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En la última década, el Perú ha perdido posicionamiento como exportador de café arábiga en el mundo. Esto es debido a las recurrentes fluctuaciones en el precio internacional de los granos verdes, y la falta de tecnificación necesaria para producir un café tostado con una calidad homogénea. En este contexto, esta propuesta plantea la preparación e implementación de una serie de sensores de gases orgánicos. Estos volátiles se emiten durante el tostado del café, y proporcionan información sobre el estado del tostado. En particular, la investigación se centrará en el desarrollo de sensores de ácido acético y vainillina. Estos volátiles permiten monitorear el proceso de ruptura de la cáscara de la semilla del café, proceso necesario para determinar el punto de tostado deseado. Los grupos de investigación que participan en esta propuesta han venido desarrollando sensores haciendo ingeniería de las propiedades de óxidos metálicos dopados con metales de transición y tierras raras. Los sensores serán producidos por dos vías: hidrotermal y por pulverización catódica. En particular, se desarrollarán sensores de ZnO dopados con: Al, Cu, y Cr. La sensibilidad, tiempo de respuesta y selectividad de los distintos sensores, será evaluada y contrastada entre ellos bajo distintas concentraciones y temperaturas. Los sensores seleccionados serán incorporados en una cámara previamente diseñada y construida en un proyecto anterior para fines similares. La cámara será acoplada a un tostador de café adquirido específicamente para esta investigación. La respuesta de los sensores se obtendrá en intervalos de un segundo y será analizada mediante 4 técnicas de machine learning: SVM, RF, MLP y CNN. El análisis de los datos permitirá evidenciar la presencia de ácido acético y vainillina, y servirá de guía al operador de tostado para obtener muestras de café con distintas calidades. Para la validación de la calidad del tostado se contratarán los servicios especializados de un maestro tostador.
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La formación de recubrimientos de Zinc (Zn) y aleaciones intermetálicas de Zn es una de las técnicas de procesamiento comerciales más importantes para la protección de componentes de ferrosos expuestos a medios corrosivos. Estos recubrimientos son usados para mejorar la resistencia a la corrosión de superficies ferrosas en medios acuosos a través de dos mecanismos: 1. Protección tipo barrera y 2. Protección galvánica. En la protección tipo barrera, el recubrimiento de Zn separa el sustrato del ambiente corrosivo, por lo que será el primero en corroerse antes de que el medio alcance el sustrato. En la protección galvánica, el Zn es un metal menos anódico que el hierro (Fe) por lo que se corroerá como sacrificio para proteger el sustrato incluso si parte de este es expuesto al ambiente. Los procesos de galvanizado típicamente usados en la industria son galvanizado por inmersión en caliente (hot dip galvanizing), pulverizado/rociado de Zn caliente (thermal spray galvanizing), galvanoplastia (electroplating) y termodifusión (sherardizing). Dependiendo de la aplicación, volumen y acabado, se estila usar un método u otro. Las aplicaciones cubren áreas, en tecnología aeroespacial, automóvil, construcción, decoración, marina, minería, defensa, energía y renovables, petróleo, gas y telecomunicaciones, entre otras. El objetivo de este proyecto ha sido desarrollar un prototipo de proceso de termodifusión que permita el galvanizado de pernos de construcción con un mejor acabado y desempeño de protección que el de galvanizado por inmersión. En esta memoria técnica se detallan los procedimientos experimentales realizados sobre pernos galvanizados por inmersión en caliente, así como por termodifusión, de acuerdo con variantes realizadas a este último proceso. Esto con el fin de evaluar y contrastar el desempeño de las piezas galvanizadas y buscar estrategías de optimización del nuevo proceso
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Ante la creciente demanda por automóviles más eficientes, una estrategia común ha sido la producción de vehículos más ligeros y de menores dimensiones. Debido a la reducción del espacio de cabina y la resultante sensación de estrechez, los fabricantes han optado por implementar techos panorámicos de vidrio laminado. Esta solución permite una sensación agradable de espacio para los ocupantes en la cabina, pero complica considerablemente los esquemas de iluminación interna de los vehículos. Esto es debido a que la integración de elementos luminiscentes convencionales en vidrios laminados compromete la transparencia del vidrio y genera distorsiones apreciables desde el punto de vista del ocupante. Para abordar este problema, el presente proyecto propone un sistema de iluminación integrado al vidrio laminado que no compromete la transparencia ni distorsiona la imagen. Este sistema estaría basado en elementos pasivos encapsulados dentro del vidrio laminado, los cuales dispersan la luz que incide lateralmente sobre ellos pero perturban mínimamente la luz que incide perpendicularmente. De esta manera, es posible iluminar de forma lateral y producir regiones brillantes en los vidrios laminados sin comprometer su transparencia óptica ni claridad. Los elementos dispersivos translúcidos están basados en nanocompuestos cerámicos de dióxido de silicio (SiO2) y dióxido de titanio (TiO2). Estos son integrados al vidrio mediante altas temperaturas durante el proceso de laminado. Más allá del desarrollo de este sistema, se realizará una caracterización extensa y detallada de las propiedades ópticas y mecánicas de estos elementos en conjunción con los vidrios laminados. Finalmente, el desarrollo de este proyecto se encuentra enmarcado en la colaboración académico industrial entre los laboratorios de Ingeniería y Ciencias de los Materiales de la PUCP y los laboratorios de AGP en Lima y Ghent.
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Pillar I: Wide-bandgap semiconductors To develop a continuous flow photoelectrochemical electrolyzer to perform photoanode-driven NO reduction on Cu2O dark cathodes at a lower operating cell voltage obtaining a better Faradaic and energy efficiency. Pillar II: 2D materials The general objective of this pillar is the production of MAX films by magnetron sputtering. Thin films library will be produced with a variation of different concentrations of the elements M, A and X to obtain the optimal composition and thus improve the MXenos synthesis process. A second step is the production of the MXenes by varying the acid treatment parameters such as time and acid concentration. Electrochemical electrode modification with MXenes is the most promising approach to improve sensitivity, selectivity, analyte adhesion, and detection limits in electrochemical detection devices (sensors). Due to such reasons, nanomaterialbased electrochemical (bio)sensors have attracted enormous attention in recent years for the detection of a variety of analytes. In this sense, a last stage of the project would be the evaluation of the use of electrodes based on MXenes in electrochemical sensors for the detection and quantification of biomolecules (eg. neurotransmitters, glucose). It seeks to understand how the synthesis parameters of the MAX phases as well as that of the MXenos films could affect their performance as an electrode in said sensors for the detection of biomolecules of importance for human health. Pillar III: Bifacial PV system The general objective of the pillar pursues the experimental study of the impact of the main operating conditions on the energy production of photovoltaic systems connected to the grid (SFCR) based on bifacial technology. The conditions to be studied are the distance between the fixed-angle photovoltaic modules to the ground, the reflection and albedo properties of the ground, as well as the inhomogeneities of the irradiance received by the back side.
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The effect of terbium doping on the optical, electrical and light emission properties of sputtered indium tin oxide and aluminum doped zinc oxide thin films will be investigated for different annealing conditions and dopant concentrations. The films will be prepared by RF magnetron sputtering maintaining a high transmittance in the ultraviolet, visible and near infrared spectral regions and a fairly low sheet resistance. In order to induce the activation of terbium luminescent centers, the films will be annealed up to 700°C under distinct atmospheres, high vaccum, air and oxygen. The variation of the terbium related integrated light emission intensity versus de annealing temperature and the impact on the optical and electrical properties are of main interest in this project. Optical transmittance, electrical resistivity and X-ray diffractometry will be registered after each annealing process to assess the compromise between the achieved light emission intensity and optical and electrical properties.
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Presentar y discutir los avances en la investigación de la caracterización electrónica de materiales semiconductores amorfos dopados con hidrogeno y tierras raras
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Además de su uso en aplicaciones ópticas, los materiales con un amplio ancho de banda como el carburo de silicio (SiC), nitruro de silicio (Si3N4) o nitruro de aluminio (AlN) son de creciente interés en investigación y desarrollo para su uso en fotocatálisis. Esto se debe a que estos materiales exhiben una alta resistencia a la corrosión en medios catalíticos entre otras propiedades como un alto voltaje de ruptura, en contraste con los semiconductores usuales GaAs y Si. Adicionalmente, un amplio ancho de banda permite la transmisión de luz en el espectro visible. Actualmente es posible obtener SiC amorfo hidrogenado mediante la técnica de pulverización catódica de radiofrecuencia (RF sputtering) en una atmosfera rica en hidrógeno, o por deposición de vapores químicos mejorada con plasma (PECVD) usando una mezcla de silano (SiH4) y metano (CH4). Una posible aplicación del carburo de silicio amorfo hidrogenado (a-SiC:H) es su uso como foto-electrodo para dispositivos foto electro-químicos en la producción de hidrógeno por electrólisis del agua utilizando luz solar así como también para el tratamiento y descontaminación de aguas. El presente proyecto tiene el objetivo principal de producir películas delgadas amorfas de SiC:H mediante la técnica de pulverizaci;on catódica. Subsecuentemente se llevará a cabo el estudio electroquímico del fenómeno de fotocorrosión de dichas películas en medios acuosos frente a su uso como fotoelectrodo para la producción de hidrógeno por electrólisis. Las técnicas electroquímicas a emplear involucran curvas de corriente potencial, espectroscopía de impedancia electroquímica (EIE) así como la microbalanza electroquímica de cristal de cuarzo (EQCM). Adicionalmente los cambios en la morfología de la superficie, estructura y propiedades ópticas de dichos materiales serán caracterizadas a través de diversas técnicas como microscopía de fuerza atómica, espectroscopía Raman y espectroscopía de transmisión UV-VIS.
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Actualmente, el gobierno peruano está preparando una reforma de la política energética nacional que permita incrementar el porcentaje de energía renovable a la producción energética del país. El mercado ofrece múltiples productos comerciales de diferentes tecnologías fotovoltaicas (FV). Sin embargo, aún no existen estudios científicos sobre el verdadero comportamiento particular de cada una de estas en el país, considerando sus diversos climas. Cada año nuevas tecnologías de mayor eficiencia y menor costo entran al mercado FV. En este sentido, las universidades de las regiones de Lima (PUCP y UNI), Arequipa (UNSA), de Tacna (UNJBG) y de Amazonas (UNTRM) investigarán en conjunto el rendimiento energético, técnico- y socio-económico de sistemas de nuevas tecnologías FV. Este proyecto busca estudiarlas y evaluarlas bajo las condiciones climáticas en el lugar de estudio. Los estudios en aspectos de rendimiento energético también facilitarán la identificación de efectos de degradación. La investigación se realizará a nivel de sistema FV conectado a la red para estudios de rendimiento energético y de modelamiento para la predicción de la producción energética. Estos serán acompañados por estudios a nivel de módulos para la investigación de las propiedades fundamentales de las diferentes tecnologías y como son afectadas por las variables meteorológicas, Finalmente, a partir de los resultados energéticos, se realizará un estudio de los potenciales impactos técnico-socioeconómicos, así como de los beneficios medioambientales que generaría la intervención FV en el lugar de estudio con cada tecnología. Mediante las herramientas de simulación y análisis de datos que se desarrollen, se realizará una estimación de la energía eléctrica generada, así como un estudio de rentabilidad económica.
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