El presente trabajo de investigación presenta el diseño mecánico de un simulador de marcha normal, conformado por un par de mecanismos paralelos de 6 grados de libertad, que trabajan en forma dual. Cada mecanismo está basado en la configuración de una plataforma Stewart-Gough. El diseño incluye todos sus componentes mecánicos, no se incluye en el presente trabajo ni el sistema hidráulico ni el sistema de control. Para el diseño del mecanismo paralelo se utilizó la metodología de tres etapas utilizada por B. Zhang, [Zhang, 2005] y recomendaciones de J. Merlet, [Merlet, 1999]. En una etapa inicial se contempló la investigación de los parámetros de la marcha normal de una persona entre 18 y 45 años, posiciones, velocidades, alcance, movimientos y patologías. Luego se procedió con el desarrollo de la geometría óptima para las dimensiones de las plataformas, para ello se analizó la cinemática inversa del mecanismo y el espacio de trabajo del mismo, siguiendo un proceso iterativo (MATLAB). A continuación se validó los resultados de la geometría óptima con la selección de componentes y diseño mecánico, cálculos de resistencia y análisis en CAD (SOLIDWORK, AUTOCAD). Por último, se elaboraron los planos de fabricación, ensamble y despiece, así mismo se evaluaron los costos directos e indirectos del desarrollo, fabricación e implementación del sistema mecánico. El resultado del presente trabajo es el diseño mecánico de dos plataformas con 6 GDL, cuya plataforma móvil puede tener un alcance máximo de ± 400 mm en los ejes X e Y, con una orientación máxima de ± 30°, y máxima carga en cualquier posición y orientación de 700 N perpendicular a la plataforma. Es necesario señalar que tanto el alcance y orientación están vinculados, por lo que los valores antes mencionados de alcance y orientación dependen de la posición y rotación de la plataforma en los demás ejes. El costo estimado que incluye costos directos e indirectos de ambas plataformas es de S/. 99,796.00, que incluye costos de diseño, fabricación y ensamble. / Tesis

El presente trabajo consistió en el diseño del sistema mecánico de un rehabilitador de marcha orientado a la recuperación de la locomoción de niños entre cuatro a doce años de edad, quienes ostentan una mayor capacidad de recuperación motriz al estar en una etapa de desarrollo físico y mental. Esta tesis contempló el diseño mecánico de un mecanismo paralelo tipo hexápodo de notación 6RSS (de seis grados de libertad y de articulaciones R-rotacional, S-esférica y S-esférica), la selección de los componentes, la elaboración de los planos correspondientes y la estimación de los costos de fabricación y adquisición del sistema mecánico del simulador. Para tal fin, se estableció como base de análisis las proyecciones de las fuerzas en los eslabones respecto al plano sagital, donde a través del análisis del equilibrio dinámico de la plataforma se calcularon las fuerzas y torques en los elementos que conforman el rehabilitador. En vista de que, las fuerzas y torques estuvieron en función de las dimensiones de las cadenas cinemáticos del mecanismo, se procedió a determinar dichas medidas mediante iteraciones a través de programas desarrollados con el software Mathcad Prime 1®. Este proceso iterativo se realizó al considerar como parámetros cinemáticos la posición del talón y del dedo pulgar, así como la velocidad y aceleración del pie durante la marcha. Este arreglo de datos fue obtenido de bibliografía especializada, la cual fue almacenada por frames durante el ciclo de la marcha. Por ello, se empleó un factor de conversión de parámetros cinemáticos igual a 0.19, el cual relacionó la velocidad promedio de un adulto, proveniente de los frames, y la velocidad promedio de un niño. Con los resultados del cálculo, se aplicaron las teorías de resistencia de materiales y elementos de máquinas para seleccionar y/o diseñar los componentes. El movimiento rotacional es proporcionado por motores a pasos de gran torque (48 VDC, 6.3 A/fase, 9.1 Nm) los cuales accionan los mecanismos biela manivela de las cadenas cinemáticas. Asimismo, se diseñaron articulaciones esféricas con un ángulo máximo de variación de 59° que permiten abarcar la longitud de paso del rehabilitador. Este equipo fue diseñado para ser utilizado por un niño de un peso máximo de 42 kg. y estatura máxima de 1.50 m. El costo total del rehabilitador ascendió a $ 20500, el cual incluyó los costos de material, ensamble y diseño. / Tesis

En la actualidad se estima que 73 millones de discapacitados necesitan el uso de una silla de ruedas. Además, el 80% de ellos viven en países de bajos recursos, por lo cual les es más difícil conseguir una silla de ruedas eléctrica cuyo precio en el mercado es de $1000 en adelante, aproximadamente 12 veces el costo de una convencional. A pesar de su precio económico, las sillas de ruedas manuales poseen desventajas de eficiencia de impulso aprovechado para el movimiento y sobre exige los músculos del pecho y hombro para lograr el movimiento. Es por lo anterior que este trabajo tiene como objetivo el diseño de un acople mecatrónico para sillas de ruedas convencionales con el fin de automatizarlas. Además, contará con un mando adicional cuyo uso podrá ser alternado con el del joystick para tener una mayor libertad en las manos. De esta forma, el usuario podrá tener una silla de ruedas eléctrica a un costo menor lo cual es conveniente sobre todo en los sectores económicos B y C. El mando adicional mencionado será una banda que sujetará el celular del usuario la cual se pondrá a la altura del abdomen del usuario. El celular enviará la inclinación que posee respecto a los ejes x, y, z por Bluetooth al microcontrolador la cual se traducirá en instrucciones para el movimiento de la silla de ruedas. Al controlarse de esa forma, el usuario ejercitará la zona abdominal, actividad recomendada para rehabilitación. / Tesis

El tema central de la tesis es el estudio del comportamiento mecánico de laminados simétricos compuestos de una matriz de poliéster isoftálica reforzada con fibras de vidrio, y analizar la influencia de la orientación de las fibras debido al comportamiento anisotrópico que estas presentan. Para lograr este objetivo, se identificaron los parámetros necesarios para caracterizar el material en estudio, luego se fabricaron las probetas del material, se elaboró un modelo matemático orientado a la caracterización de este y se validó el modelo mediante ensayos mecánicos de tracción y flexión. Finalmente se usó el método de los elementos finitos usando el ANSYS Mechanical APDL 14.5 para comprobar resultados. Se analizaron los resultados obtenidos y la influencia de la orientación de las fibras de vidrio dentro del laminado. Se encontró que cuando los laminados son sometidos a tracción los parámetros hallados para caracterizar el material son suficientes para poder predecir el comportamiento del laminado, debido a que los resultados por el modelo matemático y el método de elementos finitos son iguales y conservadores con respecto a los valores hallados experimentalmente, sin embargo cuando los laminados están sometidos a flexión se encontró que el modelo elaborado es limitado y se necesita hallar parámetros adicionales para poder predecir el comportamiento del material. / Tesis

El presente documento detalla la variación de las condiciones de trabajo que se obtiene al modificar la geometría de las vías de agua de las brocas de perforación diamantinas, las cuales son utilizadas como herramientas de corte durante los procesos de perforación. En la primera etapa de la investigación, el análisis de la problemática se realiza mediante simulaciones numéricas, siendo el alcance la comparación de las características fluido-dinámicas del flujo de enfriamiento tanto de las brocas con vías de agua estándar (radiales), como de las brocas con las vías de agua modificada (con un ángulo de inclinación). Posteriormente, con el objetivo de probar el desempeño de las brocas y el desgaste que se presenta en cada geometría, se realizaron ensayos experimentales (ensayos de perforación) en las instalaciones de la empresa Boyles Bros Diamantina. En esta etapa, es importante mencionar que la empresa dispuso de una máquina de perforación y de un área de sus instalaciones para el desarrollo de las pruebas experimentales. Finalmente, según los resultados obtenidos, se logra verificar que la modificación de la geometría de vías de agua influye en el desempeño de la broca de perforación de manera positiva. En el caso de la simulación numérica se observa un desarrollo del fluido más eficiente, con vectores de velocidad de mayor magnitud y con zonas de intensidad de turbulencia más uniformes, lo cual se traduce en una mejor capacidad de enfriamiento de la broca de perforación. En cuanto a los resultados de los ensayos experimentales, se observó una reducción aproximada del desgaste de la corona de 54 % durante los primeros 25 metros de perforación, así como un menor desgaste del casquillo de acero producto de una mejor evacuación de detritos (conglomerado de partículas rocosas y partículas de la matriz de la broca). Estos resultados demuestran que el diseño propuesto de vías de agua inclinadas es una alternativa viable con grandes beneficios, pues proporciona una mayor eficiencia en la capacidad de enfriamiento, y reduce tanto el calentamiento de la broca como la ductilidad de la matriz metálica, lo que en consecuencia permite disminuir las posibilidades de desgaste prematuro de la matriz y del casquillo de acero, lográndose mayores metrajes de perforación. / Tesis

En el presente trabajo se desarrolla un procedimiento general para el an alisis din amico de estructuras usando m etodos num ericos. Se usa el M etodo de los Ele- mentos Finitos (MEF) para la discretizaci on espacial del dominio de la estructura y los m etodos de superposici on modal, integraci on expl cita e integraci on impl cita para la integraci on en el dominio del tiempo de las ecuaciones que gobiernan la respuesta din amica de la estructura provenientes del MEF. Se realiza un repaso de los m etodos anal ticos para el an alisis de sistemas de un grado de libertad y del m etodo de los elementos nitos, de niendo los par ametros m as importantes a ser usados en la programaci on de los c odigos o en el uso de programas de simulaci on comerciales. Las caracter sticas m as representativas de cada operador de integraci on son presentadas, as como los par ametros de decisi on entre uno y otro m etodo. El procedimiento propuesto se aplica a un problema de din amica estructural de dos maneras: mediante la programaci on de un c odigo de MEF en MatLab y mediante la simulaci on del mismo problema usando el programa comercial ANSYS R14, en am- bos casos se indica como se introducen los par ametros necesarios para el an alisis. Los resultados de estas simulaciones son comparados con los resultados obtenidos por medio de las t ecnicas anal ticas cl asicas y con los resultados indicados en la biblio- graf a. La evaluaci on de los resultados muestra las caracter sticas m as importantes de cada m etodo como es la sensibilidad al paso de tiempo en el caso de integraci on directa y la elecci on del n umero de modos de vibraci on en el caso de superposici on modal. Los resultados obtenidos mediante las simulaciones concuerdan con los de la bibliograf a, demostrando as que el MEF es una herramienta con able en tanto se controlen adecuadamente los par ametros de cada fase del an alisis. / Tesis

El presente trabajo consiste en el modelado y simulación de un motor turbo-jet capaz de producir 300N de empuje para uso aeronáutico. Se inició estudiando los principios de funcionamiento de dichos motores y se levantó información sobre la tecnología y ciencia actual relacionada al tema propuesto. En dicha búsqueda se identificó una falta de bibliografía local a nivel de pregrado. Ante esto y con miras a fomentar los estudios relacionados con la industria aeronáutica en el país, en el presente estudio se desarrolla el modelado y simulación de un motor turbo-jet de 300N para uso aeronáutico con componentes existentes en el mercado. Si bien este tipo de motor no es nuevo, fueron analizados cada uno de los componentes del motor turbo-jet, interrelacionando sus parámetros termodinámicos, a fin de obtener un modelo global que describa el comportamiento del motor. Además, el modelo fue implementado en Matlab y evaluado en sus límites operacionales. Los resultados de esta simulación presentan la sensibilidad de los parámetros de desempeño del motor (empuje, potencia y eficiencia) ante variaciones de la velocidad de ingreso de aire en la boquilla de admisión y la temperatura de los gases de combustión a la entrada de la turbina, considerando una altitud de 1000 m.s.n.m. Los resultados confirman que es factible obtener un empuje de 300N bajo las condiciones evaluadas. Posteriormente, se evaluó un análisis transitorio del funcionamiento del motor utilizando la herramienta Simulink. En dicho análisis, se estudió el comportamiento desde que el motor parte del reposo hasta que alcanzó un número Mach de 0,3 a 100 m.s.n.m. Esta simulación confirmó la capacidad del motor de llegar a dichas condiciones de operación; además, se identificó la necesidad de un sistema de arranque para la puesta en marcha del motor. En el capítulo 1, se aborda los fundamentos sobre el principio de funcionamiento, las bases termodinámicas y los sensores a emplear. En capítulo 2, se presenta el estado del arte actual. Posteriormente, en el capítulo 3, se realiza el modelo termodinámico del motor de interés, y se propone un cálculo ejemplo. Finalmente, en el capítulo 5, se presenta el comportamiento de los parámetros termodinámicos del motor turbo-jet. / Tesis

El trabajo de la presente tesis estará enfocado en diseñar un simulador de marcha del tipo pie-plataforma móvil accionado por tres actuadores para que el niño de 6 a 12 años de edad se entrene en el gesto de caminar. Asimismo, se espera que con los resultados de este trabajo se facilite disponer constructivamente de un simulador de marcha como herramienta en la práctica terapéutica de rehabilitación de niños con discapacidades locomotoras en sus miembros inferiores. / Tesis

Los estudiantes de ahora, denominados como nativos digitales o Generación N, están muy familiarizados con la tecnología que nos aborda día a día y las aplicaciones on line que ofrece la denominada Web 2.0, mostrando un mayor interés por aprender con un nuevo estilo que va acorde con los tiempos que viven. El uso de los medios digitales en los centros educativos es esencial para reducir la brecha digital. ―…La tecnología ha eliminado ya (o está cerca de hacerlo) la mayoría de las barreras tradicionales, al generalizarse el acceso (al menos en los países desarrollados) a elementos clave tales como ordenadores personales o accesos de banda ancha a Internet. Por supuesto, el mero hecho de disponer de las tecnologías necesarias no se traducirá de forma automática en una mejora de los resultados y eso justamente (conseguir una mejora sustancial de los resultados de los procesos educativos) parece una de las principales tareas aún pendientes en lo relativo a las aplicaciones de las TICs en la Educación‖ (Telefónica, 2010). Por ello, existen diferentes esfuerzos por facilitar este proceso e incidir en su uso como un medio facilitador del aprendizaje. Uno de ellos es enseñar a usar un software educativo en determinado tema o unidad didáctica de su programación anual, más aún enseñar cómo seleccionar las aplicaciones on line a usar y cuándo y cómo usarlas en su sesión de aprendizaje. En tal sentido, esta investigación está orientada a la evaluación del rendimiento académico y de la presencia social y cognitiva usando un modelo E-learning 2.0 para nativos digitales. El presente informe se divide en ocho capítulos. En el primero nos muestra una breve mirada sobre el problema tratado. Evaluación del rendimiento académico y de la presencia social y cognitiva en estudiantes de nivel secundaria usando un modelo E-learning 2.0 para nativos digitales 11 El capítulo segundo nos muestra la descripción detallada de la problemática, haciendo un diagnóstico integral de la situación real en el nivel de educación secundaria; luego se determinan los objetivos. En el capítulo tercero se presenta el marco conceptual donde se realiza una exposición de conceptos que se desarrollan en los capítulos siguientes. En el capítulo cuarto se revisa el estado de arte de la investigación. En el capítulo quinto, se presenta el marco teórico que orienta y sustenta el trabajo de investigación. Se da a conocer la presencia social en el contexto educativo, así como también la presencia cognitiva y el rendimiento académico. Además, trata sobre el aprendizaje por descubrimiento y el aprendizaje y la adquisición de capacidades. Así mismo se plantea y especifica los detalles del modelo E-learning 2.0 para nativos digitales que se usará con toda la secuencia de pasos a considerar y se plantea el modelo conceptual e Hipótesis. En el capítulo sexto, se revisa con más detalle la investigación. Se describe el diseño de la investigación utilizada con la muestra, se expone la planificación, se informa del sistema de variables e indicadores, se presenta el instrumento para la recolección de datos, el procesamiento estadístico de datos, el tiempo y proceso de experimentación, así como el tratamiento de grupos en esta investigación cuasi experimental. En el capítulo sétimo, se describe los procedimientos estadísticos y análisis que se han desarrollado con los resultados obtenidos en el experimento para cada hipótesis de la investigación; para luego dar las conclusiones a partir de los resultados del trabajo experimental realizado. En el capítulo octavo, se presenta las conclusiones que se ha obtenido del desarrollo del presente trabajo y, de la misma forma, se plantea recomendaciones para trabajos futuros. / Tesis

Los siniestros que se han presentado en los sistemas de transporte del yacimiento de gas en Camisea - Perú, evidencian la alta susceptibilidad de los ductos de presentar fallas durante el servicio, lo cual exige la urgente necesidad de estudiar los fenómenos físicos que envuelven a este tipo de fallas y proponer soluciones ingenieriles. Por ello, el presente trabajo tiene como objetivo el desarrollo de un modelo basado en normas internacionales y simulación numérica para la evaluación del fenómeno de fractura en tuberías soldadas de gasoductos. Para lograr el cumplimiento del objetivo planteado, inicialmente se realiza el estudio del estado de la cuestión de la mecánica de la fractura para el análisis del comportamiento de fisuras y de los procedimientos de evaluación de gasoductos en servicio. A continuación, se procede a analizar el comportamiento de fisuras superficiales en tuberías considerando diferentes ubicaciones (interior y exterior) y orientaciones (axial y transversal) de las mismas. Luego, se evalúa las particularidades que caracterizan a una unión soldada, identificando a las tensiones residuales como la particularidad más influyente en el comportamiento de una fisura. Posteriormente, se realiza simulaciones para evaluar el comportamiento a la fractura en tuberías soldadas mediante la determinación de factor de intensidad de tensiones. Los resultados obtenidos por simulación son comparados con resultados de métodos analíticos. Finalmente, se emplea procedimientos propuestos por el estándar API 579 para evaluar la integridad estructural de un caso de estudio construido a partir de información técnica del primer incidente de falla ocurrido en la línea de transporte de LGN del proyecto de Camisea, donde los resultados de la evaluación indican que si una carga variable, producto de la fluctuación de la presión y del desalineamiento de la tubería, alcanza los 1.48 (105) ciclos, una fisura inicial de 0.9 mm lograría la penetración completa del espesor de pared del componente. / Tesis