una reducción de la fuerza cortante en la base en un rango de 20 a 30 % respecto del módulo sin reforzar. (4) Las aceleraciones de la azotea del módulo reforzado y no reforzado se encontraron en el rango de 0.40g a 3.65g y 0.95g a 3.50g respectivamente. (5) La máxima deriva lateral del módulo reforzado cumple con el limite permisible, siendo 5 0/00.

INTEGRACIÓN DE INGENIERÍA INVERSA Y MODELAMIENTO NUMÉRICO PARA LA EVALUACIÓN SÍSMICA DE CONSTRUCCIONES HISTÓRICAS DE ADOBE

Alumno: María Fernanda Noel Tapia Asesor: Rafael Aguilar Resumen / Abstract

El extenso legado de construcciones históricas de tierra en el Perú se encuentra en constante riesgo debido principalmente a la elevada actividad sísmica que afecta al país y a la fragilidad del adobe como material de construcción. En consecuencia, el valor histórico y cultural de estos monumentos, así como la vida de los visitantes se encuentran bajo peligro inaceptable. Con la finalidad de reducir la vulnerabilidad es necesario desarrollar modelos precisos para el análisis sísmico, capaces de simular el comportamiento no lineal de la albañilería y un desempeño bien definido. Es por ello que la presente investigación pretende establecer una metodología basada en técnicas avanzadas no intrusivas de ingeniería inversa y en métodos no lineales simplificados. Se propone el uso en conjunto de escáner láser terrestre (TLS) y fotogrametría como proceso estratégico para la obtención de modelos 3D precisos, debido a su efectividad en la rápida y confiable adquisición de datos. Asimismo, se implementan técnicas para la construcción de modelos CAD que faciliten el proceso de discretización. Ensayos de identificación modal también son empleados para la obtención de los parámetros dinámicos de la estructura y consecuentemente la calibración del modelo numérico construido. Para la evaluación sísmica se ha adoptado un enfoque basado en el desplazamiento, utilizando la metodología no lineal simplificada N2 (Fajfar, 2000). Además, se propone analizar el desempeño estructural en base al nivel de daño probable desarrollado en la edificación ante diferentes escenarios sísmicos. La investigación también busca evaluar la aplicabilidad de dicho procedimiento, utilizando como caso de estudio la iglesia de San Juan Bautista de Huaro ubicada en Cusco, Perú. Este templo data del siglo XVI y se destaca por sus impresionantes pinturas murales que cubren la totalidad del interior de la iglesia, demostrando la fusión del estilo andino y el arte colonial. Sin embargo, la falta de mantenimiento y ocurrencia de eventos sísmicos ha conllevado a su mal estado de conservación desde un punto de vista estructural. Los resultados de la evaluación sísmica de la iglesia evidenciaron que sufriría daño sustancial a fuerte en el caso de un sismo raro con periodo de retorno de 475 años Según la clasificación de daño de la Escala Macrosísmica Europea (EMS-98) esto significaría el desarrollo de grietas generalizadas en los muros, caídas de piezas considerables de recubrimiento y falla de elementos no estructurales individuales como los tímpanos. Asimismo, en el caso de un sismo muy raro (970 años) la estructura alcanzaría un nivel de daño muy fuerte que conllevaría a la falla parcial estructural de muros y techos. Se ha podido identificar durante el análisis los elementos estructurales críticos que controlan el comportamiento global y el nivel de daño durante un evento sísmico. Uno de ellos es la fachada principal, cuyo desplome es el primer mecanismo de colapso de la estructura. Debido a la vulnerabilidad en la que se encuentra la iglesia es altamente recomendable intervenir la construcción con la finalidad de proteger su valor cultural y arquitectónico.

ESTIMACIÓN DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA DE VIVIENDAS DE ALBAÑILERÍA CONFINADA DE LIMA

Alumno: Ing. Holger Mario Lovon Quispe Asesor: Nicola Tarque Ruíz Resumen

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

El objetivo de este trabajo es desarrollar funciones de fragilidad y de vulnerabilidad para edificios informales de albañilería confinada de Lima, Perú. Estas funciones pueden ser utilizadas para desarrollar escenarios sísmicos a escala urbana. Se ha desarrollado una base de datos a partir de encuestas realizadas en estudios previos. Esta base de datos contiene información acerca de las características estructurales de viviendas informales de albañilería confinada de la ciudad de Lima (e. g. densidad de muros, área de la edificación, altura). Cada característica ha sido modelada mediante funciones distribución de probabilidad. Utilizando simulación Montecarlo se ha generado una población sintética de viviendas de albañilería confinada a partir de las funciones de probabilidad que describen la muestra. Posteriormente se ha utilizado un método simplificado para calcular la curva de capacidad de la población sintética mencionada. En este punto, la demanda sísmica fue definida utilizando un grupo de registros sísmicos. Estos registros fueron seleccionados de acuerdo a la actividad sísmica de la costa del Perú (e. g. tipo de ruptura, distribución de intensidad sísmica, niveles de magnitud sísmica). Se utilizó el método DBELA (Displacement-based Earthquake Loss Assessment) para determinar el estado de daño de cada vivienda cuando es sujeta a cada registro sísmico. Se ensamblaron matrices de probabilidad de daño a partir de los resultados obtenidos. Posteriormente se obtuvo el periodo de aceleración espectral más eficiente para representar los estados de daño registrados. Los datos obtenidos se ajustaron a funciones de fragilidad utilizando el método de mínimos cuadrados. Finalmente, se definieron factores de daño de acuerdo a las recomendaciones de HAZUS (Hazard in the United States). Se obtuvieron curvas de vulnerabilidad de la convolución entre las curvas de fragilidad y los factores de daño. Se han utilizado las funciones obtenidas para estimar daños en sismos con nivel de ocurrencia “rara”. Aunque en nuestro país no se tienen datos precisos sobre los efectos que estos sismos tendrían en viviendas de albañilería confinada, los resultados muestran valores razonables en relación a los que se han registrado en anteriores sismos. De la interpretación de las curvas se esperan aproximadamente 10% y 40% de colapsos en viviendas informales de 1 piso y de 2 pisos respectivamente.

EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO SÍSMICO DE TRES OPCIONES DE REFORZAMIENTO INCREMENTAL EN EDIFICACIONES EDUCATIVAS TÍPICAS CONSTRUIDAS ANTES DE 1997

Alumno: Gustavo Juan Franklin Loa Canales Asesor: Sandra Cecilia Santa Cruz Hidalgo Resumen / Abstract

Los colegios típicos peruanos fueron construidos con el antiguo código de diseño sismorresistente de 1977, el cual no garantiza la seguridad de la población estudiantil. Los colegios tipo 780 PRE, aproximadamente 12000 edificaciones, son los más representativos construidos siendo casi el 25% del total de colegios del Perú. Estas edificaciones ya que han presentado gran daño en los terremotos pasados teniendo una falla común conocida como columna corta, es decir, columnas esbeltas parcialmente restringidas por paredes de relleno que al ser sometidas al movimiento sísmico sufrieron fallas por corte. MINEDU y el Banco Mundial ya han presentado una propuesta de reforzamiento sísmico incremental de estos colegios con técnicas de bajo costo con el fin de ejecutar fácilmente en todo el país sin tener ninguna interrupción en su funcionamiento. El proyecto presentó tres técnicas de reforzamiento, consistiendo cada una en tres fases. El presente trabajo de investigación consistirá en validar las tres opciones de reforzamiento propuestas mediante métodos de análisis no lineal de la estructura: (a) método de espectro de capacidad; y (b) método IDA. Estos se basan en la Ingeniería basada en desempeño, PBEE. Los resultados de estos análisis confirman que se podría implementar un plan masivo de refuerzo incremental para reducir el riesgo de una gran parte de la población estudiantil del Perú. Con el método IDA se estimará la respuesta estructural tanto global y local de la estructura y se estimaran los estados de daño de la estructura para un sismo ocasional y un sismo raro. Además, se estimará los costos de reparación de la estructura actual y reforzada, validando el beneficio económico del reforzamiento.

ANÁLISIS DE ELEMENTOS FINITOS DE ENSAYOS TRIAXIALES DE CONCRETO

Alumno: Deybi Alejandro Chinchay Poma Asesor: Miguel Pando Resumen

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

El modelo constitutivo UBCSAND disponible en el programa de elementos finitos TNO Diana, basado en la teoría clásica de la plasticidad, el cual es empleado en la literatura para evaluar el fenómeno de licuefacción de arenas saturadas, es adaptado y empleado para predecir el comportamiento del concreto confinado activamente. El modelo es utilizado para explicar implícitamente el aumento de la resistencia y la ductilidad debido al confinamiento sobre elementos de concreto. Cualquier confinamiento en el material puede ser considerado y los efectos de la falla del concreto debido al confinamiento puede ser modelado. Para estimar los parámetros del modelo se usan datos de ensayos de probetas de concreto sometido a compresión uniaxial. Esto permite que el modelo de elementos finitos realice la predicción del comportamiento generalizado del concreto bajo carga de compresión triaxial. Con el mismo propósito se utilizan tres modelos constitutivos implementados en el programa de elementos finitos TNO Diana, los cuales están concebidos para predecir el comportamiento esfuerzo-deformación del concreto. Estas relaciones constitutivas son los modelos de Thorenfeldt, Parabólico y Maekawa, los cuales son calibrados en base a ensayos de concreto en compresión uniaxial. Después el modelo de Thorenfeldt (empleando el modelo de falla Hsieh-Ting-Chen) es empleado para predecir el comportamiento del concreto en compresión bajo esfuerzo de confinamiento. Las bondades de las predicciones son evaluadas mediante coeficientes de determinación mostrando el buen desempeño del modelo UBCSAND para reproducir las curvas esfuerzodeformación del concreto bajo compresión uniaxial en relación a los modelos numéricos concebidos para concreto. Esta precisión es alcanzada hasta el pico de resistencia ya que el modelo al estar formulado en el espacio de esfuerzos no puede predecir el ablandamiento del material pos pico. Finalmente, se realiza una comparación de la predicción del modelo UBCSAND y el modelo Thorenfeldt en base a ensayos triaxiales existentes en la literatura. El desempeño de los modelos está en buen acuerdo con resultados experimentales en la predicción del incremento de la resistencia para distintos niveles de confinamiento. El incremento de la ductilidad en ambos modelos presenta un buen acuerdo con los estudios experimentales realizados. Los resultados de la comparación muestran la utilidad del modelo de UBCSAND concebido inicialmente para modelar arenas como una herramienta para predecir el comportamiento del concreto bajo compresión simple y confinada.

DESARROLLO DE LA CONSTRUCCIÓN DE VIVIENDAS DE ADOBE SÍSMICAMENTE REFORZADAS EN EL PERÚ

Alumno: La Torre, Esquivel Darwin Asesor: Blondet Saavedra Marcial Resumen / Abstract

La tierra fue uno de los primeros materiales utilizados para la construcción de viviendas y asentamientos. Esto se debe a que la tierra es un material accesible y las construcciones con este material no requieren de técnicas complicadas. La evolución de la construcción con tierra se dio alrededor del mundo y el Perú no es un país ajeno a esta tecnología. Es más en el Perú se tiene una alta tradición con la construcción con tierra. Las técnicas de construcción con tierra más utilizadas en el Perú son la mampostería de adobe y el tapial. Se estima que más del 30% de viviendas en el Perú están construidas con tierra. Este texto enfoca el estudio en el riesgo sísmico de las viviendas hechas con mampostería de adobe. El Perú tiene una tipología muy variada de viviendas de adobe. Las características de estas viviendas están en función a las necesidades de las personas. Sin embargo, las construcciones con adobe no demostraron tener un buen comportamiento estructural ante los sismos pasados. Por lo que se empezaron a realizar ensayos e investigaciones para conocer las propiedades del material tierra, de la mampostería de adobe, y su comportamiento sísmico. A partir de estos conocimientos, se realizaron numerosas investigaciones para reforzar las viviendas de adobe. Muchas de estas técnicas están probadas y validadas pero estos esfuerzos son insuficientes si no se realiza la transferencia de estas tecnologías a la sociedad. En el Perú, los principales proyectos de capacitación surgieron a raíz de desastres naturales, como proyectos de reconstrucción después de terremotos e inundaciones. En este texto se estudia cada etapa del desarrollo de las construcciones con mampostería de adobe sísmicamente reforzada en el Perú.

ESTUDIO ANALÍTICO DE VULNERABILIDAD SÍSMICA DE EDIFICIOS DE MUROS DE DUCTILIDAD LIMITADA (EMDL) EN LA COSTA CENTRAL DEL PERÚ

Alumno: Cesar Abraham Reyes Virhuez Asesor: Sandra Cecilia Santa Cruz Hidalgo Resumen

En los últimos años, se ha intensificado la construcción de edificios de muros de ductilidad limitada (EMDL) por poseer un menor costo de construcción con relación a edificios tradicionales, enfocado para sectores emergentes. Sin embargo, aún no se tienen registros de su comportamiento ante eventos sísmicos por ser construcciones nuevas. Las investigaciones que se han realizado evaluaron el desempeño sísmico solamente para el estado límite de colapso [1] o está basado en la opinión de expertos [2]. El objetivo del proyecto es contribuir a mejorar la seguridad de las viviendas peruanas mediante el estudio analítico de la vulnerabilidad sísmica de edificios de muros de

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

ductilidad limitada (EMDL) ante diversas intensidades sísmicas para la costa central del Perú. Para ello, primero se caracterizó la tipología a través de un modelo representativo y se evaluaron las respuestas sísmicas de la estructura mediante un Análisis Dinámico Incremental (IDA, por sus siglas en inglés) [3]. Luego, se obtuvieron curvas de fragilidad para cada demanda sísmica, que mide su probabilidad de excedencia. Finalmente, se obtuvo el desempeño sísmico a través de curvas de vulnerabilidad que estiman el costo de reparación esperado, basado en el reporte FEMA 58 [4]. Los resultados obtenidos permitirán evaluar las pérdidas económicas de la tipología de vivienda EMDL y posibilitarán la elaboración de planes de reparación después de un evento sísmico.

ESTIMACIÓN DE PÉRDIDAS EN EL STOCK DE MATERIALES DE LAS EDIFICACIONES DESPUÉS DE UN TERREMOTO. CASO DE ESTUDIO: CIUDAD DE CHICLAYO, PERÚ

Alumno: Carlos Augusto Mesta Cornetero Asesor: Ramzy Francis Kahhat Abedrabbo, Ph.D. Resumen / Abstract

Perú está ubicado en un área de alta actividad sísmica (Tavera H y Buforn E, 1998). En particular, varias ciudades ubicadas a lo largo del litoral han sido devastadas múltiples veces por terremotos; tal es el caso de Huaraz en 1970 (Mw 7.6), Lima en 1974 (Mw 8.0) Arequipa en 2001 (Mw 8.2) y Pisco en 2007 (Mw 7.9) (Morales-Soto N y Zavala C, 2008; Tavera H, 2008). Esto nos lleva a creer que las ciudades de la costa están altamente expuestas al peligro sísmico, y por lo tanto la vulnerabilidad de las edificaciones debería ser estudiada. La ocurrencia de eventos sísmicos que afectan las áreas urbanas está asociada no sólo con pérdidas económicas y de vidas humanas, sino también con la generación de cantidades elevadas de escombros y desechos. Citando algunos ejemplos, el terremoto de Pisco Mw 7.9 en 2007 produjo 9.9 millones m3 de desechos (OMS, 2010); en el terremoto de Haití Mw 7.0 en 2010 las cifras fueron estimadas en 23-60 millones ton (Booth, 2010); mientras que el gran terremoto del Este de Japón Mw 9.0 en 2011 generó 26.7 millones ton (Ranghieri e Ishiwatari, 2014) de desechos. La presencia de estos escombros induce a la contaminación ambiental, afecta la salud pública e impide la respuesta de emergencia en las áreas devastadas. Por esta razón, su adecuada caracterización, cuantificación y posterior manejo es de vital importancia. El planeamiento pre-desastre juego un rol relevante en la búsqueda por promover una recuperación más resiliente de las ciudades. Esto quedó en evidencia luego de las inundaciones de Bangladesh en 1995, donde la respuesta fue considerablemente favorable debido al nivel de preparación introducido después de las inundaciones en 1985. En Gujarat, por el contrario, la falta de un planeamiento proactivo, a pesar de los desastres pasados, agravó las labores de recuperación después del terremoto en 2011. Este planeamiento debe incluir la elaboración de planes de gestión y disposición de desechos con anterioridad para evitar tomar decisiones con información insuficiente cuando ocurra el desastre (Ranghieri e Ishiwatari, 2014). Durante las últimas décadas, se ha mostrado un interés creciente en el stock de edificios como objeto de estudio (Kohler y Hasler, 2009), abordándolo desde diferentes

perspectivas, tales como metabolismo urbano, manejo de residuos de construcción y demolición, energía y flujo de materiales, entre otros. Diversos autores como Tanikawa y Hashimoto (2009), Reyna y Chester (2015), Kleenman y colegas (2016), entre otros, han empleado modelos geo-referenciados y data estadística para analizar el stock de materiales en las edificaciones a una escala urbana. Asimismo, también se han desarrollado investigaciones sobre la cuantificación de pérdidas materiales originadas por desastres naturales. Hirayama y colegas (2010) eligieron el área metropolitana de Tokio como caso de estudio para proyectar los flujos de escombros resultantes de terremotos e inundaciones, haciendo uso de mapas

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

de peligro y estadísticas de desastres ocurridos en años anteriores. Posteriormente, Tanikawa y colegas (2014) estimaron las pérdidas materiales en edificios e infraestructura vial en cinco prefecturas de Japón luego del terremoto de magnitud 9.0 Mw ocurrido en 2011, mediante la superposición de mapas de las zonas afectadas con mapas municipales, y el estudio del stock de materiales de la infraestructura en cuestión. Recientemente, Tabata y colegas (2016) propusieron una metodología para pronosticar el monto de desechos de bienes de consumo duradero (televisores, electrodomésticos, automóviles, etc.) en caso de desastres, la cual fue aplicada en la ciudad de Kobe y la región de Ise-Shima en Japón. Asimismo, García-Torres y colegas (2016) presentaron una metodología para pronosticar los escombros potenciales que se originen por terremotos, y fue aplicada en un caso de estudio para la ciudad de Tacna en Perú.

SIMULACIÓN BASADA EN AGENTES CON ENFOQUE EN SOSTENIBILIDAD Y REDUCCIÓN DE RIESGO DE DESASTRES

Alumno: Saulo Gallo Portocarrero Asesor: Kahhat Abedrabbo, Ramzy Francis Resumen / Abstract

Resumen Se presenta una introducción a la simulación de sistemas complejos por medio de un modelo basado en agentes (MBA) para todo aquel interesado en responder preguntas sobre sistemas complejos envueltos en contextos sociales y de ingeniería. Esta investigación se conducirá por medio de aplicaciones en el campo de la ingeniería para ilustrar el potencial de la metodología del MBA y así entender cómo usar esta metodología en aplicaciones futuras. El Capítulo 1 presenta la introducción, objetivos, esquema del estudio y la contribución del trabajo de investigación como herramienta útil a tener en cuenta durante la toma de decisiones de políticas públicas. El Capítulo 2 presenta el primer artículo científico titulado: "Assessing the Use of Recycled Concrete Via Agent-Based Model. A Peruvian Perspective", que plantea el uso de un modelo basado en agentes para simular el sector de construcción de proyectos públicos para un caso de estudio en la Región Piura. El Capítulo 3 muestra el segundo artículo científico titulado: "Human evacuation for tsunamis using agent-based model. A Peruvian case", cuyo objetivo es mostrar el proceso de evacuación de las personas frente al riesgo de tsunamis tomando como caso de estudio al distrito de Máncora. Tiene como producto final la mejora del mapa de evacuación por medio del análisis del Índice de Capacidad-Demanda (CDI). El Capítulo 4 expone la última investigación titulada: "Mejora del sistema de recolección de residuos sólidos urbanos usando simulación con agentes", el cual muestra el impacto que tiene la separación de residuos sólidos desde su fuente, en cuanto a la recolección de bolsas reciclables a nivel urbano. Finalmente, se lleva a cabo una discusión general sobre la aplicación de modernas tecnologías para el estudio de sistemas complejos; así como su aplicación para futuras investigaciones.

RESPUESTA SÍSMICA DE TANQUES DE CONCRETO ARMADO PARA ALMACENAMIENTO DE AGUA APOYADOS SOBRE UN SISTEMA DE AISLACIÓN DEL TIPO PÉNDULO FRICCIONAL

Alumno: Elvis Jony Mamani Yana Asesor: Víctor Iván Fernández- Dávila Gonzales Resumen

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

Los tanques para almacenamiento de agua son estructuras esenciales y por esta razón es de vital importancia conocer su comportamiento estructural cuando son sometidos a eventos sísmicos severos. Este trabajo muestra las respuestas sísmicas de tanques cilíndricos circulares de Concreto Armado (CA) para almacenamiento de agua apoyados sobre un sistema de aislación del tipo péndulo friccional (FPS, friction pendulum system) bajo solicitación sísmica uni- y bidireccional. Para el análisis sísmico se consideró que el tanque posee comportamiento elástico lineal, además se empleó un modelo mecánico equivalente para representar la interacción tanque-agua, y se utilizó un modelo histerético del tipo bi-axial para representar el comportamiento inelástico no lineal del sistema de aislación. Los parámetros para representar el modelo de análisis son: (H/R) la razón altura del agua-radio interior del tanque, (e/R) la razón espesor de la pared del tanque-radio interior del tanque, (Tb) el período objetivo de vibración del sistema de aislación, y (μb) el coeficiente de fricción del sistema de aislación. Se utilizaron 21 pares de registros del movimiento sísmico del suelo los cuales fueron previamente seleccionados y escaldos. Finalmente, se procedió con el análisis de la respuesta sísmica en el tiempo para estudiar el efecto del movimiento bi-direccional, y los efectos de los parámetros de estudio sobre la respuesta sísmica de tanques de CA para almacenamiento de agua de base aislada. Las respuestas sísmicas del sistema tanque-agua de base aislada muestran una efectividad en la reducción de los valores de la fuerza cortante basal en comparación con su equivalente de base fija del orden de hasta 73% para H/R = 0.5; 83% para H/R = 1.0; y 91% para H/R = 2.0.

CONFIGURACIÓN DE MODELOS CLIMÁTICOS, HIDROLÓGICOS E HIDRÁULICOS EN LA CUENCA DEL RÍO RÍMAC, PERÚ

Alumno: Miguel Angel Astorayme Valenzuela Asesor: Ronald Roger Gutiérrez Llantoy Resumen / Abstract

Las inundaciones son eventos naturales que en muchos casos impactan en la población, infraestructura, servicios, entre otros. Las evidencias sugieren que la ocurrencia de eventos extremos asociados a crecidas de ríos se viene intensificando en el Perú por efecto de la variabilidad climática. En este contexto, el presente proyecto de investigación tiene como objetivo general cuantificar y proveer las herramientas para una futura adecuación de un sistema que acople información climática de productos de lluvia a modelos hidrológicos e hidráulicos. Para tal fin, se ha seleccionado como cuenca de estudio a la cuenca del rio Rímac, que discurre a través de la ciudad de Lima, la cual alberga a cerca del 30 % de la población del país. La presente investigación se concentra en tres tópicos, a saber: [1] adecuar el modelo lluvia escorrentía Génie Rural á 4 paramétres Journalier (GR4J) en la cuenca del Rímac, en donde se explora su capacidad para reproducir las descargas medias diarias y su capacidad de predecir la escorrent´ıa; [2] Generar un modelo digital de elevación a partir de la técnica structure-from-motion, explorando su potencial para ser empleado como insumo en modelos hidráulicos; y [3] corregir la familia de modelos de circulación global Hadley Global Environment Model 2 (HadGEM2) del Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5) a partir de la aplicación del método de Regionalización downscaling estadístico para los productos de lluvia. El mérito intelectual de la presente contribución estriba en el hecho que las técnicas aplicadas y resultados obtenidos tiene el potencial de remontar las limitaciones de información hidro-meteorológica y morfológica en la cuenca del río Rímac, pudiendo ser replicado en otras cuencas del pa´ıs. Además, estos guardan estrecha relación en la formación de un sistema integrado de previsión de caudales y zonas inundables, siendo esto una perspectiva a futuro de la presente tesis. La presente tesis se encuentra distribuida como sigue: en el primer capítulo se presentan los aspectos generales de la investigación. El Cap´ıtulo 2 se concentra en el escalamiento temporal de escala diaria a horaria de un modelo hidrológico. El Capítulo 3 describe la reproducción digital de la topografía de fondo del río Rímac aplicando la técnica structure-from-motion. Asimismo, en el Cap´ıtulo 4 se detallan los aspectos técnicos para la corrección de modelos de circulación general HadGEM2 empleando downscaling estad´ıstico. Finalmente, en el Capítulo 5 se presentan las conclusiones generales de la investigación y el trabajo futuro recomendado.

EVALUACIÓN DE LA INFLUENCIA DE LOS FACTORES AMBIENTALES EN LAS PROPIEDADES DINÁMICAS DE SISTEMAS ESTRUCTURALES DE TIERRA

Alumno: Rick Milton Delgadillo Ayala Asesor: Rafael Aguilar Velez Resumen

El comportamiento dinámico de las estructuras patrimoniales y modernas se ven afectadas por las condiciones medio ambientales ya que pueden enmascarar los cambios de las propiedades de vibración causados por el daño estructural. Las propiedades dinámicas son a menudo sensibles a los cambios de los factores ambientales que a su vez son variables generalmente no uniformes y dependientes del tiempo. La fácil toma de datos ambientales de las estructuras nos permite obtener modelos útiles para entender la relación entre las propiedades dinámicas y los efectos ambientales. La presente investigación tiene como objetivo presentar los resultados de cuantificar

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

los efectos de las condiciones ambientales sobre las propiedades dinámicas de construcciones de tierra mediante pruebas de laboratorio. Como primer paso se construyeron especímenes cilíndricos de tierra para evaluar el proceso de secado en un ambiente controlado mediante el monitoreo continuo de la temperatura y humedad. El segundo paso fue construir un espécimen de acero para validar la metodología de automatización del monitoreo dinámico y ambiental. Como último paso se construyeron en el laboratorio de la PUCP tres muros de adobe que repliquen las características del material y las dimensiones de los muros del Complejo Arqueológico Huaca de La Luna (Trujillo-Perú). Por último se desarrolló un programa de monitoreo continuo a largo plazo que registra el comportamiento dinámico y ambiental y se realizó la correlación para lo cual se construyeron y compararon modelos estadísticos ARX y MLRM. El trabajo presenta los resultados de las mediciones y muestra que es posible distinguir los cambios de propiedades dinámicas debido a los efectos ambientales en sistemas estructurales de tierra. De la misma manera se comprobó experimentalmente la existencia de dos etapas en el monitoreo continuo de los muros: primero una etapa de secado y segundo una etapa de operación. Finalmente se obtuvo el tiempo de retraso de la temperatura interna y externa y cómo influye en el espesor de los muros ya que el material tierra tiene la propiedad de almacenar calor.

DIAGNÓSTICO ESTRUCTURAL Y ANÁLISIS SÍSMICO DE LA IGLESIA SAN PEDRO APÓSTOL DE ANDAHUAYLILLAS

Alumno: Carolina Briceño Melendez Asesor: Rafael Aguilar Resumen / Abstract

Las construcciones históricas representan parte de la identidad de los pueblos y son fuente importante de ingresos por el turismo, por lo que son de gran relevancia para el desarrollo de un país. En el Perú, existe un gran número de edificios patrimoniales de adobe siendo la iglesia San Pedro Apóstol de Andahuaylillas, una de las construcciones más representativas de los Andes peruanos. Este templo, el cual está ubicado en la Plaza de Armas del pueblo de Andahuaylillas en Cusco, está conformado principalmente por una la nave alargada, el presbiterio, la torre de campanario y varias capillas laterales. Su conservación y preservación son labores complicadas por la fragilidad del material que la compone y la debilidad de sus conexiones estructurales, siendo necesaria la ejecución de diagnósticos estructurales y evaluaciones sísmicas. En esta tesis se presenta la aplicación de termografía infrarroja pasiva como procedimiento de diagnóstico para la detección general de daño estructural y el estudio de la influencia de ciertos elementos estructurales en la capacidad sísmica del arco triunfal de la iglesia. La termografía infrarroja pasiva es un ensayo no destructivo que permite medir y visualizar temperaturas en una superficie mediante la captación de la radiación infrarroja sin aplicar alguna estimulación externa. Esta técnica es recomendable para el diagnóstico de monumentos ya que no generar daño ni contacto directo con la superficie de estudio, encajando dentro de las filosofías modernas de conservación. En la presente evaluación, la aplicación de la termografía infrarroja pasiva permitió la identificación de elementos estructurales embebidos, cambio de material y grietas ocultas por intervenciones anteriores. La evaluación sísmica de una estructura puede ser realizada aplicando diferentes tipos de análisis. En esta tesis se evalúa el comportamiento sísmico del arco triunfal de la iglesia de Andahuaylillas considerando la aplicación del análisis estático no lineal. La evaluación se ejecutó con la finalidad de determinar la influencia de los muros adyacentes de las capillas laterales y ventanas en la capacidad lateral y patrón de agrietamiento del arco triunfal, para lo cual construyeron modelos de elementos finitos bidimensionales. Los resultados indicaron que la inclusión de muros laterales al arco triunfal incrementa su capacidad lateral en 44% , mientras que la omisión de ventanas en estos muros contribuye positivamente a la capacidad del arco en 13% respecto al modelo computacional que no las considera.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

Historical buildings represent part of the identity of the people and are an important economic source due to tourism, whereby they are relevant for the development of a country. In Peru, there are a high number of adobe heritage constructions, being “San Pedro Apóstol” church of Andahuaylillas, one of the most representative Peruvian Andes buildings. This temple, which is located at the main square of the town of Andahuaylillas in Cusco, is mainly made up of enlarged nave, the presbytery, the bell tower and several side chapels. Its conservation and preservation are difficult tasks due to the fragility of adobe and weak structural connections, thus structural diagnosis implementation and seismic assessments are required. In this thesis, in order to determine damage state of the church, passive infrared thermography was applied as diagnostic technique. In addition, aiming studying the influence of certain structural elements on the seismic capacity of the triumphal arch of the church, several numerical analysis were done. Passive infrared thermography is a non-destructive test to measure and visualize temperature on an area by sensing infrared radiation without using any external stimulation. This technique is suitable for the diagnosis of monuments since it does not generate damage or direct contact with the surface of study, fitting within modern conservation philosophies. In the present study, the application of passive infrared thermography allowed the identification of embedded structural elements, material changes and cracks hidden by previous intervention works. The seismic evaluation of a structure can be performed using different types of analysis. In this thesis, the seismic behavior of the triumphal arch of the church of Andahuaylillas was worked out considering the application of non-linear static analysis or pushover analysis. The assessment was performed in order to determine the influence in terms of capacity curves and crack patterns of triumphal arch by the adjacent walls of the side chapels and the side windows, for which two-dimensional finite element models were build. The results indicated that the inclusion of the walls increases the lateral capacity of the arch in 44%, while omitting windows on these walls contributes positively with 13% over the computer model does not consider.

CONSTRUCCIÓN DE TOMOGRAFÍAS USANDO METODOLOGÍAS SÓNICAS COMO HERRAMIENTAS PARA EL DIAGNÓSTICO ESTRUCTURAL DE MONUMENTOS HISTÓRICOS

Alumno: Cristhian Germán Saucedo Asesor: Rafael Aguilar Resumen / Abstract

La conservación de un monumento histórico comprende todas aquellas actividades que prolongan la duración de su herencia cultural y que permiten su utilización en la actualidad y en el futuro. Las intervenciones requeridas para su conservación apelan al conocimiento de la geometría, del estado de conservación de las construcciones y de los materiales que las integran. Es por ello que una de las etapas que se llevan a cabo para la conservación de un monumento histórico es el diagnóstico de su estado actual. Existen varios métodos y técnicas de los cuales aquellos que no alteran la integridad del monumento son los más adecuados. En función de estas consideraciones, la presente tesis tiene como objetivo contribuir con la conservación de monumentos históricos mediante la aplicación de ensayos sónicos y ultrasónicos como herramientas de diagnóstico estructural. Para este fin se realizó una revisión de la literatura de estas metodologías. Se aplicaron ensayos sónicos y ultrasónicos a diversos materiales que están presentes en las construcciones patrimoniales. Se construyeron dos muros de prueba y se obtuvieron imágenes en 2D llamadas tomografías las cuales representaron satisfactoriamente el estado interno de los muros. Se determinaron las propiedades mecánicas como módulo de elasticidad y módulo de poisson del adobe de Huaca de la Luna mediante ensayos de ultrasonido. Estos ensayos sirvieron también para crear tomografías de las unidades de adobe y evaluar cualitativamente su variabilidad. Finalmente ensayos sónicos y un análisis de Impacto eco se realizaron en sub-elementos estructurales de este monumento. En la Iglesia de Andahuaylillas se realizaron ensayos sónicos con el fin obtener tomografías y determinar el estado interno de algunos de sus sub-elementos estructurales. Los resultados obtenidos muestran que con estos ensayos se pueden determinar las propiedades dinámicas de los materiales como en el caso de Huaca de la Luna y se puede evaluar el estado interno de subelementos estructurales mediante la creación de imágenes en 2D como se realizó en Huaca de la Luna y en la Iglesia de Andahuaylillas.

ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS Y FÍSICAS DEL ADOBE CON BIOPOLÍMEROS DE FUENTES LOCALES

Alumno: José Eduardo Ramírez Caparo Asesor: Rafael Aguilar Resumen

Las construcciones de tierra están constituidas principalmente de tierra cruda como los bloques de adobe y los muros tapiales, también pueden ser sistemas mixtos como la quincha o la albañilería de piedra con mortero de barro. La tierra en general, es un material ampliamente usado por un porcentaje importante de la población mundial para la construcción de viviendas, que generalmente son de bajo costo y sostenibles. Sin embargo, las construcciones de tierra presentan limitada capacidad de resistencia mecánica, que las hace altamente vulnerables a la acción de los sismos. Además ante condiciones ambientales adversas como precipitaciones o alta humedad relativa, el deterioro de este material se ve acelerado. Finalmente, diversas bacterias, insectos y hongos capaces de transmitir algunas enfermedades se albergan en las viviendas construidas con tierra debido a la rápida absorción de agua y agrietamiento superficial, de este material.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

Por los motivos anteriores, esta tesis tiene como objetivo el estudio de la mejora de las propiedades de resistencia al agua y comportamiento mecánico de las construcciones de tierra. Para este propósito, se utilizaron biopolímeros naturales obtenidos de fuentes locales para la modificación de las propiedades del suelo. La resistencia al agua fue evaluada mediante ensayos de permeabilidad y erosión en especímenes de tierra que recibieron un tratamiento con soluciones poliméricas. Diferentes técnicas se emplearon para la aplicación de las soluciones de manera que sea posible determinar cuál es la más adecuada para la protección ante los efectos del agua. Por otro lado, se realizaron ensayos de caracterización mecánica para determinar la influencia de los biopolímeros en la resistencia a compresión, tensión y flexión. Para la evaluación de estas propiedades se agregaron las soluciones de biopolímeros en la mezcla de barro durante la fabricaron de los especímenes de tierra que luego fueron ensayados. Los resultados obtenidos muestran que la aplicación de estos polímeros contribuye a la mejora de las construcciones de tierra. Se consiguió modificar de forma positiva el comportamiento de la tierra ante la influencia del agua así como sus características mecánicas. En el primer caso, se logró un efecto impermeabilizante y se incrementó considerablemente la resistencia a la erosión generada por el agua. Con respecto a las propiedades mecánicas, se logró una mejora notable de la resistencia a compresión, tensión y flexión, logrando incluso a duplicar la resistencia inicial en algunos casos.

ANÁLISIS DEL DESEMPEÑO SÍSMICO DE LOS EDIFICIOS ESCOLARES TÍPICOS 780 POST-97 EN LA COSTA PERUANA

Alumnos: Paz Fuentes, Israel Andersson / Chacon Alvarez, Roberto Asesor: Sandra Cecilia Santa Cruz Hidalgo Resumen / Abstract

En el Perú se han realizado análisis de vulnerabilidad en edificaciones escolares mediante métodos que permiten evaluar la respuesta indirectamente. No obstante, existen métodos, como el análisis dinámico incremental (IDA), que estudian la respuesta estructural considerando la aceleración sísmica directamente. Así, se puede encontrar la función de vulnerabilidad que relacione los daños o pérdidas dada una intensidad de sismo con mayor precisión. Estos resultados pueden mejorar la toma de decisiones en la gestión de riesgos. Se tienen 5 objetivos específicos. El primero es analizar el estado del arte de las funciones de vulnerabilidad utilizadas en la determinación de daños en colegios. El segundo es evaluar la respuesta de las estructuras típicas 780 post 97 mediante el IDA. El tercero es evaluar el daño estructural. El cuarto es calcular los costos de reparación para diferentes estados de daño. Finalmente, se obtendrá la función de vulnerabilidad en función al costo de reparación.

PROPUESTA DE MÉTODO DE DISEÑO PARA REFORZAMIENTO SÍSMICO DE MUROS DE ADOBE CON MALLA DE CUERDAS

Alumno: Javier Carlos Sarmiento Huamán Asesor: Marcial Blondet Saavedra Resumen

Esta tesis presenta los resultados del análisis dinámico lineal por elementos finitos de un prototipo de casa de adobe a escala natural. Este prototipo fue ensayado en la mesa vibradora del Laboratorio de Estructuras Antisísmicas del Departamento de Ingeniería (LEDI) de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP). El ensayo consistió en tres fases de simulaciones sísmicas de aceleración incrementada y tres vibraciones libres. Durante el ensayo se registraron desplazamientos y aceleraciones en los muros y en la base, incluyendo la fuerza resultante en el actuador de la mesa vibradora. Luego, se procesaron los registros para obtener el periodo de vibración y la rigidez lateral del prototipo.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

El análisis numérico se realizó con el objetivo de obtener un modelo de elementos finitos cuyo comportamiento sea similar al experimento del prototipo de adobe en el rango lineal. El módulo de elasticidad (E) de la albañilería de adobe del modelo numérico fue calibrado de tal forma que el periodo del primer modo de vibración sea igual al periodo experimental. El cociente de amortiguamiento (ξ) fue tomado de investigaciones realizadas por Groenenberg (2010) y Tarque (2008). El modelo numérico lineal fue sometido a una aceleración igual a la registrada en la mesa vibradora durante la primera simulación del ensayo experimental. La similitud entre periodo de vibración, respuesta de aceleraciones y cortante basal validan la calibración realizada. También se identificó la coincidencia entre esfuerzos máximos de tracción del modelo con las zonas agrietadas del prototipo sometido a una mayor aceleración en la tercera fase. Por lo tanto, el modelo numérico representa numéricamente el comportamiento elástico del prototipo de adobe y predice las zonas potenciales de agrietamiento. El modelo y las zonas agrietadas predicen la formación de bloques de adobe separables. Esta predicción mejorará el análisis del prototipo de adobe como un sistema de bloques rígidos divididos. El objetivo es diseñar un reforzamiento de cuerdas que envuelvan los muros de adobe, impidan la excesiva separación de estos bloques y eviten el colapso de la estructura. Sosa y Soto (2014) reforzaron con cuerdas un prototipo de adobe impidiendo el colapso con simulaciones sísmicas de hasta 1.3 g. Sin embargo, debido a que no hay un diseño, se busca simular el movimiento e impacto de los bloques de adobe reforzado. Los programas de análisis estructural más comunes no modelan el impacto, pero si modelan el movimiento amortiguado. Por ello se realizó una primera aproximación del movimiento de un bloque que impacta en traslación. Se simuló el movimiento con impacto que ocurre con coeficiente de restitución, con el movimiento amortiguado con cociente de amortiguamiento. La equivalencia se comprobó para casos en que el bloque impacta con una superficie estática, acelerada armónicamente y con aceleración sísmica.

HERRAMIENTAS PARA LA CAPACITACIÓN EN REFORZAMIENTO CON MALLA DE CUERDAS DE VIVIENDAS DE ADOBE AUTOCONSTRUIDAS EN ÁREAS SÍSMICAS

Alumno: Malena Alessandra Serrano Lazo Asesor: Marcial Blondet Saavedra Resumen / Abstract

Durante las últimas décadas se han desarrollado diversas técnicas de reforzamiento para mejorar la seguridad estructural de las viviendas de tierra ubicadas en áreas sísmicas. Sin embargo, ninguna de estas técnicas ha sido adoptada masivamente por las personas a quienes van dirigidas, debido principalmente a su alto costo y a la falta de difusión. En consecuencia, resulta necesario desarrollar proyectos de transferencia tecnológica y de capacitación en construcción sismorresistente con tierra para mitigar el inaceptable riesgo sísmico de muchas poblaciones rurales. Este proyecto de tesis presenta el diseño y la aplicación de herramientas de transferencia tecnológica para la capacitación de una comunidad andina en construcción sismorresistente con adobe. Se eligió para este proyecto el distrito de Pullo (Ayacucho), ubicado en una zona altamente sísmica, donde más del 80% de pobladores reside en casas de adobe y más del 50% vive en condiciones de pobreza o pobreza extrema. El proyecto consistió en trabajar con los pobladores para que tomen conciencia de la vulnerabilidad de sus viviendas de adobe no reforzado y para que aprendan en forma práctica la técnica de refuerzo con mallas de cuerdas de nylon. Se espera que el proyecto pueda ser aplicado con la misma efectividad en otras poblaciones en zonas sísmicas donde la construcción en adobe sea predominante. El documento presenta primero las herramientas y la metodología de capacitación empleados en el proyecto: una mesa vibradora portátil para demostrar la efectividad del refuerzo propuesto y un manual de construcción sismorresistente en adobe. Luego se describe la experiencia de capacitación de la población de Pullo, y finalmente se discuten las conclusiones obtenidas sobre la efectividad del proceso de capacitación y la posibilidad de réplica del proyecto en otras comunidades en riesgo sísmico.

CARACTERIZACIÓN MECÁNICA DE COMPONENTES ESTRUCTURALES EN CONSTRUCCIONES ARQUEOLÓGICAS DE TIERRA: EL CASO DE HUACA DE LA LUNA

Alumno: Mijail Montesinos Escobar Asesor: Rafael Aguilar Resumen

Las construcciones arqueológicas forman parte del legado de una nación, tienen importancia histórica y son generadoras de ingresos económicos debido a la actividad del turismo, para mantenerlas en el tiempo se requieren realizar tareas de preservación y difusión. En el Perú existen gran cantidad de construcciones arqueológicas hechas de tierra y dentro de estas una tipología observada es aquella que le corresponde a las huacas, las cuales son estructuras masivas compuestas generalmente por adobes y mortero de barro o tapial. Una de las huacas de tierra más representativas del Perú es la Huaca de La Luna, la cual se encuentra en el departamento de La Libertad a cinco kilómetros de la ciudad de Trujillo. Este monumento viene siendo estudiado por más de veinte años y durante este lapso se ha podido evidenciar daño global como local en la estructura, por lo que el diagnóstico estructural de este es necesario. Para poder realizar este diagnóstico uno de los primeros pasos es conocer las propiedades mecánicas de los componentes estructurales de la Huaca.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

El principal objetivo de esta tesis es conocer el comportamiento mecánico del material de Huaca, de modo que se tengan datos que puedan ser utilizados para su evaluación estructural. Para esto se realizaron ensayos de compresión uniaxial, flexión en tres puntos y compresión diametral en especímenes elaborados a partir del adobe y mortero original de Huaca. Además se realizaron ensayos de compresión uniaxial y corte cíclico en la mampostería construida a partir de materiales originales de esta estructura. Todos los ensayos se realizaron bajo control de desplazamiento y para el control de deformación se hizo uso de sistemas de medición intrusivos (transformadores diferenciales de variación lineal-LVDTs) y sistemas no intrusivos de correlación de imágenes (DIC). Para el adobe y mortero se obtuvieron parámetros mecánicos correspondientes a su resistencia a compresión, módulo de elasticidad, energía de fractura a compresión, módulo de ruptura, energía de fractura a tracción y resistencia a la compresión diametral. Para la mampostería de adobe se obtuvo en laboratorio su resistencia a compresión, módulo de elasticidad y se evaluó su comportamiento ante cargas laterales cíclicas analizando las curvas fuerza-deformación, modos de falla y disipación de energía.

Adicionalmente se desarrolló un modelo numérico en elementos finitos que simuló el ensayo de compresión realizado en laboratorio sobre la mampostería usando el programa comercial DIANA, se asumió la mampostería como un material continuo e isotrópico. A través de técnicas de macro modelamiento que simulan la evolución del agrietamiento se pudo obtener valores de las propiedades mecánicas de comportamiento post pico como la energía de fractura a compresión y tracción. Para esto se elaboraron modelos que presentaron curvas esfuerzo-deformación y modos de falla parecidos a los obtenidos en laboratorio. Los estudios realizados encontraron parámetros mecánicos del material que conforma el sistema estructural de Huaca de La Luna, como era de esperarse el comportamiento mecánico del adobe y mortero fue diferente al de la mampostería. El modelamiento numérico demostró que es una herramienta poderosa para poder realizar la caracterización mecánica con base en ensayos básicos de laboratorio. Los datos encontrados y la metodología propuesta pueden ser utilizados como base para analizar el comportamiento mecánico de materiales que son parte de sistemas estructurales de construcciones de tierra.

CUANTIFICACIÓN DE LA EROSIÓN HÍDRICA EN EL PERÚ Y LOS COSTOS AMBIENTALES ASOCIADOS

Alumno: Miluska Anthuannet Rosas Barturén Asesor: Ronald Gutierrez Resumen

Se presenta a la erosión de suelos como un problema latente alrededor del mundo, esta situación se agrava en los países en desarrollo por la falta de información actualizada, como es el caso del Perú. Por ello esta investigación tiene como objetivo plantear una metodología para cuantificar la tasa de erosión actual y futura a nivel nacional y escala de cuenca para así poder plantear lineamientos de regulación ante las pérdidas económicas que esta genera. El Capítulo 1 presenta la problemática, los objetivos y alcances de investigación. Además se detalla la metodología para llevar a cabo los fines propuestos, mostrando el producto del proceso de investigación (3 papers científicos).

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

El Capítulo 2 presenta el primer paper titulado: On a RUSLE-based methodology to estimate hydraulic erosion rates at country scale in developing countries, que plantea una metodología para estimar la erosión de suelos a escala nacional ante un contexto de escases de información básica como ocurre en los países en desarrollo. Tiene como producto mapas de la tasa de erosión de suelos en el Perú para los años 1990, 2000 y 2010 a una resolución de 5km. El Capítulo 3 muestra el segundo paper cuyo título es: Sediment yield changes in the Peruvian Andes for the year 2030, cuyo objetivo es mostrar la significancia de la cantidad de sedimentos producidas en los Andes peruanos con una proyección al año 2030. Se evaluaron 2 escenarios adicionales, el primero que incluye el desarrollo de la actividad minera en el país y el segundo donde se presentan las áreas de protección ambiental. El Capítulo 4 está conformado por el tercer paper: On the need of erosion control regulatory framework in Peru, en el cual se detalla la importancia de una regulación en términos de erosión, basando esta afirmación en la pérdida económica inducida como fuente de contaminación no puntual. Tiene como casos de estudio la cuenca del río Santa y del río Jequetepeque. Esta estimación económica envuelve la pérdida de nutrientes y el costo por la eliminación de sedimentos en la cuenca.

DEVELOPMENT OF A METHODOLOGY TO CHARACTERIZE AND QUANTIFY DEBRIS GENERATION AFTER A SEISMIC EVENT: A CASE STUDY OF TACNA, PERĂ&#x161;

Alumno: Samy Sally Shirley Garcia Torres Asesor: Ramzy Kahhat Resumen / Abstract

Earthquakes are natural phenomena that can cause severe damage to civilian infrastructure and prolonged disruption to society. Depending on their magnitude, epicenter location, infrastructure characteristics, and many other features, earthquakes may generate large amounts of debris and waste. The large amounts of debris generated after the disaster become one of the main problems for a population facing a health issue and rapid reconstruction of the city. A proper characterization and quantification of debris and subsequent waste management and reconstruction plan is essential for the restoration of an area affected by an earthquake. This study presents a methodological approach to characterize and quantify the debris produced as a consequence of earthquakes, as well as the flow of materials required for the reconstruction of the area affected. The proposed methodology includes an infrastructure characterization stage, a probabilistic estimation of damage by characterizing the vulnerability functions using CAPRA-GIS tool, and material flow analysis (MFA) for the characterization and quantification of debris associated with the event of an earthquake and new materials for the reconstruction stage. A case study was developed to test this methodological approach. The residential sector of Tacna, a city with high seismic risk located on the southern coast of Peru, was selected. Moreover, five different construction systems (i.e. Reinforced Masonry Bearing Walls with Concrete Diaphragms, Adobe, Wood, Concrete Shear Walls and Straw) presented in the residential sector of Tacna were characterized. Also three possible earthquake scenarios (i.e. 8.6 Mw., 7.5 Mw. and 6.2 Mw.) were analyzed, each one with three different end-of-life management situations. Simultaneously, the origin and quantities of new materials needed for the reconstruction of civil infrastructure were determined. The flow of new materials considered productivity rates in the construction and manufacturing sectors. The results show that in the presence of the greater earthquake (8.6 Mw.), adobe and straw homes suffered greater damage, with damage percentages of 63 and 48, yielding 27000 tonnes and 1390 tonnes of debris, respectively. Also, 204,000 tonnes of concrete, 7,400 tonnes of steel and 461,400 tonnes of clay brick were included as debris generated in this scenario. Furthermore, for all scenarios, the MFA estimates a regional import of materials (e.g. cement, steel, brick and wood) for the reconstruction phase. The following methodology is applicable to developed and undeveloped countries with different housing types, their respective vulnerability functions and constant earthquake recurrence.

COMPLEMENTACIÓN DE LOS ESTUDIOS POR FOTOGRAMETRÍA Y ESCANER LÁSER TERRESTRE PARA LA RECONSTRUCCIÓN DE MODELOS SÓLIDOS DE ESTRUCTURAS PATRIMONIALES

Alumno: Saúl Walter Retamozo Fernández Asesor: Benjamin Castañeda Resumen

En esta tesis se desarrollan metodologías para construir modelos de mallas 3D basados en estudios de fotogrametría, escáner láser terrestre y una fusión de ambos estudios. También se presentan algoritmos para realizar recorridos virtuales, construir modelos sólidos y dibujar planos de arquitectura. Además se estudiará la precisión, exactitud, tiempo y costo de distintas metodologías de digitalización tomando como referencia el modelo del escáner láser. Las metodologías se aplicarán a una serie de monumentos como son los siguientes: una sección del Qhapaq Ñan o Camino Inca, la iglesia San Juan Bautista de Huaro, la iglesia San Pedro Apóstol de Andahuaylillas, la Quinta del Marqués de Presa, el Cementerio Presbítero Matías Maestro y la Huaca de la Luna.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

Los algoritmos propuestos muestran resultados óptimos en términos de tiempo de procesamiento, resolución y efectividad de acuerdo a otros estudios similares. Los recorridos virtuales presentan a los monumentos de forma más amena y pueden ser usados para promover el turismo. Los planos de arquitectura muestran una representación más real y completa de la estructura en comparación con los típicos planos de arquitectura. Los modelos sólidos son obtenidos a partir de la base de datos de los modelos de mallas, lo cual es más óptimo que usar herramientas de ingeniería inversa o una biblioteca de sólidos compuesto por cubos, tetraedros y esferas.

ENSAYOS GEOFÍSICOS PARA LA EXPLORACIÓN DE SUELOS EN ESTRUCTURAS PATRIMONIALES

Alumno: Saulo Yoel López Montalbán Asesor: Guillermo Zavala Resumen / Abstract

En la investigación de suelos de estructuras patrimoniales se necesita emplear técnicas no destructivas que permitan investigar el suelo y determinar sus propiedades sin causar daños a la estructura del monumento ni alterar el suelo que se investiga. Aquí los métodos geofísicos se presentan como una alternativa de solución debido a que cumplen con los requisitos necesarios para investigar el suelo y en gran mayoría son métodos no destructivos. La presente investigación se centra en comprender y aplicar los métodos geofísicos con fines geotécnicos en la exploración de tres estructuras patrimoniales de interés, empleando los equipos disponibles en la Pontificia Universidad Católica (PUCP). Los métodos geofísicos que se emplearon son el Análisis multicanal de ondas superficiales (MASW), refracción sísmica y cociente espectral (H/V). En el desarrollo de la tesis se presenta la teoría necesaria para entender los métodos empleados, las características de los equipos empleados y la metodología que se ha seguido en los ensayos para la toma de la información, el procesamiento y la posterior discusión de los resultados. El primer caso de estudio fue el Complejo Arqueológico de Huaca de la Luna (Trujillo) donde se aplicó el ensayo MASW y refracción sísmica. También se realizaron ensayos de geotécnicos como el SCPTu y otros ensayos tradicionales como técnicas de comparación de los resultados, complementados con la geología del lugar. Este estudio permitió confirmar que las técnicas empleadas y los equipos utilizados permitían brindar buenas aproximaciones de los parámetros del suelo. Los resultados geofísicos y geotécnicos permitieron realizar una buena estimación del perfil de Vs y perfil estratigráfico del suelo. Los otros dos casos de estudio fueron la Iglesia San Juan Bautista de Huaro y la Iglesia San Pedro Apóstol de Andahuaylillas en Cusco. Aquí se realizaron ensayos de MASW y H/V, y los resultados permitieron realizar una estimación del perfil del suelo en función de los resultados de Vs y la información geológica de la zona. Adicionalmente se estimó la frecuencia de vibración del modo fundamental del suelo en ambas zonas. Los resultados obtenidos en los casos de estudio confirmaron la eficacia de los métodos geofísicos para la exploración de suelos cuando se necesita estimar el perfil estratigráfico del suelo o estimar parámetros como el Vs, que posteriormente se puede emplear para determinar la rigidez del suelo. Otro de los objetivos logrados fue comprobar la utilidad de emplear los equipos de la PUCP sin necesidad de recurrir a equipos convencionales que se emplean en la industria, esto gracias a que se logró un buen conocimiento de los ensayos.

PRIORIZACIÓN DEL REFORZAMIENTO DE COLEGIOS PÚBLICOS DE LIMA PARA LA MITIGACIÓN DEL RIESGO SÍSMICO

Alumnos: Arana Vasquez, Victor Ernesto / Palomino Bendezú, Juan Samuel Asesor: Sandra Santa Cruz Resumen

En este trabajo se propone un método para identificar prioridades de intervenciones para la mitigación del riesgo sísmico en el Sistema Educativo Público del Perú. El método se basa en identificar cinco niveles de prioridad para la intervención integral de colegios, de acuerdo a las necesidades y urgencias específicas de cada uno. El objetivo de la priorización se basa en dos criterios. 1) Las estructuras no deben causar muertes, y 2) deben aportar a la resiliencia del Sistema Educativo (alumnos, educadores, administrativos, infraestructura y entorno social). Se emplean múltiples Factores de Riesgo, identificados para el caso particular del Sistema Educativo. Los factores son cuantificados por parámetros extraídos a partir de una herramienta GIS y transformados a indicadores adimensionales para el Análisis Multicriterio. Se definen métricas de resiliencia y fragilidad estructural, para establecer niveles cuantitativos de riesgo.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

La fragilidad estructural ante sismos se mide por el daño probable en términos de pérdidas económicas en dos escenarios particulares y en un análisis probabilístico de riesgo sísmico. La resiliencia es medida con los llamados Indicadores de Contexto que representan directa o indirectamente las capacidades, el potencial y/o las debilidades que tienen cada colegio y su entorno. Estas características colaboran a reducir o incrementar la velocidad de recuperación del sistema ante un desastre (resiliencia) e incluso promueven la inclusión social. Los colegios que tengan algún pabellón que pueda colapsar (causar daños físicos a sus ocupantes) y que aporten a la resiliencia del Sistema, serán de máxima prioridad. Y los siguientes niveles de prioridad serán producto de la combinación de los criterios mencionados. Las intervenciones asignadas para cada colegio son diferenciadas por nivel de prioridad y tipología de pabellones. El objetivo será reducir la brecha hacia un Sistema Educativo físicamente seguro y con un alto grado de resiliencia. Se realiza la validación de la propuesta, mediante la comparación cuantitativa y cualitativa de la propuesta con lo empleado por el MINEDU a través de la PRONIED y la DRELM, y la recomendación propuesta por el Banco Mundial.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA DE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

DESARROLLO DE UN SISTEMA DE DIAGNÓSTICO DE FALLAS EN LA DIRECCIÓN ASISTIDA ELÉCTRICA DE AUTOMÓVILES

Alumno: Luis Ángel Arias Copacondori Asesor: Carlos Gustavo Pérez Zúñiga Resumen / Abstract

Actualmente el índice de tránsito vehicular del parque automotor está creciendo sustancialmente y con ello también los altos índices de accidentes de tránsito. Si bien muchos de dichos accidentes se deben a factores humanos, es importante considerar que estos vehículos están propensos a fallas en sus sistemas debido a múltiples factores como son, la falta de mantenimiento, el corto tiempo de vida de los elementos del sistema vehicular, el uso continuo, las condiciones de las carreteras, etc. Es por ello que la detección oportuna de estas fallas permitirá reducir drásticamente pérdidas de vidas humanas, costosos gastos de recambio de piezas y sistemas, daños al medio ambiente a causa de malos funcionamientos, etc. Un elemento crítico de los vehículos actuales es el del sistema de dirección asistida que permite reducir el esfuerzo del conductor para maniobras de orientación del vehículo reduciendo los impactos en el volante y garantizando una adecuada estabilidad del vehículo. En esta tesis se aborda el diseño de un sistema de diagnóstico de fallas para el sistema de dirección asistida de un vehículo de categoría M1 (categorizado por el Ministerio de Transportes) con el objetivo de diagnosticar las fallas más relevantes de este sistema. El desarrollo de la tesis, se inicia con un estudio del modelamiento matemático del sistema de dirección asistido eléctrico (EPS por sus siglas en inglés). Posteriormente, se diseña el sistema de diagnóstico basado en 2 etapas. La primera es la detección de fallas, la cual está basada en la generación de Relaciones de Redundancia Analítica. Como segunda etapa, se diseña el sistema de diagnóstico de fallas utilizando Redes Neuronales Artificiales a fin de poder reconocer los tipos de fallas de manera más robusta ante las perturbaciones. Las pruebas de validación del sistema de diagnóstico se realizan utilizando software de ingeniería Matlab y Carsim. Con estas pruebas se valida el adecuado funcionamiento del sistema de diagnóstico de fallas propuesto en un vehículo de categoría M1. Finalmente se propone un sistema para implementación en un vehículo real utilizando la plataforma Arduino.

100

DESIGN OF A MOBILE ROBOT’S CONTROL SYSTEM FOR OBSTACLE IDENTIFICATION AND AVOIDANCE USING SENSOR FUSION AND MODEL PREDICTIVE CONTROL

Alumno: Jean Paul Barreto Guerra Asesores: Siegbert Hopfgarten (Universidad Técnica de Ilmenau - Alemania) / Antonio Morán Cárdenas (PUCP) Resumen / Abstract

The aim of this master thesis is to design a control system based on model predictive control (MPC) with sensor data fusion for obstacle avoidance. Since the amount of obtained data is larger due to multiple sensors, the required sampling time has to be larger enough in comparison with the calculation time of the optimal problem. Then it is proposed a simplification of the mobile robot model in order to reduce this optimization time. The sensor data fusion technique uses the range information of a laser scanner and the data of a mono-camera acquired from image processing techniques. In image processing different detection algorithms are proposed such as shape and color

MAESTRÍA EN INGENIERÍA DE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

detection. Therefore an estimation of the obstacles dimension and distance is explained obtaining accurate results. Finally a data fusion for obstacle determination is developed in order to use this information in the optimization control problem as a path constraint. The obtained results show the mobile robot behavior in trajectories tracking and obstacle avoidance problems by comparing two different sampling times. It is concluded that the mobile robot reaches the final desired position while avoiding the detected obstacles along the trajectory.

101

DISEÑO DE UN SISTEMA DE DIAGNÓSTICO DE FALLAS PARA LA SUSPENSIÓN SEMI-ACTIVA DE UN VEHÍCULO POR MEDIO DE OBSERVADORES DE ENTRADAS DESCONOCIDAS, ESTIMACIÓN PARAMÉTRICA Y REDES NEURONALES

Alumno: Elmer Trinidad Calle Chojeda Asesor: Antonio M. Morán Cárdenas Resumen / Abstract

El presente trabajo tiene como propósito el diseño de un sistema que permita realizar el diagnóstico de fallas en los sensores destinados a mejorar el desempeño de la suspensión semi-activa de un vehículo terrestre, como también diagnosticar fugas del líquido magneto-reológico del amortiguador. Para detectar las fallas en los sensores, se planteó el diseño de un banco de observadores de entradas desconocidas ya que estos tienen la capacidad de lidiar con el desconocimiento del perfil de la carretera, el cual representa una entrada de perturbación no medible para el sistema. La fuga del líquido magneto-reológico del amortiguador se considera como una variación del coeficiente que lo representa, y para detectar esta falla se propuso desarrollar un sistema de estimación paramétrica. Las fallas ocurridas presentan patrones característicos que mediante una red neuronal serán reconocidos y, de esta manera, se puedan aislar las fallas presentes. Los resultados de simulaciones demuestran que el sistema propuesto posee un buen desempeño de diagnóstico incluso ante la presencia de incertidumbres paramétricas.

102

OBSERVATION AND CONTROL OF A BALL ON A TILTING PLATE

Alumno: Dimel Arturo Contreras Martínez Asesores: Javier Sotomayor Moriano (PUCP) / Christoph Weise (Universidad Técnica de Ilmenau - Alemania)

Resumen / Abstract

The ball and plate system is a nonlinear MIMO system that has interesting characteristics which are also present in aerospace and industrial systems, such as: instability, subactuation, nonlinearities such as friction, backlash, and delays in the measurements.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA DE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

In this work, the modeling of the system is based on the Lagrange approach. Then it is represented in the state-space form with plate accelerations as inputs to the system. These have a similar effect as applying torques. In addition, the use of an internal loop of the servo system is considered. From the obtained model, we proceed to carry out the analysis of controllability and observability resulting in that the system is globally weak observable and locally controllable in the operating range. Then, the Jacobi linearization is performed to use the linearized model in the design of linear controllers for stabilization. On the other hand, analyzing the internal dynamics of the ball and plate system turns out to be a non-minimum phase system, which makes it difficult to design the tracking control using the exact model. This is the reason why we proceed to make approximations. Using the approximate model, nonlinear controllers are designed for tracking using different approaches as: feedback linearization for tracking with and without integral action, backstepping and sliding mode. In addition, linear and nonlinear observers are designed to provide full state information to the controller. Simulation tests are performed comparing the different control and observation approaches. Moreover, the effect of the delay in the measurement is analyzed, where it is seen that the greater the frequency of the reference signal the more the error is increased. Then, adding the Smith predictor compensates the delay and reduces the tracking error. Finally, tests performed with the real system. The system was successfully controlled for stabilization and tracking using the designed controllers. However, it is noticed that the effect of the friction, the spring oscillation and other non-modeled characteristics significantly affect the performance of the control.

103

DISEÑO DE UN SISTEMA DE DIAGNÓSTICO Y CONTROL TOLERANTE DE FALLAS EN ACTUADORES PARA EL PROCESO HIDRÁULICO DE CUATRO TANQUES ACOPLADOS

Alumno: Josmell Córdova Claros Asesor: Javier Sotomayor Moriano Resumen / Abstract

En este trabajo se presentan los resultados en simulación de un sistema de control tolerante a fallas activo aplicado al proceso hidráulico de cuatro tanques acoplados. El sistema de control tiene el objetivo de mantener las propiedades de desempeño deseadas con y sin la presencia de fallas parciales en actuadores (bombas). El sistema de control tolerante se desarrolla a partir de un sistema de detección y diagnóstico de fallas empleando el observador de entrada desconocida para estimar los niveles de los tanques. Después, se generan los residuos y se evalúan mediante un método basado en la norma del vector. Para aislar las fallas en los dos actuadores se utilizan dos observadores de entrada desconocida. La ventaja de este observador es el permitir estimar la magnitud de la falla. El mecanismo de compensación consiste en calcular una nueva ley de control que se adiciona a la señal que envía el controlador. Este método se conoce como compensación aditiva de fallas. Dicho método se aplica a dos tipos de controladores: basado en realimentación de estados (con acción integral), y basado en matriz dinámica. La principal contribución de este trabajo es el sistema de control tolerante, el cual tiene la capacidad de mantener al sistema de control operando en presencia de una falla parcial en uno de los actuadores con un desempeño cercano al obtenido cuando no hay fallas. Se utiliza la integral del error cuadrático como índice de desempeño. Las pruebas de simulación en SIMULINK muestran que la estrategia de compensación permite que los niveles de los tanques sigan sus valores de referencia de manera adecuada incluso en presencia de fallas. La misma metodología se implementa en el software RSLogix 5000 y se descarga en un PLC virtual, obteniéndose resultados similares a SIMULINK. Las simulaciones en SIMULINK y RSLogix 5000 demuestran que el controlador tolerante a fallas tiene un rendimiento superior en comparación al controlador sin compensación de fallas.

104

DESARROLLO DE UN ENTORNO VIRTUAL PARA SIMULACIÓN DE UN PROCESO HIDRÁULICO DE 4 TANQUES ACOPLADOS

Alumno: Willians Cristhian Cruz Olano Asesor: Javier Sotomayor Moriano Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN INGENIERÍA DE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

105

DISEÑO Y SIMULACIÓN DEL CONTROL BASADO EN REDES NEURO-DIFUSAS DE LA POTENCIA ACTIVA Y REACTIVA DE UNA TURBINA EÓLICA CON GENERADOR DE INDUCCIÓN DOBLEMENTE ALIMENTADO

Alumno: Carlos Hernán Inga Espinoza Asesor: Antonio Manuel Morán Cárdenas Resumen / Abstract

Como se conoce, en los últimos años el consumo de energía ha ido en aumento debido al incremento poblacional y la dependencia creciente a la energía eléctrica. Esta situación ha ocasionado un aumento en la utilización de fuentes de energía no convencionales y renovables, como la energía solar y la energía eólica. Estos tipos de energía renovable no contaminan el medio ambiente en su generación. El tema de investigación busca obtener la máxima prestación de una turbina eólica utilizando una estructura de control basado en redes neuro-difusas. A fin de lograr este objetivo, primero se obtiene el modelo matemático de una turbina eólica de eje horizontal de tres palas de velocidad variable con generador de inducción doblemente alimentado, así como los modelos que representan la dinámica del proceso. Luego, se realiza el diseño de los controladores basados en redes neurodifusas, y otro controlador basado en linealización por realimentación de estados., el cual se utilizará con fines comparativos. Las variables controladas son la potencia activa y reactiva, mientras que las variables manipuladas son el ángulo de paso de las palas de la turbina eólica y los voltajes aplicados en los terminales del rotor del generador de inducción. Para comparar el desempeño de ambos controladores se desarrollaron simulaciones en Matlab, como resultado se obtuvo que el controlador neuro-difuso presenta mejor desempeño bajo distintas condiciones de operación.

106

DISEÑO DE UN CONTROLADOR PARA UN INVERSOR MONOFÁSICO, CON MÍNIMA CAPACITANCIA EN EL BUS DC, APLICADO PARA MEJORAR LA CALIDAD DE ENERGÍA ANTE CARGAS NO LINEALES EN SISTEMA TIPO SMART GRIDS

Alumno: Frank Andre Moreno Vera Asesor: Damián Eleazar Sal y Rosas Celi Resumen / Abstract

Actualmente, los microinversores están expuestos a grandes variaciones debido a su conexión con la red eléctrica y diversas cargas que reducen la calidad de la energía. Estas ondulaciones son mitigadas empleando capacitores electrolíticos de gran volumen para regular la variación de tensión en el DC-Link (DCL) del microinversor. Por desgracia, este tipo de capacitores limitan el tiempo de vida útil de estos sistemas. Para eliminar la necesidad de uso de estos capacitores es necesario disminuir su volumen, por lo que se requiere el uso de filtros activos controlados para compensar las variaciones de potencia, lo cual implica más hardware, o implementar un controlador que sea capaz de controlar una fuente ondulación en el capacitor DC-Link.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA DE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

Se propone un nuevo controlador para un microinversor bidireccional monofásico de dos etapas que permite el uso de capacitores fílmicos y opera como compensador de armónicos, reduciendo la distorsión armónica total (THD) y pudiendo trabajar como corrector de factor de potencia (PFC) para cargas no lineales, mejorando la calidad de la energía en sistemas tipo smart-grid. La primera etapa consiste en un conversor triple puente activo (TAB) DC/DC que conecta dos arreglos de baterías a diferentes condiciones de tensión y corriente y al capacitor fílmico DCL. La segunda etapa es un inversor de fuente de tensión (VSI) que conecta al DCL y a la red eléctrica con una carga no lineal. Los resultados son validados en simulación demostrando su eficacia para eliminar el THD y, en caso se desee, su funcionamiento como PFC sin el uso de capacitores electrolíticos.

107

DESARROLLO DE UN SISTEMA DE DIAGNÓSTICO DE FALLAS BASADO EN FILTROS NO LINEALES DE RÁPIDO SEGUIMIENTO: APLICACIÓN A UN PROCESO HIDRÁULICO DE CUATRO TANQUES ACOPLADOS

Alumno: Julio Alejandro Mosaja Churata Asesor: Carlos Gustavo Pérez Zúñiga Resumen / Abstract

Se presenta el desarrollo de un sistema de diagnóstico de fallos (SDF) aplicado a un proceso hidráulico con tanques interconectados, mediante el Esquema de los Observadores Dedicados (DOS) y el enfoque de estimación paramétrica. La tesis incluye el modelamiento del proceso, el análisis de las fallas de mayor criticidad que se podrán presentar y el diseño de un regulador LQG que permite estabilizar el sistema. En el proceso de diseño del SDF en sensores, se introdujo el Filtro de Rápido Seguimiento (STF), una variante adaptativa del Filtro Extendido de Kalman (EKF), el cual resultó muy útil al aumentar la disponibilidad y estabilidad del SDF, mediante la reducción notable del tiempo de convergencia en los estados estimados de las variables no medidas y la capacidad para eliminar el sesgo originado por el método de discretización empleado. El Algoritmo STF es empleado en la construcción del banco de observadores, necesario para la implementación del enfoque DOS. Adicionalmente, con el objetivo de dar un diagnóstico detallado, se diseñó un algoritmo de identificación de fallos basado en umbrales estáticos. Los resultados obtenidos mediante simulación lograron detectar, aislar e identificar fallos individuales en todos los sensores, llegando inclusive a identificar fallos simultáneos hasta en tres sensores a la vez. En la tarea de diagnóstico en componentes (actuadores, tuberías y tanques), se vio por conveniente usar el enfoque de estimación paramétrica mediante la técnica de Estados Aumentados, obteniendo resultados satisfactorios. Se demostró como el algoritmo STF representa una sencilla solución a los problemas de divergencia del EKF, logrando la convergencia de los parámetros estimados a sus valores nominales en presencia de incertidumbres en el modelo y ruido de medición. En general, se evidenció que el STF puede proporcionar una estimación de parámetros rápida, estable y libre de sesgos para el sistema hidráulico, aun cuando ocurren cambios paramétricos simultáneos en la planta.

108

DISEÑO DE UN SISTEMA DE DETECCIÓN Y COMPENSACIÓN DE FALLAS ELÉCTRICAS TIPO ISLANDING EN SMARGRIDS

Alumno: Jhonatan D. Paucará Prado Asesor: Damian E. Sal y Rosas Celi Resumen / Abstract

Este trabajo de tesis presenta la estructura de control de un sistema detector y compensador de fallas eléctricas de tipo corte abrupto de energía en una SmartGrid. Para la detección de la falla se ha implementado un algoritmo basado en la inyección y detección de una perturbación en la tensión de la carga. Para la compensación de la falla, el control realiza un cambio en la señal de referencia y pasa al modo desconectado de la red. Asimismo, se ha mejorado el control de frecuencia para el proceso de resincronización con la red eléctrica, una vez que ésta ha sido reestablecida. Finalmente, el inversor es reconectado a la red eléctrica y se pasa al modo conectado a la red, donde la referencia pasa a ser nuevamente la señal con perturbación.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA DE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

Como parte de este trabajo se han desarrollado artículos científicos, de los cuales 2 han sido aceptados en congresos internaciones (PEPQA, Colombia 2017 y CCE, México 2017) y se encuentran publicados en el IEEE Explorer.

109

MODELLING AND ESSENTIAL CONTROL OF AN OCEANOGRAPHIC MONITORING REMOTELY OPERATED UNDERWATER VEHICLE

Alumno: Jorge Enrique Rojas Mendoza Asesores: Francisco Cuéllar Córdova (PUCP) / Thomas Glotzbach (Universidad Técnica de Ilmenau - Alemania) Resumen / Abstract

Ocean pollution and contamination of the water are serious problems because of its rapid increase and spread, having a negative effect on people, animals and the environment. Due to this, new technologies to monitor and measure environmental parameters are being developed. Remotely Operated Underwater Vehicles (ROVs) have become a commonly used robotic platform in oceanographic monitoring and analysis. The ROV- BWSTI, designed by Fraunhofer IOSB-AST Institute, is an underwater modular vehicle capable of fulfilling numerous tasks, especially in the area of environmental sensoring. The motion of the ROV is commanded through a joypad controller, and functional requirements of autonomy are not implemented yet. Motivated by this fact, this master thesis focuses on the modelling of the dynamics of the remotely operated vehicle, considering its motion, existing ocean currents, effects of gravitation and buoyancy. Moreover, the concrete effect of the thrusters on the ROV is analysed and identified. Furthermore, the detailed identification of the dynamic and hydrodynamic parameters required in the model is considered, based on empirical estimations, computational methods and experimental tests. The obtained approach is simulated and optimized, using real motion trials as a reference. After the successful modelling, the design of an essential control system that includes set-point regulation and waypoint tracking is performed and simulated. As a result, it obtains an accurate dynamic model of the remotely operated vehicle that was successfully simulated and compared with real motion tests. On the other hand, the proposed control system applied to the model adequately achieves its purpose of regulation and way point tracking that allows the autonomy of the vehicle.

110

STUDIES ON NONLINEAR ROBUST TRACKING CONTROL FOR A QUADCOPTER SYSTEM

Alumno: Johnny Henry Saenz Acuña Asesores: Kai Wulff (Universidad Técnica de Ilmenau - Alemania) / Antonio Morán Cárdenas (PUCP) Resumen / Abstract

This master thesis presents the modeling and control of a quadcopter as well as the application of adaptive backstepping for the stabilization of the flight attitude. This nonlinear technique has been chosen because it can explicitly address the specific nonlinear dynamics of the system. The objectives are to derive, validate, simulate and implement this Backstepping controller with a suitable quadcopter model. First a modeling is performed using the Newton-Euler formalism together with Euler angles. To control the pitch, roll and yaw motions a nominal backstepping controller is used, which is extended by an adaptive scheme for estimating exogenous disturbances. The simulations showed a satisfactory performance in the stabilization of the attitude with

MAESTRÍA EN INGENIERÍA DE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

variations of up to 50% in mass inertia and certain constant exogenous disturbances. Finally the controller is implemented in the real platform based on Odroid single board computer. Initial experimental validations show a satisfactory quality of control with room for further improvements. Ultimately, this master work proves that the proposed controller can be successfully used for robust stabilization of the flight attitude.

111

Alumno: Rossy Uscamaita Quispetupa Asesor: Carlos Gustavo Pérez Zúñiga Resumen / Abstract

Se presenta el diseño de un esquema para la detección, aislamiento y estimación de fallas basados en observadores de entrada desconocida (UIO, por sus siglas en inglés) y observadores proporcionales integrales (PIO, por sus siglas en inglés). Para sistemas no lineales usando representaciones politópicas de sistemas lineales variables (LPV, por sus siglas en inglés), aplicados a un proceso hidráulico de cuatro tanques. Para la obtener la representación LPV politópica del proceso hidráulico se considera 2 parámetros variables (válvulas de ingreso de flujo de agua a los tanques del proceso). Estos valores son conocidos ya que se contará con sensores de flujo de en la planta que se instalará en el Laboratorio de Control Avanzado del Departamento de Ingeniería de la PUCP. Al utilizar observadores para los esquemas de diagnóstico de fallas, conlleva a que se deba tener una buena convergencia de estados estimados y que el error de estimación tienda a cero, ya que caso contrario se pude dar falsas alarmas. Esto se puede lograr con los observadores: de entrada desconocida que desacopla a las incertidumbres y los observadores proporcionales integrales que estiman a la perturbación que acompaña al proceso. La estabilidad de los observadores politópicos estará garantizada por la asignación de polos establecida a través de la matriz de desigualdades lineales (LMI, por sus siglas en inglés). El aislamiento de las fallas se realizó gracias al esquema de bancos de observadores generalizado; mientras que la estimación se realizó de manera simultánea a la estimación de estados, con ayuda de los observadores aumentados. Se implementó un algoritmo de Diagnóstico de Fallas en sensores y actuadores en el software RSlogix5000, este algoritmo fue descargado en un PLC virtual. Se elaboró también una interfaz gráfica en el software Factory Talk View que permite monitorear las variables controladas y diagnosticar de forma visual.

112

STUDIES ON OBSTACLE DETECTION AND PATH PLANNING FOR A QUADROTOR SYSTEM

Alumno: Dalthon Abel Valencia Mamani Asesores: Francisco Cuéllar Córdova (PUCP) / Kai Wulff (Universidad Técnica de Ilmenau - Alemania) Resumen / Abstract

Autonomous systems are one interesting topic recently investigated; for land and aerial vehicles; however, the main limitation of aerial vehicles is the weight to carry on-board, since the power consumed depends on this and hardware like sensors and processor is limited. The present thesis develops an application of digital image processing to detect obstacles using only a monocamera, there are some approaches but the present report wants to focus on the distance estimation approach that, in future works, can be combined with other methods since this approach is more general. The distance estimation approach uses feature detection algorithms in two consecutive images, matching them and thus estimate the obstacle position. The estimation is

MAESTRÍA EN INGENIERÍA DE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

computed through a mathematical model of the camera and projections between those two images. There are many parameters to improve final results and the best parameters are found and tested with consecutive images, which were captured every 0.5m along a straight path of 5m. Fraunhofer position modules are tested with the whole algorithm. Finally, in order to establish the new path without obstacles, an optimal binary integer programming problem is proposed, adapting the approach using results obtained from the distance estimation and obstacle detection. Resulting data is suitable for combining them with information obtained from conventional sensors, such as ultrasonic sensors. The obtained mean error is between 1% and 12% in short distances, less than 2.5 m, and greater with longer distances. The complexity of this study lies in the use of a single camera for the capture of frontal images and obtaining 3D information of the environment, the computation of the obstacle detection algorithm is tested off-line and the path-planning algorithm is proposed with detected keypoints in the background.

113

DISEÑO DE UN SISTEMA DE CONTROL BASADO EN LINEALIZACIÓN POR REALIMENTACIÓN PARA UN ROBOT MÓVIL TIPO ACKERMAN CON VELOCIDAD VARIABLE Y MOVIMIENTO EN DOBLE SENTIDO DESCRIBIENDO TRAYECTORIAS ÓPTIMAS

Alumno: Luis Angel Velasco Mellado Asesor: Antonio Morán Cárdenas Resumen / Abstract

Desde varios años, las investigaciones en el tema del uso de robots móviles han ido en aumento con el objetivo de poder utilizar los robots móviles para múltiples actividades que suelen ser difícil para una persona realizar; es por eso que, se ha ido desarrollando técnicas de control para distintos tipos de robots móviles, así como también en la mejora de su desempeño en trayectorias a recorrer, frente a entornos al cual se aplique. El desarrollo se enfoca principalmente en el control del robot móvil, ya que existen varios métodos para controlarlos, ya sea de manera lineal o de manera no lineal, dependiendo sea el caso, llevándolos a llegar a su objetivo siguiendo ciertas trayectorias especificas o trayectorias más cortas a su objetivo, siendo este último, el enfoque de la investigación debido a querer optimizar el traslado del robot móvil. Es por eso que se busca desarrollar un método para la generación de trayectoria mínima enfocado para un robot móvil tipo Ackerman, que permita llevarlo a su objetivo, considerando que el robot móvil funciona con movimiento en avance y retroceso en cualquier momento. Esta investigación busca aplicar una técnica de control no lineal, para así trabajar en todo el espacio de funcionamiento del vehículo, que le permita al robot móvil describir trayectorias óptimas, la cual va a ser diseñada en base al análisis de movimiento que tiene un tipo Ackerman, considerando que se puede cambiar de velocidad en una misma trayectoria. Se ha analizado diferentes técnicas de control, decidiendo utilizar un control basado en linealización por realimentación utilizando el método de flatness diferencial, el cual permite introducir de manera práctica una trayectoria deseada a seguir por el robot móvil. Dicha trayectoria deseada ha sido diseñada mediante un análisis geométrico compuesto por segmentos de rectas y curvas de circunferencia, basado en la teoría de Dubins y Reed & Shepp, permitiendo describir la ruta más corta posible a su destino. Las pruebas realizadas de su funcionamiento han sido simuladas bajo un software que permitió validar el controlador y la correcta generación de una ruta mínima; y también se realizó pruebas en un prototipo para corroborar que puede ser aplicable en un sistema real Al final de la investigación se muestra como el controlador permite llevar al robot móvil a su objetivo describiendo trayectorias optimas, generando la velocidad y el ángulo de dirección adecuados que permitan guiarlo por dicha ruta; considerando también un sistema de navegación para la aplicación real del sistema.

114

115

MAESTRÍA EN INGENIERÍA DE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

MAESTRÍA EN INGENIERÍA MECATRÓNICA

SPACE CRAFT RELIABBLE TRAJECTORY TRACKING AND LANDING USING MODEL PREDICTIVE CONTROL WITH CHANCE CONSTRAINTS

Alumno: Augusto Jose Tam Tapia Asesores: Abebe Geletu W.Selassie / Julio C. Tafur Resumen / Abstract

This work considers the study of chance constrained Model Predictive Control (MPC) for reliable spacecraft trajectory tracking and landing. • To identify and study mathematical dynamic models of a spacecraft. • To study the trajectory design and landing schemes for a given mission. • To study the source of uncertainty in the model parameters and external disturbances. • To study the chance constrained MPC scheme for the reliable and optimal trajectory tracking and landing. • To testing the new analytic approximation approaches, Inner and Outer, for chance constraints. • To study appropriate MPC algorithms and implement on case-studies. In the first part of the thesis considers deterministic dynamical models of spacecraft are discussed. The first example is about the tracking of trajectory and soft landing on the surface of an asteroid EROS433, this model uses Cartesian coordinates. In the second example, in a similar way to the first example, the trajectory and soft landing is performed on the surface of a celestial body. It is assumed that the celestial body is a perfect sphere, something that does not happen in the first example. Thus, the second example uses a Spherical coordinate system. The third example is about a Lander that enters the Martian atmosphere. This Lander follows a designed trajectory until reaching a certain altitude over the Martian surface. At this altitude the Lander deploys a parachute to make the landing.

118

To solve the deterministic examples described above, the following sequence of steps are: • pose the deterministic Nonlinear Optimal Control Problem (NOCP), • convert the infinite Optimal Control Problem (OCP) to a finite Nonlinear Programming Problem (NLP), applying the Runge-Kutta 4th order discretization method, • apply the Quasi-sequential method to the deterministic NLP obtained from the previous step, • solution of the reduced NLP obtained from the previous step using IpOpt software. The steps outlined above are also part of the Nonlinear Model Predictive Control (NMPC) approach. In the second part of the thesis, the same examples of the first part are used but now with stochastic variables. To find the control law in each model, the stochastic NMPC was used. The above mentioned approach begins with a chance constrained OCP.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA MECATRÓNICA

The latter is discretized obtaining an NLP. The problem with this NLP, with chance constraints, is that is very difficult to solve in analytic form. So these chance constraints are approached by a different method that exist in the state of the art. This thesis work is focused on approaching the chance constraints through Analytic Approximation Strategies, specifically by the recent: Inner and Outer Approximation methods. The chance constrained MPC is expensive from a computational point of view, but it allows to find a control law for a more reliable trajectory-tracking and soft landing . That is suitable for applications with random disturbances, model inaccuracies, and measurement errors.

119

PHYSICAL PARAMETERS IDENTIFICATION FOR A PROTOTYPE OF ACTIVE MAGNETIC BEARING SYSTEM

Alumno: Carlos Antonio Perea Fabián Asesores: Julio C. Tafur / Jesús Alan Calderón Chavarri Resumen / Abstract

Rotating machines are capable of transmitting radial movement through a shaft, but as the shaft is longer emits transmission own small axial oscillations of the force generated by the axle and the load. Faced with this problem, that mean the need to set a bearing to serve as support axial forces and allow to adjust the motion transmission. Thus, the complexity of movement transmission (high frequency and high loads) and the search for greater eficiency, the development of the bearings are to be fully mechanical but this produces much loses for heat by friction, then it becoming magnetic bearing but passive and produces a fail control when it try to move loads with highest frequency to rotate. Finally, active magnetic bearing system (AMBs) approach, where a feedback control is needed to provide an optimal response and minimize the error caused by the offset in a transverse plane at the point of load application. This latter is not applied yet and its needed development. Active Magnetic bearings, however, also have some disadvantages such as its inherent instability, its non-linear nature and it being less damped than conventional bearings. This means that whenever must include a controller to stabilize the shaft, that obtaining a system following a given specification can be complicated, depending on the deemed specific application and the design itself mechanic should be taken into account to achieve accurate systems and they are so dificult to have a real modelling, that is necessary try to modelling and identifying the system at the same time. On the other hand, there are several patents of complete sets of active magnetic bearings which are partially shared by maintaining a lot of firms own policies where they developed. Also in the domestic industry would be develop the same high energy, environmental impact on a variety of machines that transmit power from the transmission shaft. This would impact on diferent processes or systems where equipment such as compressors, pumps, belts, gears, and all requiring a radial

120

transmission power required. The better features of active magnetic bearing are appropriate for high-speed machine tool that is a growing industry in the country. Also, places to hard reach such as space shuttles, where they used in energy storage systems, and other applications where it is important also the absence of lubrication, allowing its use in environments where conventional bearings not they could be used as biomedical applications and new reactor technologies nuclear. In this thesis the algorithms and strategies for active magnetic bearing should be analysed, implemented and simulated in Matlab as well as experimentally tested in the real-time computation system for a prototype of active magnetic bearing. Develop a general method and algorithm identification for active magnetic bearings prototype and get real system parameters that allow generate the equation of state of the system to control its further development. The specific objectives in this Thesis are: • Develop a data acquisition system for the AMBs. • Analyse the mathematical model of the system from the real system. • Conduct experiments of a physical model for data collection.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA MECATRÓNICA

• Develop an identification algorithm for the parameters of the real AMBs. • Validate system developed by testing the prototype.

121

IMPLEMENTATION OF A FOUR PROBES MEASURING SYSTEM TO DETERMINE THE RESISTIVITY OF THIN FILMS WITH TEMPERATURE DEPENDENCE

Alumno: Carlos Alberto Salas Casapino Asesores: Jorge Andres Guerra Torres / Tom Strรถhla Resumen / Abstract

Resistivity measurements in thin film samples depending on the temperature and on the film thickness is always a subject of interest, above all when it comes to new materials. This work presents the implementation of a measuring system for thin film resistivity based on four probes showing the dependency of the resistivity on the temperature as well as on the film thickness. In order to change the temperature of the samples, a heat source based on a Peltier element was implemented into the measuring system. A Graphical User Interface using a LabVIEW software controls all the devices of the measuring system and allows the user to calculate the thin film resistivity choosing between four measuring method: Van der Pauw, Modified Van der Pauw, Linear Van der Pauw and Linear Four Probes methods. Resistivity in aluminum and tungsten thin film samples with 100, 300, and 600 nm thickness were measured at temperatures between 303K and 373K with increments of 5 K. The results obtained are higher than bulk resistivity values and agrees with the present theory. Moreover, it is shown that the resistivity values obtained and its corresponding temperature coeficients increases as the film thickness decreases.

122

IMPLEMENTATION OF A FOUR PROBES MEASURING SYSTEM TO DETERMINE THE RESISTIVITY OF THIN FILMS WITH TEMPERATURE DEPENDENCE

Alumno: Danilo Eduardo Aragón Ayala Asesores: Julio Cesar Tafur Sotelo /Jesus Alan Calderón Chavarri Resumen / Abstract

The emerging high speed machines and or high rotation energy machines require components that allow low energy losses. The oil in contact bearing has losses in high speed rotation because of viscous friction. This can be solved by using a bearing that does not have this type of energy loss. Nowadays, the magnetic bearings are widely used in high speed machines, fliers and turbines [JJYX09]. Furthermore, magnetic bearings for electric machines are coming increasingly important to be considered in industrial activities. Engines that use this technology have features like high speed, long life and free use of polluting oil, contributing to solving the problems of pollution and conservation of natural resources [SMS03]. The active magnetic bearing systems use magnetic fields to levitate and support the shaft in an air space inside the bearing [Kan03]. The use of this technology, present one emerging bearing option with major advantages in terms of lifetime and rotational speed, and also favorably integrate into high speed machine systems. General objective This thesis presents the following general objective “Design the optimal control for a prototype of an Active Magnetic Bearing system, which enables a suspension operation and reduce the use of polluting oils used in mechanical bearings to preserve

MAESTRÍA EN INGENIERÍA MECATRÓNICA

natural resources.” Specific objectives Filter noise from the position sensor. Obtain a mathematical model for a magnetic bearing prototype. To design an algorithm that obtains space state of the system. Estimate the tracking error for each control algorithm. Perform the real-time program that controls the system. Analyze and test the results of the implemented control. Report results of system behavior with the implemented control. Study the behavior of a magnetic bearing prototype. Design a linear quadratic regulated (LQR) controller.

123

OPTIMAL CONTROL ALGORITHM DESIGN FOR A PROTOTYPE OF ACTIVE NOISE CONTROL SYSTEM

Alumno: Edgar AndrĂŠ Manzano Ramos Asesores: Julio Cesar Tafur Sotelo / Jesus Alan CalderĂłn Chavarri Resumen / Abstract

High-level noise can represent a serious risk for the health, industrial operations often represent continuous exposure to noise, thus an important trouble to handle. An alternative of solution can be the use of passive mechanisms of noise reductions, nonetheless its application cannot diminish low-frequency noise. Active Noise Control (ANC) is the solution used for low-frequency noise, ANC systems work according to the superposition principle generating a secondary anti-noise signal to reduce both. Nevertheless, the generation of an anti-noise signal with same oppose characteristics of the original noise signal presupposes the utilization of special techniques such as adaptive algorithms. These algorithms involve computational costs. The present research present the optimization of a specifc ANC algorithm in the stepsize criteria. Delayed Filtered-x LMS (FxLMS) algorithm using an optimal step-size is evaluated in a prototype of ANC system.

124

DISEÑO MECATRÓNICO Y SIMULACIÓN DE UNA SILLA DE RUEDAS MULTIFUNCIONAL PARA NIÑOS ENTRE 6 A 12 AÑOS

Alumno: Giancarlo Bravo Anlas Asesor: Roberto Sumiyoshi Furukawa Fukuda Resumen / Abstract

En el presente trabajo se muestra el diseño de una silla de ruedas mecatrónica multifuncional. Este trabajo se enfoca a niños entre 6 – 12 años que presenten el desorden llamado Distrofia Muscular de Duchenne (DMD), aunque podrá ser utilizada por otros niños que cumplan con los requerimientos de uso. Se realizó el diseño una silla de ruedas mecatrónica multifuncional la cual es controlada mediante un joystick y diversos códigos, ingresados mediante de un teclado y un joystick, que permiten elegir la funcionalidad deseada. Las características técnicas de la silla de ruedas son: Peso de la silla 30 kg, peso máximo del usuario 20 kg, dimensiones 866 x 746 x 1237 mm, velocidad máxima 5.4 km/h, distancia máxima 10 km, pendiente máxima 12°,controlador Arduino Mega 2560 y usará 2 baterías de 50Ah,

MAESTRÍA EN INGENIERÍA MECATRÓNICA

Finalmente, se obtuvo un precio estimado de fabricación de $2110; si bien este precio no representa el costo final de comercialización, nos da una idea de la factibilidad su comercialización debido a que este precio está muy por debajo del valor mínimo de sillas de ruedas comerciales que ofrezcan funciones similares ($6900).

125

DISEÑO DE UNA PLANTA PILOTO DE EXTRACCIÓN BIO-BOTÁNICA UTILIZANDO DIÓXIDO DE CARBONO SUPERCRÍTICO

Alumno: Jhul César Ochoa Espinoza Asesor: Eliseo Benjamín Barriga Gamarra Resumen / Abstract

En el presente trabajo se ha realizado el diseño mecánico de una planta piloto de extracción por fluido supercrítico que utiliza dióxido de carbono (CO2) en estado supercrítico como solvente. La planta piloto está diseñada para poder procesar 5 litros de biomateria por cada corrida y trabajar con una presión de hasta 300 bar y una temperatura de 100_C con un flujo de CO2 de 1 kg/min, los parámetros de estado han sido determinados a partir de un análisis de la biomateria disponible en el Perú con potencial para beneficiarse de la extracción por fluido supercrítico, en el cual destaca el Sacha Inchi, con alto contenido de Omega-3 como componente minoritario, como el material de referencia debido a que sus parámetros de extracción son los más altos del grupo encontrado (Pext = 300 bar y Text = 60_C), de modo que la planta sea capaz de procesar productos cuyos parámetros de extracción se encuentren por debajo del rango mencionado. El uso de CO2 supercrítico como solvente está justificado debido a la relativa facilidad para alcanzar su condición de fluido supercrítico (Pcrit = 73:8 bar y Tcrit = 31_C) respecto de otros fluidos cuyas presiones y temperaturas críticas son mucho más altas lo cual impacta directamente en el costo de la planta y en el caso de la temperatura posiblemente en la integridad de los extractos obtenidos. Por otra parte, el CO2 es un gas relativamente barato y no genera residuos dañinos ni para el producto deseado ni para el medio ambiente. El presente trabajo está enfocado en el diseño y la selección de los componentes principales de la planta piloto, a partir de lo cual se ha realizado la cotización de la planta obteniendo un costo de US$ 60812.27 incluido IGV. Cabe indicar que el apartado del control y automatización de la planta se ha planteado únicamente a nivel de ingeniería básica por lo cual su desarrollo está previsto como trabajo a futuro.

126

FEM SIMULATION OF RESIDUAL STRESSES OF THIN FILMS FOR APPLICATIONS IN MEMS

Alumno: José Carlos Macavilca Román Asesores: Tom Ströhla / Francisco Rumiche Resumen / Abstract

In MEMS sensors, such as resonators based on cantilever and doubly-clamped beams, the presence of residual stresses in the thin films disrupt their mechanical properties or eigenfrequencies and, in some cases, can destroy the structure. This thesis aims to simulate the residual stresses in wafers composed of thin films deposited over a substrate. The simulations were conducted with ANSYS Workbench R17.2, a finite element- method software. This work considered static simulations with a single-layer wafer geometry, since it is a first approach to the simulation of residual stresses. With the purpose of achieving that, three simulation types were performed. Simulation 1 applied the thermal loads as heating and cooling steps to a quadrant model. Simulation 2 added the birth and death technique with the purpose of representing the deposition of the thin _lm. Besides, it was split under the geometric model as at axisymmetric section, curved axisymmetric section, i.e. with the initial curvature of the wafer, and curved quadrant model. On the other hand, simulation 3 generated the residual stresses by the activation of the contact between the thin _lm and the silicon dioxide layer, used as diffusive barrier.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA MECATRÓNICA

The simulation results were compared to calculated values from measurements performed by the methods of wafer curvature and X-ray diffraction. The comparison showed that the curved quadrant model allowed obtaining residual stresses and deflections closer to the calculated ones. In addition, the curved axisymmetric models allowed visualizing the residual stresses distribution in the layers and the substrate. Thus, the birth and death technique was useful to simulate the deposition of the thin film. The considerations described in this work can be used as input data for more complex simulations based on MEMS structures.

127

PROCESAMIENTO DE SEÑALES ELECTROENCEFALOGRAFICAS EN UN SISTEMA EMBEBIDO PARA UNA INTERFAZ CEREBRO MÁQUINA

Alumno: Kevin José Acuña Condori Asesor: David Ronald Achanccaray Diaz Resumen / Abstract

Una de las tecnologías actuales que está causando gran impacto en la vida de las personas con discapacidad motora severa es el Interfaz Cerebro-Máquina(BMI, por sus siglas en inglés), sistema que permite convertir pensamiento o intención de movimiento de una persona en medios de comunicación y comandos de control de dispositivos, logrando independencia para el usuario. Sin embargo, los equipos actuales dependen de una PC que realice el procesamiento de las señales cerebrales, lo que dificulta que el sistema sea portable y de bajo costo. La presente tesis estudia y propone el uso de un sistema embebido (microcomputadora) como alternativa al uso de la PC en el BMI. Las microcomputadoras a diferencia de las PC comunes, son diseñadas para ciertos propósitos específicos, esto presenta una reducción de costo y mayor portabilidad del equipo. Con ello se pretende contribuir al desarrollo de esta nueva tecnología en el Perú haciéndolo accesible para personas de escasos recursos, lo que impactaría en la mejora de calidad de vida de las personas con discapacidad motora severa. Los resultados muestran que el sistema embebido Odroid-xu4 (que cuesta 20 veces menos y es 45 veces más liviano) puede realizar el entrenamiento de los algoritmos y el procesamiento en tiempo real de señales EEG con la misma tasa de acierto que la laptop, tardando aproximadamente 9 veces más; sin embargo estos tiempos son mínimos para aplicaciones del interfaz cerebro-máquina por lo que se demuestra que el Odroid-xu4 puede ser usado como equipo de procesamiento para una BMI portable, confiable y de bajo costo.

128

RELIABLE AUTONOMOUS VEHICLE CONTROL – A CHANCE CONSTRAINED STOCHASTIC MPC APPROACH

Alumno: Luis Felipe Poma Aliaga Asesores: Abebe Geletu W. Selassie / Julio C. Tafur Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN INGENIERÍA MECATRÓNICA

In recent years, there is a growing interest in the development of systems capable of performing tasks with a high level of autonomy without human supervision. This kind of systems are known as autonomous systems and have been studied in many industrial applications such as automotive, aerospace and industries. Autonomous vehicle have gained a lot of interest in recent years and have been considered as a viable solution to minimize the number of road accidents. Due to the complexity of dynamic calculation and the physical restrictions in autonomous vehicle, for example, deterministic model predictive control is an attractive control technique to solve the problem of path planning and obstacle avoidance. However, an autonomous vehicle should be capable of driving adaptively facing deterministic and stochastic events on the road. Therefore, control design for the safe, reliable and autonomous driving should consider vehicle model uncertainty as well uncertain external influences. The stochastic model predictive control scheme provides the most convenient scheme for the control of autonomous vehicles on moving horizons, where chance constraints are to be used to guarantee the reliable fulfillment of trajectory constraints and safety against static and random obstacles. To solve this kind of problems is known as chance constrained model predictive control. Thus, requires the solution of a chance constrained optimization on moving horizon. According to the literature, the major challenge for solving chance constrained optimization is to calculate the value of probability. As a result, approximation methods have been proposed for solving this task. In the present thesis, the chance constrained optimization for the autonomous vehicle is solved through approximation method, where the probability constraint is approximated by using a smooth parametric function. This methodology presents two approaches that allow the solution of chance constrained optimization problems in inner approximation and outer approximation. The aim of this approximation methods is to reformulate the chance constrained optimizations problems as a sequence of nonlinear programs. Finally, three case studies of autonomous vehicle for tracking and obstacle avoidance are presented in this work, in which three levels probability of reliability are considered for the optimal solution.

129

INTEGRATION OF A VISUAL TRACKING SYSTEM INTO A FOUR PROBE MEASURING SYSTEM TO EVALUATE THE ELECTRICAL SHEET RESISTANCE OF THIN FILMS

Alumno: Osmar Giordano Adolfo Curi Grados Asesores: Tom Strรถhla / Francisco Rumiche Resumen / Abstract

In recent years, thin films have been extensively studied due to the wide range of technical applications, some of which are determined by the electrical properties such as the resistivity. Generally, some properties in macroscale are not necessarily longer valid when the material is reduced to the nanoscale. A number of studies demonstrate that resistivity in thin films depends on the sample thickness. Therefore, in the research and production of thin films for new applications, it is necessary an effective and accurate system to measure and characterize its electrical properties. In order to overcome the constraints of measuring the resistivity in thin films, the aim of this thesis was to implement a measuring system, which consists of a LabVIEW software, Keithley electrical test instruments, and a digital microscope camera. This system presents two main characteristics: 1. A visual tracking system to determine the position of the four probes during the measurements. This system reduces the errors caused by the probes misalignment, provides a more user-friendly graphical interface and is the first step for the automation of the measuring system. 2. The system is able to measure the resistivity using four different methods (Van der Pauw, Linear Van der Pauw, Linear and Square Four-Point Probe). This feature provides the possibility to measure a wider range of both, material types and samples sizes. The performance of the implemented system was proved by measuring standard samples of aluminum and tungsten having different thicknesses (100, 300 and 600 nm). The films were deposited on silicon substrate using magnetron sputtering. The films resistivity were measured using the four different methods obtaining a standard error less than 1%. In order to validate the effectiveness of the visual tracking system, the inuence of probes misalignment and probes spacing on resistivity measurement was analyzed. The results were validated by comparison with experimental data from literature and thin films theoretical models (Fuchs-Sondheimer, Mayadas-Shatzke and combination of both models). The results are in good agreement with both, experimental data and theoretical models. Besides, the resistivity dependence on the thickness was confirmed. Furthermore, it was shown that the increment of electrical resistivity could be explained by the contributions of both, grain-boundary and surface scattering mechanisms.

130

INFLUENCIA DE LA RETROALIMENTACION VISUAL EN EL CONTROL DE UNA INTERFAZ CEREBRO COMPUTADOR MEDIANTE IMAGINACION MOTORA

Alumno: Paul David Alvarez Herrera Asesor: David Achanccaray Díaz Resumen / Abstract

La retroalimentación juega un papel fundamental en varios tipos de sistemas basados en Interfaces Cerebro Computador (BCI), ésta permite que el usuario aprenda a modular cierto tipo de ondas cerebrales que luego serán usadas como base para un sistema de control. En la presente tesis se desarrolla un sistema BCI que usa el principio de Imaginación Motora en el cual se comparan y evalúan tres estrategias de retroalimentación visual: el movimiento de una barra en una pantalla, animación 3D de manos en una pantalla y el movimiento de manos robóticas. En el desarrollo de este sistema se contemplan las siguientes etapas: Adquisición de señales, preprocesamiento de señales, extracción y selección de características, clasificación y retroalimentación al sujeto. En el presente trabajo se utiliza la técnica de análisis de componentes independientes, la cual provee un filtro espacial que busca recuperar la independencia de las señales. Se utilizan como características las energías de las señales y se clasifica mediante una máquina de soporte vectorial. El procesamiento se realiza en tiempo real en el entorno de Simulink.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA MECATRÓNICA

Los resultados indican que la retroalimentación visual mediante manos robóticas influye positivamente en mayor medida que la retroalimentación mediante animación, sin embargo, estos resultados deben ser validados con una cantidad mayor de sujetos.

131

DISEÑO DE LA AUTOMATIZACIÓN PARA UNA PLANTA PILOTO DE EXTRACCIÓN POR FLUIDO SUPERCRÍTICO UTILIZANDO CO2 COMO SOLVENTE

Alumno: Ruben Cuellar Aquino Asesor: Julio Cesar Tafur Sotelo Resumen / Abstract

En los últimos años en el territorio peruano, la importación de productos agropecuarios con valor agregado ha ido incrementando y de la misma forma la exportación de materia prima vegetal y esto genera que los productos importados resulten más caros que los productos exportados. Esto se debe a que en el Perú no se ha difundido tecnologías que permitan dar un valor agregado a los productos agrícolas. Una de las tecnologías que ha demostrado tener un buen rendimiento en la obtención de productos con valor agregado, es la llamada Extracción por fluido Supercrítico (SFE). La presente tesis es un aporte para el desarrollo de tecnología en extracción por fluido supercrítico, para esto se ha hecho el diseño de la automatización de una planta piloto de extracción por fluido supercrítico utilizando CO2 como solvente. El CO2 es el elemento que debe llegar al estado supercrítico del cual se aprovechan las propiedades de disolvente y alta penetrabilidad, se ha trazado el circuito termodinámico en forma circular para conseguir reutilizar el CO2, el punto de operación del fluido en estado supercrítico se ha definido en 145 bares y 40°C. Con el ciclo termodinámico definido se diseñó la parte eléctrica e de instrumentación considerando el diseño mecánico de los trabajos realizados en la Universidad Guelph de Canadá y la Pontificia Universidad Católica del Perú. La planta piloto está diseñada para operar de forma automática por medio del controlador industrial PLC-1200 de Siemens. el proceso inicia en el tanque que almacena CO2 líquido el cuál sirve de fuente para la bomba de presurización, luego a su salida existe un intercambiador de calor que incrementa la temperatura del CO2 para alcanzar el estado supercrítico, con esto se realiza extracción del extracto de la materia prima, luego atraviesa el tanque de separación donde se obtiene el extracto libre del solvente y finalmente se recupera el CO2 gaseoso mediante un condensador que lo lleva al estado líquido. Finalmente se ha diseñado una interfaz hombre máquina para que el personal especializado pueda definir los diferentes puntos de operación de forma segura, el diseño contempla la seguridad funcional del programa y del entorno.

132

MODELING AND TRACK PLANNING FOR THE AUTOMATION OF BMW MODEL CAR

Alumno: Rubén Toshiharu Tabuchi Fukuhara Asesores: Shih-Jan Lin / Julio Tafur Resumen / Abstract

In recent years, autonomous driving technologies have become a topic of growing interest due to the promise of safer and more convenient mode of transportation. An essential element in every autonomous driving system is the control algorithm. Classical control schemes, like PID, are not able to manage Multiple Inputs-Multiple Outputs, complex, non-linear systems. A more recent control strategy is Model predictive control (MPC), a modern control method that has shown promising results in systems with complex dynamics. In MPC, a sequence of optimal control inputs are predicted within a short time horizon based on the car dynamics, and soft or hard restriction of the system. In this work, three different nonlinear-MPC (NMPC) controllers were formulated based on a kinematic, and two dynamic models (double-track and single-track). The steering system’s dynamics were additionally identified using experimental data. Each MPC was solved applying direct methods, by transforming the optimal control problem to a Nonlinear programming (NLP) problem using the Multiple shooting scheme with a Runge-Kutta 4 integrator. The NLPs were solved using the state-of-the-art optimization solver IpOpt. Before the real-time implementation, all the NMPC controllers were simulated in different scenarios and multiple configurations. The results allowed to select the most suitable controllers to be implemented in a 1:5 scale robotic car.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA MECATRÓNICA

Finally, two NMPC controllers based on the kinematic, and the single-track dynamic model were implemented in the robotic car. The algorithms were tested in two different scenarios at the maximum possible speed. The obtained results from the tests were very promising, and provide compelling evidence that MPC could be implemented as the core of future autonomous driving algorithms, since it computes the optimal control inputs, taking in consideration the restrictions inherent to the system.

133

DISEÑO MECÁNICO DE UNA PRÓTESIS ACTIVA TRANSFEMORAL

Alumno: Samuel Medina Barrenechea Asesor: Elizabeth Roxana Villota Cerna Resumen / Abstract

Las prótesis activas de miembro inferior buscan ejercer sobre el muñón de la persona amputada movimientos y reacciones similares a las que produce un miembro sano. Esto se logra por medio de sistemas que brindan potencia a las articulaciones, a diferencia de las prótesis pasivas. La finalidad de reproducir movimientos y reacciones similares a la de un miembro inferior es reducir el costo metabólico que puede demandar el emplear una prótesis pasiva y reducir las lesiones en otras partes del cuerpo producto de requerir mayor esfuerzo y movimientos anormales para suplir la función que brinda un miembro inferior sano. El objetivo de este trabajo es presentar el diseño mecánico de una prótesis activa transfemoral. El diseño fue concebido para que la prótesis pueda realizar rutinas de marcha en estado activo. Para rutinas como bipedestación y sedestación la prótesis se comporta de forma pasiva. El presente trabajo presenta un marco teórico de la marcha de la persona, las características de proyectos actuales de prótesis activas de miembro inferior, un método de obtención de reacciones en las articulaciones a partir de información obtenida de un análisis de marcha y la información de la persona modelo, la aplicación de la metodología de diseño empleada, el diseño de los sistemas de transmisión de potencia y de la estructura, la selección de componentes y el diseño preliminar del sistema de control. La prótesis diseñada se compone de cuatro partes, denominadas segmentos, y tres articulaciones, de las cuales dos de ellas son activas. Cabe resaltar que se emplearon elementos de almacenamiento de energía para reducir el tamaño de los actuadores y reutilizar la energía emitida por cada articulación.

134

135

MAESTRÍA EN INGENIERÍA MECATRÓNICA

DIAGNÓSTICO ESTRUCTURAL Y ANÁLISIS SÍSMICO DE LA IGLESIA SAN PEDRO APÓSTOL DE ANDAHUAYLILLAS

MAESTRÍA EN INGENIERÍA Y CIENCIA DE LOS MATERIALES Alumno: Carolina Briceño Melendez Asesor: Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN INGENIERÍA MECATRÓNICA

137

ESTUDIO DEL SINTERIZADO DE MATERIALES COMPUESTOS DE POLIETILENO RECICLADO Y MADERA PINO RECUPERADA FABRICADOS MEDIANTE MOLDEO ROTACIONAL

Alumno: Roger Quispe Dominguez Asesor: Julio Acosta Sullcahuamán Resumen / Abstract

En la actualidad, la creciente producción de plásticos, su rápido consumo y eliminación luego del primer uso, genera la acumulación de grandes volúmenes de residuos de plásticos y, en consecuencia, ocasiona serios problemas en términos medioambientales, económicos y sociales. Por lo que reciclar el plástico, recuperar la madera y transformarlos en objetos con valor agregado siempre será provechoso. En esta perspectiva, el objetivo principal de este trabajo es el estudio del sinterizado de materiales compuestos de polietileno de alta densidad reciclado y madera pino recuperada, fabricados mediante moldeo rotacional. Inicialmente se identifican los variables más importantes involucradas en el proceso de sinterizado mediante moldeo rotacional de materiales compuestos de plástico y madera. Luego, con el objetivo de evaluar la influencia de dichas variables, el procedimiento experimental se divide convenientemente en 3 etapas de moldeo, organizadas según la jerarquía de la influencia de dicha variables en función del tiempo del proceso. En la primera etapa, se estudia la influencia del contenido en volumen de las partículas de madera en el sinterizado del material compuesto. En la segunda etapa se analiza la influencia de la temperatura. Finalmente, en la tercera etapa se evalúa el efecto del tamaño de las partículas sobre el sinterizado del material compuesto. Cada una de las etapas de moldeo suministra valores de entrada para las etapas posteriores, por ello es indispensable realizar cada etapa de moldeo en el orden establecido. A partir del estudio del sinterizado de materiales compuestos de polietileno de alta densidad reciclado y madera pino recuperada, fabricados mediante moldeo rotacional, se ha identificado que las variables que gobiernan el proceso y, por tanto, las propiedades de dichos materiales son: i) el tiempo de sinterizado; ii) la temperatura de sinterizado; iii) el contenido en volumen de las partículas de madera y iv) el tamaño de las partículas de madera. Asimismo, se ha demostrado que el nivel de sinterizado de los materiales compuestos, puede ser cuantificado de manera indirecta a través del análisis de las superficies internas de los objetos moldeados y con la ayuda de los resultados de los ensayos de tracción, densidad y absorción de agua. Las mejores propiedades se obtienen para el material compuesto con un contenido en volumen del 15% de madera pino recuperada y 85% de polietileno de alta densidad reciclado, bajo las siguientes condiciones que permiten alcanzar un nivel de sinterizado óptimo: 320°C de temperatura nominal del horno, 28 minutos de tiempo de permanencia en el horno y un tamaño de partícula entre 297 y 500 μm. Estas condiciones de procesamiento dan como resultado, una material con una superficie interna libre de poros y con las siguientes propiedades: 18 MPa de resistencia a la tracción; 1000 MPa de módulo elástico; 0,938 g/cm3 de densidad y 0,7% de absorción de agua.

138

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE RESINAS ALQUÍDICAS A PARTIR DEL ÁCIDO GRASO VEGETAL PROVENIENTE DEL SACHA INCHI (PLUKENETIA VOLUBILIS)

Alumno: Artemio Flores Lima Asesor: Santiago Eleodoro Flores Merino Resumen / Abstract

El presente trabajo de investigación tuvo como finalidad el estudio de la síntesis y caracterización de las resinas alquídicas a partir del ácido graso vegetal, proveniente del sacha inchi (plukenetia volubilis). En la actualidad, el aceite de mayor uso y de gran demanda para aplicaciones industriales es el aceite de linaza, debido a que presenta un elevado grado de ácidos poliinsaturados, brindándole buenas propiedades secantes a las resinas por ello se busca alternativas con alta eficiencia tal como el aceite de sacha inchi, que presenta en su composición un elevado grado de ácidos poliinsaturados, reportando un valor de índice de iodo de 189, considerado como aceite secante y capaz de formar películas secas y duras. Para la formulación de estas resinas alquídicas se determinó el punto gel, mediante el método de funcionalidad del sistema y el cálculo del número ácido.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA Y CIENCIA DE LOS MATERIALES

Se sintetizaron dos tipos de resina: una de cadena corta, con un 40% en peso de aceite y otra, de cadena mediana, con un 54% en peso del aceite. Para ambos casos se compararon sus propiedades con resinas alquídicas sintetizadas con aceite de linaza. Las resinas alquídicas en base al aceite de sacha inchi presentaron una mejor retención de color (valores menores a 3 en la escala Gardner), además de tener menor tiempo de secado y una dureza de película similar a las resinas alquídicas sintetizadas con el aceite de linaza.Las resinas de sacha inchi tuvieron modificaciones de un máximo de 4% en peso del anhídrido ftálico por el anhídrido maleico. Esta modificación le dio a la resina una mayor reactividad, debido a los enlaces insaturados, obteniendo mejores tiempos de secado. Los ensayos realizados por espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), mostraron enlaces esteres que demostraron la formación del poliéster tanto para las resinas alquídicas de sacha inchi como para las de linaza. Los ensayos de termogravimetría (TGA) y el análisis térmico diferencial (DTG), determinaron sus propiedades térmicas, sobresaliendo las resinas que contenían en su formulación anhídrido maleico; esto debido a que le brindó un aumento de su densidad de reticulación. Por lo tanto, se demostró que las resinas alquídicas sintetizadas con el aceite de sacha inchi tienen propiedades muy similares a las resinas sintetizadas con el aceite de linaza, incluso mejorando la retención de color, tiempo de secado y estabilidad térmica.

139

ESTUDIO DEL TANATO DE ZINC COMO PIGMENTO INHIBIDOR PARA EL PINTADO DEL ACERO GALVANIZADO

Alumno: Margeo Javier Chumán López Asesor: Santiago Eleodoro Flores Merino Resumen / Abstract

En el presente trabajo se estudia la capacidad de protección que puede ofrecer el tanato de zinc, un nuevo pigmento anticorrosivo obtenido a partir del polvo de tara (Caesalpinia Spinosa) y óxido de zinc, sobre el acero galvanizado nuevo y envejecido, es decir, con productos de corrosión del zinc y acero sobre su superficie. El Nuevo pigmento pretende reemplazar a los pigmentos convencionales, los cuales son considerados tóxicos. La hipótesis planteada se basa, en que la interacción del tanato metálico con el zinc de la superficie galvanizada, el acero del galvanizado envejecido y sus productos de corrosión podría inhibir una mayor corrosión debido a la formación de tanatos de zinc y hierro insolubles sobre la superficie. Para tal fin, se evaluó el comportamiento anticorrosivo de imprimantes epóxicos (con y sin promotor de adherencia) y wash primers, formuladas con tanatos de zinc, comparándolos con formulaciones que contienen pigmentos convencionales como el cromato de zinc y fosfato de zinc. Tales recubrimientos fueron aplicados sobre acero galvanizado nuevo y envejecido, en condiciones naturales y mediante ensayos acelerados. Los sistemas dúplex (combinación de un recubrimiento de zinc y pintura) fueron evaluados en ensayos de corrosión acelerada en cámara de dióxido de azufre y niebla salina, en donde se evaluó el grado de ampollamiento y oxidación. Asimismo, se realizaron ensayos electroquímicos de probetas de acero galvanizado, nuevo y envejecido, sumergidas en suspensiones salinas de los pigmentos estudiados. Los resultados han demostrado que los tanatos de zinc pueden tener un comportamiento equivalente al fosfato de zinc comercial, cuando es aplicado sobre acero galvanizado nuevo y, dicho comportamiento, mejora cuando se trata de superficies galvanizadas envejecidas, situación que es la más difícil de afrontar en condiciones de servicio.

140

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE PELÍCULAS DELGADAS DE NITRURO DE ALUMINIO HIDROGENADO (ALN:H)

Alumno: Sandro Renato Espinoza Monsalve Asesor: Jan Amaru Palomino TÖfflinger Resumen / Abstract

El presente trabajo de tesis tiene por objetivo principal sintetizar películas delgadas de nitruro de aluminio hidrogenado y evaluar el efecto del hidrogeno en las propiedades estructurales y morfológicas, para ello se sintetizaron películas delgadas de nitruro de aluminio hidrogenado sobre obleas de silicio (tipo p, 100, FZ) mediante el proceso de pulverización catódica reactiva siendo el nitrógeno y el hidrogeno los gases reactivos del proceso de deposición. Las películas depositadas fueron producidas a 3 flujos distintos de hidrogeno (1, 3 y 5 sccm). Para la evaluación composicional de los elementos presentes en las películas depositadas se desarrollaron las técnicas analíticas de espectroscopia de rayos X por dispersión de energía (inglés: Energy dispersive X ray spectroscopy, EDX), espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier (inglés: Fourier transform infrared spectrometer, FTIR), y espectroscopia de emisión óptica de descarga luminiscente (inglés: Glow discharge emission spectrometry, GDOES). Para la evaluación estructural se empleó la técnica de difracción de rayos X (inglés: X ray powder difracction, XRD). Mientras que para la evaluación morfológica se empleó la técnica de reflectrometría de rayos X (inglés: X ray reflectometry, XRR). Las mediciones de EDS muestra la presencia de los elementos aluminio (Al),

MAESTRÍA EN INGENIERÍA Y CIENCIA DE LOS MATERIALES

nitrógeno(N) y oxigeno (O). Las muestras sintetizadas con flujos de 5 sccm de hidrogeno presentan películas no estequiometricas (Al/N menor a 0.85). Las mediciones de FTIR muestran la presencia de los enlaces Al-N característicos a la fase hexagonal del nitruro de aluminio. Asimismo a medida que se incrementa el flujo de hidrogeno se evidencia la aparición del enlace Al-H, demostrando la presencia de hidrogeno unido a la capa formada. Las mediciones de GDOES demuestran la presencia de hidrogeno en las películas formadas, siendo este elemento presente en mayor cantidad en la superficie y difundiéndose hacia la interface. Los patrones de XRD evidencia la formación de capas policristalinas de nitruro de aluminio en fase hexagonal (wurtzita). Asimismo a medida que aumenta el flujo de hidrogeno, la orientación preferencial de los cristales presentes cambian de una orientación (002) hacia una mixtura de orientaciones (100) y (110).

141

SÍNTESIS DE PELÍCULAS DE HIDROXIAPATITA EN SUSTRATOS DE PMMA IMPRESOS CON TECNOLOGÍA 3D

Alumno: Yesenia Haydee Sauñi Camposano Asesor: Francisco Rumiche Zapata Resumen / Abstract

Cada año, millones de personas sufren defectos óseos como resultado de traumas, tumores o lesiones relacionadas con los huesos. Por lo tanto, existe la necesidad de desarrollar continuamente nuevos materiales o mejorar las propiedades de los materiales utilizados actualmente, para aplicaciones de reemplazo óseo o implantes. El polimetilmetacrilato (PMMA) ha demostrado ser una alternativa prometedora como material para implantes; sin embargo, todavía existen algunas limitaciones inherentes a este material, particularmente relacionadas con sus propiedades superficiales. Este trabajo de tesis se centra en la fabricación de películas delgadas de hidroxiapatita (HAp) en la superficie de sustratos de PMMA impresos en 3D. La impresión 3D, particularmente la técnica de modelado de deposición fundida (FDM), se utilizó para fabricar sustratos de PMMA con diferentes niveles de porosidad superficial. La técnica FDM exhibe el potencial para fabricar estructuras personalizadas de para varias aplicaciones, incluida la reconstrucción craneofacial. Las películas delgadas de HAp se depositaron mediante técnicas de deposición catódica con Magnetrón y radio frecuencia (RFMS) y deposición catódica con haz de iones (IBS), con un target comercial y un target sinterizado “in house”, respectivamente. Se realizó una caracterización estructural, química, mecánica y morfológica en las superficies generadas por medio de difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopía de energía dispersiva (EDS) y medidas de dureza y rugosidad. Los resultados del análisis de XRD revelaron una estructura amorfa para las películas producidas por ambas técnicas RFMS e IBS en los sustratos de PMMA. Las micrografías obtenidas por SEM mostraron una morfología columnar y una baja densidad para las películas producidas por RFMS; la misma técnica reveló una estructura de crestas de plaquetas con contornos curvados para las películas depositadas IBS. La estructura amorfa y la morfología de las películas, así como la dureza y la rugosidad pueden ser propicias para mejorar las propiedades de la superficie y promover las capacidades de oseointegración del PMMA. Este trabajo contribuye a la base para el desarrollo de un proceso de fabricación de implantes de PMMA usando impresión 3D y técnicas de deposición de película HAp, con propiedades mejoradas de oseointegración.

142

DESARROLLO DE MATRICES POROSAS DE ÁCIDO POLILÁCTICO (PLA) Y POLIETILENGLICOL (PEG) MEDIANTE IMPRESIÓN 3D, ADITIVADAS CON QUITOSANO Y ÁCIDO ÚSNICO PARA EVALUAR SU LIBERACIÓN CONTROLADA

Alumno: José Jhonatan Quijano Rentería Asesor: Julio Acosta Sullcahuamán Resumen / Abstract

Una de los propósitos de la Ingeniería de Tejidos es reemplazar tanto a órganos como tejidos en el cuerpo con materiales compatibles con el mismo. Destaca el uso de algunos materiales poliméricos, biodegradables y biocompatibles, en el desarrollo de dispositivos que puedan transportar fármacos, regenerar tejidos, sustituir funciones así como ofrecer aplicaciones y soluciones para problemas más personalizados. Las matrices porosas poliméricas (Scaffolds) son sistemas de andamiaje temporales, que buscan mejorar y poder dar tratamientos de regeneración más personalizados y de menor rechazo que otros métodos convencionales. Entre los polímeros más utilizados en este campo de la ciencia se tiene el ácido poliláctico (PLA), que es un termoplástico con propiedades adecuadas de biocompatibilidad y biodegradación, de fácil procesamiento; otro polímero usado es el polietilenglicol (PEG), debido a su afinidad biológica, a la proliferación de células y degeneración de proteínas en presencia de este polímero. El objetivo de este trabajo es desarrollar matrices porosas (scaffolds) fabricadas a partir de materiales compuestos de ácido poliláctico (PLA) y polietilenglicol (PEG) mediante la técnica de modelado por deposición fundida empleada en la impresión 3D, para luego aditivarlo con ácido úsnico y quitosano y, por último, evaluar su liberación controlada en un medio determinado.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA Y CIENCIA DE LOS MATERIALES

La metodología experimental utilizada para este fin fue la siguiente: inicialmente se fabricaron filamentos de materiales compuestos de PLA/PEG con 0%, 5% y 10% de PEG en peso, en una extrusora de doble husillo; luego se obtuvieron las matrices porosas mediante impresión 3D con diferentes parámetros y porcentajes de relleno; seguidamente se realizó la aditivación del ácido úsnico en las matrices porosas; asimismo, se recubrieron éstas con una película de quitosano, sumergiendo la matriz polimérica en una solución al 1% de quitosano en ácido acético diluido, para luego evaluar la liberación del fármaco en una solución tampón salina (buffer); los ensayos realizados para la caracterización de las propiedades de las matrices poliméricas fueron: espectro infrarrojo de transformada de Fourier (FTIR), calorimetría diferencial de barrido (DSC), termogravimetría (TGA), microscopía óptica (SEM) y degradación en un medio acuoso; siguiendo en la mayoría las recomendaciones y procedimientos propuestos en las normas ASTM. Como resultado, se obtuvieron las curvas de liberación controlada del fármaco en una solución tampón salina en función del tiempo, determinándose que la liberación del fármaco para porcentajes de relleno de 50% y 80% aumenta a mayores porcentajes de PEG, al mismo tiempo que se evidencia una menor velocidad de liberación en presencia de la película de quitosano. 143

Alumno: Carlos Ignacio Almenara Cueto Asesor: Francisco Rumiche Zapata Resumen / Abstract

En la presente tesis, se estudió la influencia de la anisotropía y la humedad en las propiedades mecánicas a la tracción y la resistividad volumétrica de los compuestos de Acrilonitrilo Butadieno Estireno reforzado con Nano Tubos de Carbono y Acrilonitrilo Butadieno Estireno reforzado con Micro Fibras de Carbono impresos en 3D de por Deposición de Material Fundido. Para estudiar la influencia de la anisotropía, tres diferentes orientaciones de impresión de capa fueron comparadas (0°, 45° and 45°/45°) esto para una altura de capa de 0.2 mm. Se concluyó que la influencia de la anisotropía es importante para el comportamiento mecánico de el Acrilonitrilo Butadieno Estireno con Micro Fibras de Carbono esto debido a la relación que existe entre la resistencia que realiza el refuerzo y el alineamiento que presentan las fibras respecto a la dirección de tracción. Por otro lado, no se encontraron mayor influencia de la anisotropía en las propiedades mecánicas del Acrilonitrilo Butadieno Estireno con Nano Tubos de Carbono. En la resistividad volumétrica para el Acrilonitrilo Butadieno Estireno con Nano Tubos de Carbono no se encontró mayor variación en los resultados debido a la anisotropía de las capas. El Acrilonitrilo Butadieno Estireno con Micro Fibras de Carbono no pudo ser ensayado debido a la alta resistividad que el material presentó. Para estudiar la influencia de la humedad, dos condiciones del filamento se compararon: seco y expuesto a la humedad. Se concluyó que la influencia de la humedad en el filamento es también importante en el comportamiento mecánico a la tracción del Acrilonitrilo Butadieno Estireno con Micro Fibras de Carbono esto debido a que la humedad absorbida por el filamento se elimina a través de burbujas de vapor que explosionan durante la impresión 3D empobreciendo así la adherencia entre la fibra y la matriz polimérica. Por otro lado, no se encontró tampoco mayor influencia en el comportamiento mecánico a la tracción del Acrilonitrilo Butadieno Estireno reforzado con Nano Tubos de Carbono debido a la humedad. En la resistividad volumétrica, se encontró que la humedad influye más en los resultados que la anisotropía, pero no llega a ser una influencia considerable. Esta influencia se debe principalmente a estructura menos uniforme que presenta el sólido impreso debido a las alteraciones producto de las explosiones de burbujas de vapor para eliminar la humedad absorbida como se mencionó anteriormente.

144

ELABORACIÓN DE COPOLÍMEROS INJERTADOS A PARTIR DE MACROMONÓMEROS DE 2-CICLOPROPIL-2-OXAZOLINA

Alumno: Elias Arenas Pancca Asesor: Juan Carlos Rueda Sánchez Resumen / Abstract

La síntesis de polímeros sensibles a estímulos es una de la más investigadas en el campo de la química de polímeros por su aplicación potencial en el campo de los biomateriales. Los polímeros sensibles a la temperatura presentan una temperatura de transición de fase (LSCT), son solubles en agua por debajo de su LCST y precipitan o se dispersan por encima de ella. La poli (2-ciclopropil-2-oxazolina) presenta un LCST alrededor de 30°C, cerca de la temperatura corporal humana, tiene un mecanismo de polimerización de carácter “vivo” y polimeriza más rápido que el resto de polioxazolinas, lo cual, la convierte en una excelente alternativa para la síntesis de nuevos polímeros sensibles a estímulos. En esta investigación se sintetizaron nuevos macromonómeros a partir de la 2-ciclopropil-2-oxazolina (cPrOx) mediante polimerización catiónica por apertura de anillo.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA Y CIENCIA DE LOS MATERIALES

La polimerización fue iniciada por el clorometilestireno (CMS) y finalizada con una solución de KOH en metanol. Se obtuvieron dos macromonómeros de cPrOx. Los grados de polimerización, calculados mediante espectroscopia por resonancia magnética nuclear (RMN), fueron de 13 y 25, adicionalmente los macromonómeros fueron caracterizados por espectrometría infrarroja con transformada de Fourier (FTIR) y su LCST fue determinada por turbidimetría. La LCST de los macromonómeros aumentó con el incremento del grado de polimerización (DP), 11.6°C y 18.0°C para DP de 13 y 25 respectivamente. Los macromonómeros sintetizados fueron utilizados posteriormente para sintetizar copolímeros injertados mediante polimerización por radicales libres de los mismos, conjuntamente con los monómeros: acrilato de sodio y acrilamida. Los copolímeros fueron caracterizados estructuralmente por RMN y FTIR y mediante ensayos turbidimetrícos. Los copolímeros presentaron sensibilidad a la temperatura y al pH, la sensibilidad al pH se debió a la presencia de acrilato de sodio en su composición y la sensibilidad a la temperatura se debió al macromonómero de CPrOx.

145

CARACTERIZACIÓN ELÉCTRICA DE BIOCOMPUESTOS DE CELULOSA BACTERIANA REFORZADA CON GRAFENO Y NANOTUBOS DE CARBONO

Alumno: Robert José Ccorahua Santo Asesor: Fernando Gilberto Torres García Resumen / Abstract

Actualmente, los biopolímeros son alternativas atractivas para aplicaciones energéticas. Debido su fácil obtención, sus buenas propiedades físicas y químicas, su fuente renovable, su alta biodegradabilidad y su fácil reforzamiento, los biopolímeros se comportan como matrices apropiadas para generación de compuestos con una mejora en conductividad eléctrica. A partir de los biocompuestos eléctricamente conductores, y debido a su degradabilidad, se puede diseñar dispositivos sostenibles para energías renovables. En este trabajo se elaboró dos tipos de biocompuestos conductores en una matriz de celulosa bacteriana (BC) utilizando un método de filtración por vacío y un posterior tratamiento químico para elevar sus propiedades. El primer biocompuesto fue elaborado con refuerzo de óxido de grafeno reducido (RGO) y el segundo, con nanotubos de carbono multipared (MWCNT). Ambos films biocompuestos fueron sometidos a distintos tiempos de tratamiento previo con vapores de hidracina y se midió su conductividad eléctrica en el plano del film. Posteriormente, los biocompuestos con las mejores conductividades eléctricas fueron usados para acomplejarlos con una sal rédox (NH4I) y caracterizar su conductividad iónica a través del film. Las conductividades eléctricas más altas de los biocompuestos BC/RGO y BC/MWCNT fue de 0.12 S/cm y 12 S/cm respectivamente; en el caso del BC/RGO esta se alcanzó con una concentración de 30% RGO y con 15 min de tratamiento con hidracina, para el caso de los BC/MWCNT, la conductividad más alta se alcanzó con 9% de concentración MWCNT. Los análisis de espectroscopía de Raman confirmaron que los biocompuestos BC/RGO sometidos al tratamiento de hidracina contenían RGO con menor número de defectos funcionales sobre la red de grafeno. Estos defectos funcionales corresponderían a grupos carboxilo, cetona e hidroxilos. En cuanto a los biocompuestos BC/MWCNT, después del tratamiento de hidracina la conductividad se redujo a la mitad, lo que se atribuiría a el incremento de defectos del tipo amina sobre la superficie de los nanotubos. Los biocompuestos acomplejados con sal fueron caracterizados y se halló que en ambos casos la conductividad iónica aumenta con la concentración de sal. Además, los MWCNT otorgan mayor conductividad iónica que el RGO a la matriz de BC, 10-4 S/cm y 10-5 S/cm, respectivamente. Sin embargo, se halló que la estabilidad eléctrica fue mayor para los biocompuestos con RGO.

146

FABRICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES COMPUESTOS DE POLIMETIL METACRILATO CON CARGAS DE TRIHIDRÓXIDO DE ALUMINIO Y MINERALES NO METÁLICAS DE ORIGEN NACIONAL

Alumno: Luis Enrique Palomino Reyna Asesor: Julio Acosta Sullcahuamán Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN INGENIERÍA Y CIENCIA DE LOS MATERIALES

El uso de los materiales compuestos conocidos comercialmente como materiales de superficies solidas (en inglés: solid surface materials) se ha intensificado en diversas áreas de la industria, por sus cualidades estéticas, propiedades mecánicas y moldeabilidad que hacen posible fabricar piezas con geometría complicada y buena apariencia. Estos materiales se presentan como una alternativa versátil frente a los materiales naturales tales como granito, mármol, cuarzo, entre otros. Es así que intentando obtener un producto con características propias de las superficies sólidas y resaltando la belleza de la textura, color y propiedades mecánicas de las piedras naturales, se planteó la fabricación de un material compuesto de superficie sólida, al cual se le incorpore como relleno cargas minerales no metálicas de región nacional. En esta perspectiva, el objetivo del trabajo es fabricar y caracterizar materiales compuestos, de matriz polimérica reforzado con partículas, a partir de un jarabe parcialmente polimerizado de polimetil metacrilato disuelto en metil metacrilato, trihidróxido de aluminio y cargas minerales no metálicas de origen nacional. El procedimiento experimental para la fabricación de estos materiales consta 4 etapas. Inicialmente se caracterizó el producto comercial Krion® como referencia para evaluar las principales propiedades mecánicas, químicas y térmicas de los materiales fabricados, así mismo se seleccionaron las cargas minerales no metálicas de origen nacional. En la segunda etapa se elaboró el jarabe parcialmente polimerizado de polimetil metacrilato (PMMA) disuelto en su monómero (MMA). En una tercera etapa, se fabricaron materiales compuestos, variando los siguientes parámetros: iniciador, entrecruzador y proporción en peso de trihidróxido de aluminio (ATH). En la última etapa, habiéndose definido las mejores condiciones de trabajo para la fabricación del material compuesto de mejores propiedades, se adicionaron a éste las cargas minerales no metálicas de origen nacional; los que finalmente se caracterizaron mediante ensayos normalizados de dureza, flexión, resistencia al desgaste y resistencia al fuego; adicionalmente se realizaron ensayos visuales para evaluar la apariencia estética de los materiales.Se ha demostrado que es posible fabricar materiales compuestos constituidos por una matriz de polimetil metacrilato (PMMA) y partículas de trihidróxido de aluminio (ATH) como refuerzo. El material compuesto de mejores propiedades se ha fabricado a partir de una mezcla de 40% de jarabe (PMMA/MMA) y 60% de trihidróxido de aluminio en peso; utilizando adicionalmente 0,1% de peróxido de benzoilo como iniciador, 2% de etilenglicol dimetacrilato como entrecruzador y mediante una polimerización final a una temperatura de 60°C durante 7 horas. Este material compuesto presenta una buena resistencia al fuego, una dureza promedio de 86 HRM, un módulo de flexión de 6953 MPa, una resistencia a la flexión de 41 MPa y una pérdida de peso de 0,16 % por cada 25 revoluciones como medida indirecta de la resistencia al desgaste.

147

CARACTERIZACIÓN DE PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE UN MATERIAL COMPUESTO DE MATRIZ DE RESINA EPOXICA REFORZADO CON PARTICULAS MAGNÉTICAS

Alumno: José Enrique Farfán Lira Asesor: Paul Lean Sifuentes Resumen / Abstract

La electricidad es uno de los pilares en los que se cimienta la sociedad actual, principalmente por la alta eficiencia obtenida en el transporte de esta energía, lo que permite su reparto y utilización en lugares lejanos a la fuente. Las máquinas eléctricas forman parte importante de esta figura pues permiten la transformación de esta energía en movimiento, lo cual se utiliza en diversos aspectos desde los electrodomésticos hasta los motores industriales, todos ellos combinan fenómenos electromagnéticos y hacen uso de materiales conductores de campo eléctrico y magnético para su funcionamiento. El presente trabajo de investigación se encuentra en la rama del magnetismo, iniciando un estudio en materiales compuestos donde se quiere aprovechar sus propiedades magnéticas, con la intensión de reemplazar algún día a los aceros eléctricos usados tradicionalmente en la fabricación de máquinas eléctricas ampliando así el nicho actual de éstos materiales, el cual consiste en aplicaciones de alta frecuencia tal como servomotores, bocinas, grabadores magnéticos, aisladores de ondas electromagnéticas y otros. El desarrollo del presente trabajo se caracteriza por la experiencia previa realizada con insumos no estandarizados, la caracterización de insumos, la simpleza del método de fabricación (aglomeración), el establecimiento de un procedimiento de prueba acorde con normas internacionales y con publicaciones científicas, el procesamiento de datos usando sentencias de programación y tener a la concentración de refuerzo como única variable. Se demostró experimentalmente la existencia de dependencias lineales entre las concentraciones de refuerzo de las probetas fabricadas y las propiedades magnéticas, tales como la permeabilidad magnética, pérdidas por histéresis y corrientes parásitas, remanencia, coercitividad y se realizan las comparaciones correspondientes con diversas investigaciones a fin de validar lo encontrado e identificar y explicar divergencias. Este estudio pretende ser un inicio en la investigación local de los materiales compuestos magnéticos suaves o SMC (soft magnetic composites) en donde se pueden variar insumos y métodos de fabricación para obtener cada vez mejores resultados, así como la evaluación del desempeño de estos materiales en su utilización.

148

PREPARACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PELÍCULAS DELGADAS DE HIDROXIAPATITA FABRICADAS CON PULVERIZACIÓN CATÓDICA

Alumno: Jorge Alfonso Ugarte Díaz Asesor: Francisco Rumiche Zapata Resumen / Abstract

En este trabajo se fabricaron películas delgadas de hidroxiapatita (HAp) utilizando dos técnicas de pulverización diferentes: Pulverización con radiofrecuencia y magnetrón y pulverización por haz de iones. En el primer caso, las películas se fabricaron sobre sustratos de Ti-6Al-4V usando un blanco de HAp comercial de alta pureza, obteniéndose un espesor de ~200 nm. Para el segundo caso, las películas se fabricaron sobre sustratos de titanio puro usando un blanco HAp que fue fabricado con polvos (Ca/P = 1,628, sinterizado y triturado). En este caso, el espesor de la película fabricada usando la técnica de pulverización por haz de iones fue ~300 nm. Las pruebas de sinterización para la fabricación del blanco se llevaron a cabo usando dos regímenes de calentamiento diferentes a una temperatura máxima de 1200 °C (tiempo de mantenimiento de 2h y 4h) usando diversos aditivos. Como aditivos, se utilizaron agua (H2O), alcohol polivinílico (PVA) y polietilenglicol (PEG) para mejorar la resistencia mecánica de los discos en verde. Como blanco para la pulverización de haz de iones, se utilizó el disco de HAp sinterizado con los siguientes parámetros de fabricación: presión de compresión: 72 MPa; sinterizado a 1200 °C durante 4h, utilizando una mezcla de PEG y PVA en solución acuosa. Este blanco presentó características estructurales y químicas muy similares a los polvos, con una densidad después de sinterizado de 1.78 g/cm3 , que representan el 56% de la densidad teórica (3.156 g/cm3 ).

MAESTRÍA EN INGENIERÍA Y CIENCIA DE LOS MATERIALES

Las películas delgadas obtenidas, en ambos casos, resultaron amorfas. Por lo tanto, se realizó un recocido con el fin de aumentar la cristalinidad. El recocido se llevó a cabo en aire durante 2h a diferentes temperaturas: 400, 600 y 800 °C para muestras de pulverización con radiofrecuencia y magnetrón; 600 y 800 °C para muestras de pulverización por haz de iones. El resultado de las películas muestra en ambos casos que la cristalinidad de HAp solo se mejoró para las muestras fabricadas por pulverización por haz de iones, recocidas a 800 °C. En ambos casos las mediciones con espectrometría de rayos x por energía dispersiva muestran una disminución en la relación Ca/P con el aumento de la temperatura. Los resultados de dureza muestran que la dureza aumenta con la temperatura recocida, debido a la formación de cristal de óxido de titanio. La rugosidad de las películas fabricadas con pulverización con radiofrecuencia y magnetrón aumenta 7 hasta una temperatura de recocido de 600 °C y luego disminuye hasta 800 °C, mientras que la rugosidad de las películas fabricadas con pulverización por haz de iones es mayor en las muestras depositadas y luego esto se reduce al aumentar la temperatura de recocido. En ambos casos, es debido a la formación de cristales que hacen la superficie más lisa.

149

ELABORACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE UN JARABE DE POLIMETIL METACRILATO PARA LA FABRICACIÓN DE MATERIALES COMPUESTOS CON TRIHIDRÓXIDO DE ALUMINIO

Alumno: Kelly Lucas Lizano Asesor: Juan Carlos Rueda Sánchez Resumen / Abstract

El objetivo principal del presente trabajo fue elaborar y caracterizar un jarabe polimérico de polimetilmetacrilato (PMMA), el cual se elaboró mediante una polimerización parcial en masa del metilmetacrilato (MMA) vía radicales libres. El jarabe obtenido fue usado para la elaboración de materiales compuestos poliméricos. La primera etapa consistió en la caracterización de un producto comercial, el cual fue un material compuesto de PMMA y ATH, conocido como Krion®, de la empresa Porcelanosa™. La segunda etapa fue el estudio de la polimerización parcial vía radicales libres del MMA para obtener el denominado “jarabe”. Para polimerizar parcialmente el metilmetacrilato, se estudió el control de la temperatura de polimerización de 75 a 85°C usando peróxido de benzoilo (PBO) al 0.1%. Posteriormente se estudió la influencia del etilenglicol dimercaptoacetato (EGDM), en cantidades 0,1, 0,2 y 0,3% en peso, en la reacción. Los resultados obtenidos muestran que la adición de una pequeña cantidad de iniciador y un adecuado control de la temperatura son necesarios para polimerizar y evitar el efecto Trommsdorff. A su vez, la autoaceleración es postergada también por efecto del agente de transferencia de cadena, el cual reduce significativamente la viscosidad del medio. Como resultado de este trabajo de investigación se determinó que los parámetros adecuados para la elaboración del jarabe, constituido por polimetilmetacrilato disuelto en metilmetacrilato, son: 0,1% en peso de PBO, 0,2% en peso de EGDM, 85°C de temperatura y aproximadamente 130 minutos de tiempo de polimerización, con una conversión de monómero entre 20 a 30% y 55000 g/mol de peso molecular del PMMA. La última etapa correspondió a un ejemplo de aplicación del jarabe para la elaboración de un material constituido por 40% de jarabe y 60% de ATH en peso, el cual fue caracterizado mediante ensayos de control tales: ensayo de flexión, dureza, resistencia al fuego y análisis termogravimétrico.

150

SÍNTESIS DE HIDROGELES PH- Y TERMOSENSIBLES A PARTIR DEL ÁCIDO ACRÍLICO/ACRILATO DE SODIO Y MACROMONÓMEROS DE 2-CICLOPROPIL-2-OXAZOLINA

Alumno: Carlos Rubén Suarez Gavidia Asesor: Juan Carlos Rueda Sánchez Resumen / Abstract

En la presente tesis se estudió la síntesis de macromonómeros de poli(2- ciclopropil2-oxazolina) y su copolimerización con ácido acrílico o acrilato de sodio y acrilamida en presencia de bisacrilamida, como agente entrecruzante, para la obtención de hidrogeles sensibles al pH y a la temperatura. Se sintetizó un macromonómero de poli(2-ciclopropil-2-oxazolina) mediante una polimerización catiónica “viva” por apertura de anillo del monómero 2-ciclopropil- 2-oxazolina, la cual fué iniciada por el clorometilestireno en presencia de yoduro de sodio a 78 °C en acetonitrilo. Mediante este método, que fue desarrollado por el Prof. Juan Rueda, se consiguió obtener un macromonómero de poli(2- ciclopropil-2-oxazolina) con un grupo vinilo en un extremo de la cadena polimérica y un grado de polimerización de 25 unidades monoméricas.

MAESTRÍA EN INGENIERÍA Y CIENCIA DE LOS MATERIALES

El macromonómero se caracterizó mediante resonancia magnética nuclear. Con el macromonómero de poli(2-ciclopropil-2-oxazolina) anteriormente mencionado se logró obtener hidrogeles a partir de su copolimerización radicalaria con acrilato de sodio o ácido acrílico, acrilamida y bisacrilamida, utilizando como sistema iniciador al peroxodisulfato de sodio/tetrametiletilendiamina. El macromonómero y el ácido acrílico/ acrilato de sodio le otorgaron al hidrogel sensibilidad a la temperatura y a los cambios de pH, respectivamente. Los hidrogeles fueron caracterizados por su rendimiento, absorción de agua, sensibilidad a la temperatura y al pH. Así como, por resonancia magnética nuclear, espectrometría infrarroja y por análisis mecánico dinámico de compresión. La tesis se realizó en el Laboratorio de Polímeros de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) y en el Instituto Leibniz de Investigaciones en Polímeros de Dresden (IPF), Alemania, gracias a que la presente tesis formó parte de un proyecto de investigación conjunta entre la PUCP y el IPF, respaldado por el Servicio Alemán de Intercambio Académico (DAAD) y el Fondo Nacional de Desarrollo Científico Tecnológico y de Innovación Tecnológica (FONDECYT).

151

DIAGNÓSTICO ESTRUCTURAL Y ANÁLISIS SÍSMICO DE LA IGLESIA SAN PEDRO APÓSTOL DE ANDAHUAYLILLAS

Alumno: Carolina Briceño Melendez Asesor: Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN QUÍMICA

MAESTRÍA EN INGENIERÍA Y CIENCIA DE LOS MATERIALES

153

EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE ADSORCIÓN DE LAS ARCILLAS ORGANOFÍLICAS PARA LA ADSORCIÓN DE NITRATOS Y NITRITOS EN SOLUCIONES ACUOSAS

Alumno: Anais Elena Adauto Ureta Asesor: María Del Rosario Sun Kou Resumen / Abstract

La tesis tiene como finalidad el estudio de la adsorción de los aniones nitrato y nitrito en soluciones acuosas empleando arcillas organofílicas como adsorbentes. Las arcillas organofílicas se obtienen mediante la sustitución de los cationes de cambio presentes en las arcillas precursoras por cationes amonio cuaternario, para ello se emplean dos arcillas precursoras, una arcilla cálcica natural (FS) y la misma arcilla intercambiada con Na+ (CP) y dos cationes amonio hexadeciltrimetilamonio (HDTMA) y benciltrietilamonio (BTEA) con cantidades equivalentes a 1.5, 2.5 y 4.0 de capacidad de intercambio catiónico (C.E.C.) de la arcilla precursora. Para determinar las características estructurales, morfológicas y texturales de las arcillas precursoras y organofílicas se emplean técnicas analíticas e instrumentales. Los difractogramas de rayos X (DRX) muestran una variación significativa en el espaciado basal d001 entre las arcillas precursoras y las arcillas organofílicas. Además, la presencia de los grupos –CH2 y C-N en los espectros FTIR confirman la presencia de los cationes amónicos en las arcillas organofílicas. Este intercambio también se evidencia mediante la titulación Boehm y el análisis del punto de carga cero. Del análisis de sorción de N2 se observa una reducción del área superficial en las arcillas organofílicas. Considerando la capacidad de adsorción de las arcillas organofílicas para ambos aniones (nitrato y nitrito) se encuentra el siguiente orden: CP-HDTMA-4.0 > CPHDTMA-2.5 > FS-HDTMA-4.0 > FS-HDTMA-2.5 > CP-HDTMA-1.5 > > FS-HDTMA-1.5 > CP-BTEA-4.0 > CP-BTEA-2.5 > FS-BTEA-4.0 > FS-BTEA-2.5 > CP-BTEA-1.5 > FSBTEA-1.5. La adsorción de nitrato y nitrito es rápida en los primeros minutos logrando alcanzar el equilibrio entre los 8 - 15 min. El modelo cinético que presenta un mejor ajuste con los resultados experimentales de la adsorción de ambos aniones es el de pseudo-segundo orden. Con respecto a las isotermas de adsorción de nitrato se encuentra un mejor ajuste con los modelos de Redlich-Peterson y Langmuir, mientras que para la adsorción de nitrito, las isotermas se correlacionan mejor con el modelo de Langmuir. Al evaluar los factores que influyen en la capacidad de adsorción de nitrato y nitrito se logra alcanzar la máxima adsorción a pH = 4 y con una cantidad de sal amónica equivalente a 4.0 C.E.C de la arcilla precursora, mientras que a pH = 10 y con una cantidad de sal amónica de 1.5 C.E.C se obtiene una mínima adsorción.

154

PROPUESTA DE SÍNTESIS VERDE PARA DERIVADO DEL ÁCIDO 3-INDOLACÉTICO DE INTERÉS FARMACOLÓGICO EMPLEANDO LÍQUIDO IÓNICO ÁCIDO DE BRÖNSTED

Alumno: Christian Melecio Aliaga Paucar Asesor: Patricia Morales Bueno Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN QUÍMICA

Los ácidos 3-indolacéticos constituyen la base estructural para muchos fármacos, entre ellos el más conocido es la indometacina (fármaco antiinflamatorio no esteroideo). Aunque se han reportado alternativas de síntesis verde para indoles 2,3-dialquil sustituidos empleando el líquido iónico bisulfato de 1-butil-3-metilimidazolio [BMIm(HSO4)]; no ocurre lo mismo para el caso de alternativas de síntesis verde para derivados de ácidos 3-indolacéticos. En el presente trabajo se propone la síntesis del ácido 2-metil-3-indolacético (AMIA) a partir de la reacción de la fenilhidrazina con el ácido levulínico, utilizando al líquido iónico ácido de Brönsted [BMIm(HSO4)] como catalizador. Los resultados muestran que el líquido iónico [BMIm(HSO4)] es muy eficiente en la síntesis de indol de Fischer debido a su simplicidad operativa, altos rendimientos, propiedades duales catalizador-disolvente y su capacidad para ser reutilizado. La principal ventaja de este procedimiento es que el producto puede obtenerse en condiciones de alta pureza después del filtrado y lavado con agua, siendo este un aspecto particularmente atractivo pues incrementa el carácter verde de la síntesis y además sugiere una posibilidad de ser escalado a niveles de producción piloto. El producto se obtiene en forma de microcristales blancos, caracterizados mediante su punto de fusión, espectroscopia FT-IR, RMN 1H, RMN 13C, DEPT y HSQC que concuerda con data reportada. En comparación a la forma tradicional, este nuevo método no solo evidencia un mayor rendimiento y menor tiempo de reacción; sino también, un mayor green star area index (GSAI) con lo cual queda demostrado un mayor carácter verde del proceso. Cabe mencionar que la métrica de Estrella Verde (EV) considera los 12 principios de la química verde planteados por Anastas y Warner.

155

ANÁLISIS DE LA FRACCIÓN APOLAR DEL FRUTO DE AGUAYMANTO (P. PERUVIANA L.) MEDIANTE RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR

Alumno: Rodrigo Cabrera Allpas Asesor: Helena Maruenda Castillo Resumen / Abstract

Physalis peruviana Linnaeus es el nombre botánico de un arbusto nativo del Perú. Su fruto, conocido como aguaymanto, ha ganado gran importancia en el mercado internacional por su sabor, color y valor nutricional. Entre los compuestos bioactivos de importancia, resaltan los ácidos grasos poli-insaturados, carotenoides, tocoferoles y fitoesteroles, todos ellos de naturaleza apolar. En este estudio se plantea implementar metodología basada en la Resonancia Magnética Nuclear (RMN) para abordar la composición lipofílica del aguaymanto, fresco y deshidratado. Este último producto se considera en el estudio, pues el Perú exporta más aguaymanto deshidratado que fresco. Se hace énfasis en la identificación de biomarcadores organolépticos y nutritivos de interés como el ß-caroteno y los ácidos grasos presentes en el fruto. Análisis de Componentes Principales (PCA) junto con los datos obtenidos por RMN se emplean para discriminar las muestras entre sí. La Espectrometría de Masas por electroespray (ESI-MS) se emplea para confirmar a los ácidos grasos mayoritarios en el fruto. Como resultado se logra implementar una metodología de extracción, de preparación de muestra y de adquisición de espectro de RMN para la obtención del perfil metabolómico del extracto lipofílico y del porcentaje relativo de ácidos grasos del aguaymanto fresco y deshidratado. El porcentaje relativo de ácidos grasos obtenido mediante RMN en fruto fresco es comparable con el porcentaje reportado en frutos colombianos, mediante GC-FID. No se encuentra diferencias significativas en el contenido de ácidos grasos entre los tres distintos tipos de aguaymanto fresco analizados. La asignación de las señales en muestras de aguaymanto, asociadas a diversos metabolitos entre ellos: grupos funcionales de los triglicéridos, ß-caroteno, fitoesteroles se realiza a través de los experimentos unidimensionales 1H y 13C, y bidimensionales COSY, TOCSY, J-res, HSQC y HMBC. Se logra implementar metodología multivariable capaz de clasificar y discriminar a las distintas muestras de aguaymanto fresco. La metodología ESI-MS, inyección directa, es útil solamente para corroborar la presencia de los ácidos grasos mayoritarios C16:0 (m/z=255), C18:0 (m/z=283), C18:1 (m/z=281) y C18:2 (m/z=279).

156

PREPARACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE SENSORES A BASE DE ZEOLITA-Y CON ÓXIDO DE ESTAÑO DOPADO CON PT Y SU APLICACIÓN COMO NARIZ ELECTRÓNICA

Alumno: Henry Alonso Carcamo Cabrera Asesor: María Del Rosario Sun Kou Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN QUÍMICA

La tesis se centra en realizar una diferenciación entre vinos peruanos tintos semisecos jóvenes con vinos posiblemente adulterados, utilizando para ello una nariz electrónica constituida por un arreglo de 10 sensores a base de óxido de estaño dopados con Pt y recubiertos con zeolita-Y. La caracterización de estos materiales se realiza mediante FRX, DRX, ATR, FTIR, SEM-EDX, TGA-DTGA, adsorción-desorción de N2 y AA. Se realiza un estudio computacional de la interacción de los centros activos de la zeolita con alcoholes y con algunos componentes volátiles de los vinos, evaluando la energía de adsorción para cada interacción, utilizando el programa Gaussian 09. Se realiza el sensado de los alcoholes, con el software Labview, de los vinos comerciales y vinos posiblemente adulterados utilizando la nariz electrónica, bajo condiciones óptimas de temperatura, tiempo de sensado, concentración de la fase metálica en el dopaje del sensor con y sin recubrimiento de zeolita. Se obtiene las mejores señales de respuesta de los sensores en presencia de etanol al 12 % y metanol al 3 %. La mejor temperatura de sensado es de 260 °C y los mejores sensores son S-0,1 %Pt/SnO2; S-0,2 %Pt/SnO2; S-0,1 %Pt/SnO2/ZY y S-0,2 %Pt/SnO2/ZY. Los datos obtenidos se procesan mediante Análisis de Componentes Principales (PCA). Este método es un tratamiento estadístico que permite reducir la dimensionalidad de un conjunto de datos iniciales de manera que la varianza total sea la mayor posible, el análisis de estas nuevas variables sirve para obtener un patrón característico de una muestra determinada que al ser comparado con otras, permita observar variaciones en base a un patrón inicial. Los PCA obtenidos de los datos de las mediciones de los vinos utilizando los mejores sensores, muestran una varianza más alta y una mejor diferenciación de los vinos comerciales de los vinos posiblemente adulterados, a la vez que se logra diferenciar mejor los vinos comerciales por marca y tipo (tinto y rose).

157

EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA CORROSIÓN EN PROBETAS DE ACERO ESTRUCTURAL A36 RECUBIERTAS DE PINTURA CON NANOPARTÍCULAS DE ÓXIDO DE ZINC

Alumno: Carlos Hernan Cordova Paz Asesor: Maynard Kong Moreno Resumen / Abstract

El trabajo de investigación tiene como objetivo de estudio realizar una evaluación de la resistencia a la corrosión mediante el ensayo de niebla salina en acero estructural A36 recubiertas de pintura alquídica incorporando nanopartículas de óxido de zinc. Se utiliza nano ZnO industriales, las cuales se caracterizan por espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), espectroscopía UV-visible, microscopía electrónica de barrido (SEM) y difracción de rayos X (DRX). Se realiza la incorporación de nanopartículas de óxido de zinc en la pintura alquídica en porcentajes en peso de 0,5; 1,5 y 3,0. La evaluación de la incorporación de estas nanopartículas sobre el sustrato metálico se realiza por FTIR, SEM-EDS y DRX. Finalmente, se realiza el ensayo de corrosión acelerada de niebla salina, con una exposición de solución salina de NaCl al 5.0%w. Los resultados de la caracterización de las nano ZnO indican que las nanopartículas muestran la estructura cristalina hexagonal tipo wurtzita, sensibilidad a la luz UV-vis con banda característica en el espectro ultravioleta y, en el caso del FTIR muestra una banda característica en el rango de 400-500cm-1. La incorporación de nano-ZnO de concentración en la pintura alquídica de 0,5% w muestra un mejor aspecto superficial a comparación de las composiciones 1,5 y 3,0 %w, las que tienen un aspecto más rugoso. La mayor resistencia a la corrosión se observa en la concentración de 1.5% w de nano-ZnO en el ensayo de corrosión acelerada de niebla salina.

158

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE COMPLEJOS DE CINC (II) CON LIGANDOS DERIVADOS DE LA CUMARINA-3-ÁCIDO CARBOXÍLICO DE INTERÉS COMO METALOFÁRMACOS ALTERNATIVOS EN EL TRATAMIENTO DEL CÁNCER

Alumno: Juan Eduardo Dionicio Díaz Asesor: Carla Galli Rigo-Righi Resumen / Abstract

En este trabajo se sintetiza y caracteriza cinco nuevos compuestos de coordinación de cinc de fórmula general Zn(L)2(H2O)2 con los ligandos 7-hidroxi, 7,8-dihidroxi, 7-metoxi, 6-metoxi y 7-dietilamino-cumarina-3-ácido carboxílico, como un aporte al desarrollo de complejos metálicos alternativos en el tratamiento del cáncer. El cinc constituye un centro metálico de interés dado su amplio e importante rol biológico en el organismo y su variada acción farmacológica, en la que cabe destacar la recientemente investigada actividad antitumoral. Por otro lado, la complejación a ligandos pertenecientes a una familia de reconocida actividad biológica y farmacológica, que incluye la actividad buscada, podría conducir a un eventual efecto sinérgico. En este contexto, resulta de interés el desarrollo de una serie de complejos de cinc y su completa caracterización con el fin de evaluar más adelante su actividad terapéutica y establecer ciertas relaciones estructura-actividad. Los complejos de cinc(II) se sintetizan por métodos desarrollados en la presente investigación y basados en una reacción de metátesis entre el cloruro de cinc y el ligando cumarínico correspondiente previamente desprotonado. Esto requiere la síntesis previa de los ligandos, los cuales se sintetizan por una adaptación del método reportado por Lam y colaboradores, basado en una condensación de Knoevenagel entre la 2,2-dimetil-1,3-dioxano-4,6-diona y el salicilaldehido sustituido apropiado. Asimismo, se obtienen las sales de sodio correspondientes.

MAESTRÍA EN QUÍMICA

Los ligandos cumarínicos, sales de sodio y complejos de cinc se caracterizan por técnicas espectroscópicas de infrarrojo y de resonancia magnética nuclear; además, para los complejos se determina el contenido de cinc por espectroscopía de emisión atómica de plasma inductivamente acoplado. Con excepción del complejo 7-NEt2 sustituido, se les realiza un análisis termogravimétrico. Por último, en un trabajo de colaboración, se determina de manera concluyente la estructura molecular del complejo con el ligando 7-hidroxi sustituido mediante la técnica difracción de rayos-X de polvo.

159

Alumno: Julia Alicia Dueñas Zurita Asesor: Patricia Morales Bueno Resumen / Abstract

La producción de vino y pisco representa una de las principales actividades agrícolas en todo el mundo, esta producción se acompaña con la generación de grandes cantidades de desechos que son ricos en compuestos bioactivos (especialmente compuestos fenólicos) con capacidad antioxidante. El propósito de este trabajo es seleccionar y optimizar las condiciones de extracción de compuestos fenólicos a partir de cáscara de uva variedad Quebranta provenientes de vinificaciones empleando un método convencional (sólido líquido) y extracción asistida por ultrasonido para su posterior estudio como agente reductor en la síntesis de nanopartículas metálicas. Para ello se evalúa y selecciona los parámetros de extracción tanto para la extracción convencional (solvente etanol (0 – 80 % v/v), tiempo (5 - 300 minutos) temperatura (30 – 90 °C)) como para la extracción asistida por ultrasonido (amplitud (20 – 90 %) y tiempo de irradiación (5 – 40 minutos)), en la extracción de compuestos fenólicos totales. Para determinar las condiciones óptimas se usa la metodología de superficie de respuesta con un diseño experimental a través de Box - Behnken, donde se evalúan tres niveles de cada factor: etanol (45 -55 % v/v), tiempo (160 – 200 minutos) y temperatura (75 85 °C) para la extracción convencional y, para la extracción asistida por ultrasonido, amplitud (50 – 90 %), ciclo de trabajo (0.2 – 1.0 s) y tiempo (5 – 15 minutos). Para ambos métodos de extracción, el modelo obtenido es un modelo de segundo orden. Los análisis de regresión muestran que más del 91.7 % y 98.7 % de la variación es explicada por los modelos para la extracción convencional y extracción asistida por ultrasonido de dichos compuestos respectivamente. Los extractos obtenidos bajo las condiciones optimizadas se usan como agentes reductores en la síntesis de nanopartículas de oro y plata. Los extractos obtenidos mediante la extracción asistida por ultrasonido muestran mejores resultados en la síntesis de nanopartículas de plata y de oro.

160

MODIFICACIÓN DE ELECTRODOS DE FIELTRO DE GRAFITO CON NANOALEACIONES DE CU Y AG PARA APLICACIONES EN PROCESOS ELECTRO-FENTON

Alumno: Fernando Grandez Arias Asesor: Maynard Kong Moreno Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN QUÍMICA

En esta tesis de maestría se reporta la preparación, caracterización y evaluación de electrodos de fieltro de grafito modificados con nanoaleaciones de Cu-Ag (NPs CuAg), para su aplicación en procesos electro Fenton. El fieltro de grafito se caracteriza mediante voltametría cíclica (VC), para evaluar su comportamiento electroquímico, encontrándose una mejor eficiencia al ser activado en un rango de voltaje de -2 a 2 V. Los electrodos activados se tratan mediante electro oxidación en presencia de HNO3 1 M y luego se caracterizan mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR). Los electrodos tratados son modificados mediante la deposición de NPs Ag, Cu y Cu-Ag, en medio ligeramente ácido, mediante el método de amperometría de pulso diferencial (DPA). La presencia de las NPs se confirma mediante análisis por UVvis de reflectancia difusa. El análisis estructural y morfológico se lleva a cabo mediante difracción de rayos X (DRX) y microscopia electrónica de barrido (SEM). La evaluación de los electrodos en procesos Fenton se lleva a cabo mediante la determinación de la cantidad de H2O2 producida luego de 1 h de tratamiento, a valores de pH de 3, 7 y 10 y empleando voltajes de -1, -2 y -3 V. Se encuentra que a voltajes entre -1 y -2 V, los electrodos modificados para la producción de H2O2 presentan una eficiencia por debajo de la de los electrodos tratados con HNO3 y, que a -3 V, la eficiencia de los electrodos activados se multiplica solo por un factor de 1,4 (40 %), mientras que la de los electrodos modificados se multiplica por factores entre 3 – 8,7, dependiendo de la relación Cu:Ag y del pH. Finalmente se determina que es posible modificar el pH al cual se produce la máxima cantidad de H2O2, variando la proporción molar Cu:Ag.

161

MÉTODO PREPARATIVO DE ÁCIDO URSÓLICO A PARTIR DE LA PLANTA MEDICINAL FLOR DE ARENA (CLINOPODIUM REVOLUTUM)

Alumno: Michael Azael Ludeña Huaman Asesor: Juana Robles Caycho Resumen / Abstract

El ácido ursólico es un triterpeno pentacíclico que pertenece al grupo de los terpenoides y debido a sus diversas actividades farmacológicas, relacionadas con sus efectos hepatoprotectores, anti-oxidante, anti-inflamatorio y antitumoral, es objeto de un gran interés científico. Esta investigación tiene como finalidad obtener ácido ursólico de alta pureza de una manera fácil, rápida y económica a partir de la especie clinopodium revolutum conocida comercialmente como flor de arena. El proceso comienza con la obtención del extracto de las hojas secas, a partir de ello se aisla ácido ursólico y se usa la técnica de recristalización para la separación y purificación. Finalmente se realiza análisis espectroscópicos de IR y RMN mono y bidimensional para caracterizar la molécula. Mediante la técnica de UPLC se determina el contenido total y el porcentaje de pureza. Entre los resultados más importantes del estudio se determina que dicha especie es la que presenta mayor cantidad (4,864 %) de ácido ursólico entre las especies de la familia Lamiaceae. Entre las conclusiones se destaca que dicha planta medicinal Clinopodium revolutum conocida y comercializada con el nombre de flor de arena o té indio endémica del Perú, cultivada principalmente en las regiones de Huánuco y Cajamarca, resulta ser una importante biofuente de ácido ursólico, no solo por su alto contenido sino también por los métodos fáciles, económicos y reproducibles con los que se logra obtener cristales de ácido ursólico puro mediante la técnica de recristalización.

162

MAESTRÍA EN QUÍMICA

El cáncer es una de las principales causas de mortalidad en el mundo. Actualmente, existen diversos tipos de tratamientos contra esta enfermedad, siendo la quimioterapia una de las más resaltantes. En este contexto, los compuestos de vanadio unidos a ligandos moleculares han demostrado ser una interesante opción para tratar diferentes tipos de cáncer que las medicinas convencionales no pueden curar; sin embargo, estos conjugados metálicos presentan complicaciones como una alta insolubilidad y una rápida eliminación del organismo. El uso de la técnica polímero-droga surge como una opción para superar estos impedimentos gracias al alto peso molecular inherente de los ligandos poliméricos que aumenta el tiempo de permanencia de la droga y, si es que el conjugado resulta hidrosoluble, favorece una eficiente biodistribución del mismo en el organismo con la consecuente reducción de la dosis necesaria. La literatura exhibe pocas investigaciones en dónde se ha logrado sintetizar conjugados poliméricos de vanadio hidrosolubles; adicionalmente, estos poseen un muy bajo porcentaje del metal (0.18-0.36%) lo que reduce la efectividad de los mismos para ser evaluados como posibles agentes terapéuticos. Esta investigación presenta el diseño y la síntesis de un nuevo complejo de oxovanadio (IV) completamente hidrosoluble, el poli-(α,β-D,L-[N-(3-di(carboximetil)aminopropil)-aspartamida]-co-[N-(3-(carboximetil)aminopropil)-aspartamida]-co-[(2-hidroxietil)-aspartamida])-oxovanadio(IV), usando una copoliaspartamida derivatizada, no reportada previamente en la literatura, con un contenido de vanadio del 3%. La variación en la proporción de las cadenas laterales de los ligandos poliméricos, así como en las condiciones de reacción (porcentaje de vanadio añadido, proporción de cadenas laterales y concentración de substratos) demuestran ser factores clave en la hidrosolubilidad y el rendimiento del presente conjugado polimérico de vanadio. La caracterización de los polímeros y macrocomplejos se realiza mediante las técnicas de RMN, IR y UV-Vis que demuestran una alta pureza y reproducibilidad de los mismos; el porcentaje de vanadio se determina por AAS.

163

ESTUDIO DE LA ADSORCIÓN DE ARSÉNICO PRESENTE EN SOLUCIONES ACUOSAS EMPLEANDO MATERIALES ADSORBENTES A BASE DE QUITOSANO MODIFICADO

Alumno: Flor De Liss Meza Lopez Asesor: María Del Rosario Sun Kou Resumen / Abstract

La presente investigación tiene como objetivo principal el estudio de la adsorción de arsénico empleando materiales adsorbentes a base de quitosano modificado. La importancia de este estudio radica en la creciente preocupación por el impacto ambiental y el efecto negativo a la salud generada por este contaminante debido su alta toxicidad a bajas concentraciones y a su capacidad de bioacumulación. Los materiales adsorbentes se obtienen a partir del material precursor quitosano (QUI). Con posteriores modificaciones realizadas al precursor, como la incorporación del grupo carboxilo (COOH) formando el carboximetilquitosano (CMQ), la funcionalización con Fe por impregnación mediante el método de oxidación in situ con un post tratamiento tanto para el QUI como para el CMQ, se obtienen como materiales resultantes FeQUI y Fe-CMQ. Los materiales adsorbentes son caracterizados mediante diferentes técnicas instrumentales: RMN, FTIR, DRX, SEM, EDX, valoración potenciométrica, titulación Boehm y pHPZC La estabilidad y el porcentaje de hierro impregnado también son evaluados. Los resultados del estudio de adsorción muestran que los adsorbentes obedecen al siguiente orden: Fe-CMQ > Fe-QUI > QUI >> CMQ, en base a la mayor capacidad de adsorción obtenida tanto para la retención del As (III) y As (V). La evaluación de parámetros de adsorción (pH y masa de adsorbente), demuestra que la adsorción de As (III) se favorece a pH 9 con una masa de 30 mg de adsorbente, en tanto que para el As (V) la adsorción se favorece a pH 4 y con una masa de 20 mg, debido a la especiación que sufren ambos adsorbatos. Todos los resultados cinéticos se correlacionan mejor con el modelo de pseudo segundo orden, evidenciando una interacción adsorbato-adsorbente en base a la disponibilidad de sitios activos (interacción ácido/base y electrostática). Así mismo, las isotermas de adsorción y los resultados en general muestran que la adsorción se produce en centros activos con una superficie heterogénea y con una distribución homogénea de energía.

164

SÍNTESIS, CARACTERIZACIÓN Y EVALUACIÓN DE SENSORES FLUORESCENTES DEL TIPO "TURN ON", PARA SU POSIBLE USO COMO BIOSENSORES DE ZN(II)

Alumno: Said Neme Sanchez Asesor: Carla Galli Rigo-Righi Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN QUÍMICA

El interés por desarrollar sensores selectivos para el Zn(II) responde a la necesidad de poder detectar y rastrear este metal a nivel biológico dado el poco conocimiento que se tiene sobre sus mecanismos de acción fisiológicos y terapéuticos. En este contexto, el desarrollo de sensores fluorescentes, en particular, constituye un campo de investigación muy activo, puesto que la fluorescencia como técnica de señalización aventaja a otras en cuanto a la sensibilidad, selectividad y simplicidad de los análisis. Respecto a las propiedades espectrales deseables del fluorosensor para su aplicación a nivel biológico, estas incluyen: una alta intensidad de la señal fluorescente, longitudes de onda de excitación y emisión dentro del rango visible y una buena diferenciación entre los máximos de excitación y emisión. En este sentido, las cumarinas representan una opción atractiva como componente fluoróforo del sensor, no solo porque reúnen las características requeridas para fungir como tal, sino también porque la accesibilidad y versatilidad de su síntesis permite la introducción de sustituyentes capaces de modular las propiedades fotométricas del fluoróforo. En el presente trabajo se plantea la síntesis y caracterización de tres ligandos cumarínicos que incorporan en su estructura un componente receptor derivado del salicilaldehído, el cual se acopla al fluoróforo cumarínico mediante un enlace C=N dando lugar a un sensor fluorescente del tipo base de Schiff. Asimismo, este diseño presenta el mecanismo de señalización fluorescente turn on, el cual se caracteriza por un aumento dramático en la intensidad fluorescente por complejación al metal. Los resultados de las mediciones UV-Vis muestran una complejación efectiva al Zn(II) por parte de las tres bases de Schiff. Por otro lado, las medicines fluorescentes, en un medio predominantemente acuoso, muestran el esperado efecto turn on por complejación al Zn(II) para dos de los tres ligandos sintetizados. Este efecto turn on no se observa en presencia de otros cationes metálicos presentes en el organismo. Asimismo, las propiedades fluorescentes de estos sensores, longitudes de excitación en el rango visible, longitudes de emisión cercanas al rojo y un considerable desplazamiento de Stokes resultan convenientes para una posible aplicación posterior a nivel biológico.

165

ESTUDIO DE LA CAPACIDAD DE ADSORCIÓN DE ARCILLAS ORGANOFÍLICAS EN LA REMOCIÓN DE NITROFENOLES Y CLOROFENOLES

Alumno: Liz Veronica Perez Tomas Asesor: María Del Rosario Sun Kou Resumen / Abstract

El presente trabajo se centra en el estudio de la capacidad de adsorción del fenol, 2-nitrofenol, 2,4-dinitrofenol, 2-clorofenol y 2,4-diclorofenol utilizando arcillas organofílicas (CP-HDTMA y FS-HDTMA) como adsorbentes. Además, se evalúa el efecto de la naturaleza de la arcilla y el efecto que pueden tener los grupos funcionales (-NO2 y -Cl) mono- y disustituido en el fenol en la capacidad de adsorción. Las arcillas organofílicas son preparadas por intercambio catiónico a partir de una arcilla natural (FS) y una arcilla homoionizada (CP), utilizando como catión amónico el hexadeciltrimetilamonio (HDTMA). La caracterización fisicoquímica se realiza mediante DRX, SEM-EDX, FTIR, TG, sorción de N2, acidez y basicidad y punto de carga cero, conociendo así la morfología, la estructura y las propiedades superficiales de los materiales adsorbentes En base a la capacidad de adsorción se observa el siguiente orden de retención de los adsorbatos: fenol < monosustituidos < disustituidos. La mayor adsorción se obtiene con la CP-HDTMA. Los resultados de las isotermas muestran que la adsorción se lleva a cabo sobre una superficie mixta, donde la energía de adsorción se reduce con el grado de ocupación de los sitios activos. El proceso de adsorción se lleva a cabo por una combinación del mecanismo de partición y de atracción electrostática. El pH tiene un rol importante en la capacidad de adsorción, ya que influye en la carga superficial del adsorbente. El incremento de la fuerza iónica mejora la capacidad de adsorción, este comportamiento se explica por el efecto de salting out. Se evidencia una mayor adsorción de los clorofenoles por ser de carácter más hidrofóbico que los nitrofenoles, en estos últimos la adsorción es proporcional a su polaridad, mientras que en los clorofenoles la adsorción es proporcional a su constante de partición log Pow.

166

METABOLISMO DE ÁCIDOS GRASOS EN MACA (LEPIDIUM MEYENII) DURANTE EL SECADO EN HORNO

Alumno: Alma Zuri Rios Zuñiga Asesor: Eric Cosio Caravasi Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN QUÍMICA

El estudio de Lepidium meyenii (maca) una planta de uso ancestral en los andes peruanos, ha revelado moléculas de interés por su actividad biológica y, un importante valor nutricional. Sin embargo desde el descubrimiento del papel del tratamiento de post cosecha de maca en la formación de las macamidas (metabolitos bioactivos), nuevas investigaciones se conducen para desarrollar un procesamiento que produzca un producto más estandarizado. En el estudio se pretende entender el metabolismo de los ácidos grasos asociado al proceso de post cosecha de maca como parte del complejo proceso involucrado en la formación de amidas, en la busca de estrategias para la obtención de un producto (maca seca) con una composición estandarizada. Para lo cual a través de la cuantificación de ácidos grasos, bencilamina y macamidas, se evalúa los efectos de la temperatura de secado sobre el catabolismo de lípidos de reserva, se encuentra que la liberación de ácidos grasos ésta más favorecida por humedad disponible que por la temperatura. Las relaciones molares entre ácidos grasos libres y bencilamina no muestran una relación con la tasa de formación de macamidas. Se evalúa la cinética oxidación de ácidos grasos encontrando que las oxidaciones pueden alcanzar mayor proporción a temperaturas de 25°C y menores tasas de velocidad de secado, los ácidos grasos oxidados generados tienen oxidaciones exclusivamente en el carbono 12. De los parámetros de secado evaluados se concluye que la temperatura y humedad pueden emplearse para controlar las oxidaciones de ácidos grasos, sin embargo la tasa de formación de macamidas muestra ser independiente de las temperaturas y condiciones de secado evaluadas.

167

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE COMPLEJOS DE CU(II) CON LIGANDOS BASE DE SCHIFF DERIVADOS DEL 8-FORMIL-7HIDROXICIUMARINA COMO UNA ALTERNATIVA DE INTERÉS EN EL DESARROLLO DE AGENTES ANTITUMORALES

Alumno: Carlos Alberto Sernaque Amaya Asesor: Carla Galli Rigo-Righi Resumen / Abstract

El interés por desarrollar complejos de Cu(II) y otros metales esenciales como el cinc(II) con fines terapéuticos, se fundamenta en la menor toxicidad de estos metales hacia las células normales, con la consiguiente reducción de los efectos secundarios comunes en las drogas quimioterapéuticas para el tratamiento del cáncer. De esta manera, en el siguiente trabajo se sintetizan y caracterizan dos nuevos complejos de coordinación de cobre(II) con los ligandos tridentados tipo base de Schiff N-(7-hidroxi-8cumarinilmetilen)glicina (LIG-Gly) y N-(7-hidroxi-8-cumarinil-metilen)alanina (LIG-Ala) como una alternativa de interés a los del grupo del platino en el desarrollo de agentes antitumorales. Adicionalmente, dadas ciertas limitaciones en la caracterización de los complejos de cobre(II) derivadas del carácter paramagnético de este ion metálico y la posibilidad de que la semejanza en comportamiento químico entre el Cu2+ y Zn2+ conduzca a que ambos metales formen complejos estructuralmente similares, se sintetizan dos nuevos complejos de cinc(II) de formulación análoga a los de cobre con el fin de facilitar la dilucidación estructural de estos últimos. Sin embargo, el empleo de los ligandos LIG-Gly y LIG-Ala podría dar lugar a la formación de complejos de cobre(II) con distintas geometrías y modos de coordinación; por lo tanto, en el siguiente trabajo se cuestiona qué estructura particular adoptaría el complejo de Cu(II) con los dos ligandos seleccionados. Tomando en cuenta diversas consideraciones teóricas se postula que los complejos de Cu(II) presentan una estructura tetra coordinada con una relación ligando/metal 1:1 y una molécula del solvente H2O u otro solvente neutro en la cuarta posición de coordinación. Los complejos de cobre(II) y cinc(II) se sintetizan por métodos basados en una aplicación del efecto template y son caracterizados por diversas técnicas analíticas y espectroscópicas. Los resultados muestran que los compuestos sintetizados presentan una fórmula general M(LIG)(H2O) y concuerdan razonablemente con las composiciones Zn(LIG-Gly)(H2O).0,5H2O; Cu(LIG-Gly) (H2O).0,5H2O; Zn(LIG-Ala)(H2O).1,5H2O y Cu(LIG-Ala)(H2O).0,5H2O. De esta manera, se concluye que efectivamente los complejos presentan una estructura tetra coordinada con agua de coordinación en la cuarta posición.

168

DIAGNÓSTICO ESTRUCTURAL Y ANÁLISIS SÍSMICO DE LA IGLESIA SAN PEDRO APÓSTOL DE ANDAHUAYLILLAS

Alumno: Carolina Briceño Melendez Asesor: Resumen / Abstract

MAESTRÍA EN QUÍMICA

169

DIAGNÓSTICO ESTRUCTURAL Y ANÁLISIS SÍSMICO DE LA IGLESIA SAN PEDRO APÓSTOL DE ANDAHUAYLILLAS

Alumno: Carolina Briceño Melendez Asesor: Resumen / Abstract

170