O presente estudo objetivou a caracterização hidrogeoquímica ao longo da bacia de drenagem do rio Sorocaba - São Paulo, em cinco estações de amostragens, localizadas desde a região de nascentes, estação S5- Ibiúna, passando por áreas com maior influencia urbana e agrícola (S4 - Votarantim, S3 - Itavuvu e S2 - Tatuí), até a foz da bacia em estudo, S1 - Laranjal Paulista, utilizando-se modelos de transporte de materiais nas fases dissolvidas e particuladas. Para tal, foram realizadas coletas ao longo de 18 meses, de amostras de águas fluviais, pluviais, sedimento fino em suspensão (FSS) e dos principais tipos solos integrantes da bacia. Importantes parâmetros físico-quimicos e a caracterização das cargas dissolvida e particulada foram determinados. As características hidroquímicas das águas fluviais mostraram que as espécies químicas SiO2, Ca2+, Mg2+, K+, HCO3- e TDS indicaram possíveis aportes difusos e as espécies Na+, Cl-, SO42-, PO43-, NH4+ e NO3-indicaram origens pontuais. O elemento químico dissolvido que mais contribuiu no transporte específico fluvial junto à foz do rio Sorocaba (S1- Laranjal Paulista), foi o Na+ para os cátions (24,25, kg km-2 d-1) e para os ânions foi o HCO3- com 53,97 kg km-2 d-1. Já no transporte pluvial o Ca2+ foi a espécie química que apresentou maior contribuição na carga do rio com 54,89 %. Com relação ao material particulado, representada pelo FSS, o transporte específico variou de 22,68 a 55,70 t km-2 a-1, desde a região das nascentes até a foz, respectivamente. O rio Sorocaba foi classificado como médio transportador de sedimento fino em suspensão e a erosão mecânica foi de 37,88 m.Ma-1 / This study aimed to characterize the hydrogeochemical along the Sorocaba river basin (SP), in five sampling stations, located from the headwaters region, S5-Ibiúna station, passing through areas with higher urban and agricultural influences (S4 - Votorantim, S3 - Itavuvu and S2 and Tatuí, to the mouth of the basin under study, S1 - Laranjal Paulista, using models of transport on dissolved and particulate phases. Samples of river water, pluvial, fine suspended sediment (FSS) and the main soils types were collected over 18 months. Important physico-chemical characterization of dissolved and particulate loads were determined. The hydrochemical features of the river water showed that the chemical species SiO2, Ca2 +, Mg2+, K +, HCO3-and TDS indicated possible diffuse contributions and species Na +, Cl-, SO42-, PO43-, NH4+ and NO3-indicated origin contributions. The dissolved chemical element who more contributed in transport dissolved specific in S1-Laranjal Paulista), was Na+ for cations, with 24,25 kg km-2 d-1 and for anions was HCO3- with 53.97 kg km-2 d-1. In the rain Ca2+ was the chemical species with the highest contribution to the river load with 54.89%. The suspended particulate matter, represented by the FSS, the specific transport ranged from 22.68 to 55.70 t km-2 a-1, from the region of the headwaters to the mouth, respectively. The river was classified as medium transporting fine sediment in suspension and the mechanical erosion was the 37.88 m .Ma-1

O mercúrio (Hg) é um metal não essencial, encontrado em diferentes formas químicas, com propriedades bastante diferentes. Entretanto, todas são tóxicas e capazes de alterar inúmeras vias metabólicas. Dentre os efeitos tóxicos da exposição ao Hg, tem grande relevância a toxicidade sobre os tecidos renal, cerebral e hepático. Os principais efeitos nefrotóxicos decorrentes da exposição ao Hg têm sido atribuídos ao estresse oxidativo e produção de espécies reativas do oxigênio (ROS), além de causar danos no metabolismo mitocondrial, alterando a funcionalidade da membrana celular e a polaridade tubular renal. As formas orgânicas do Hg apresentam efeitos tóxicos sobre o sistema nervoso central (SNC), com a capacidade de induzir sérios danos ao desenvolvimento neurológico, tais como deficiências na fala, hiperatividade, dificuldade de concentração e até mesmo desordens semelhantes ao autismo. No tecido hepático, os principais efeitos tóxicos ocorrem por alterações no ciclo entero-hepático, processo-chave na excreção do mercúrio. A exposição aos metais, de uma maneira geral, ativa um mecanismo que modifica a produção alterada de proteínas na tentativa de manter a homeostase e de proteger ou reparar macromoléculas que são alvos diretos ou indiretos de xenobióticos. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar, por meio de mapas bidimensionais, o perfil de expressão de proteínas em amostras fígado, cérebro e rim de ratos expostos a diferentes espécies de mercúrio (inorgânico, metilmercúrio e etilmercúrio) comparados aos seus respectivos controles, utilizando a plataforma clássica de análise proteômica (2DE e MS). Observou-se que a exposição às diferentes formas de Hg modificou a expressão de 139 proteínas, sendo 22 em células cerebrais, 19 em células do tecido renal, e 27 em células do tecido hepático. Dentre as proteínas diferencialmente expressas, destacaram-se àquelas relacionadas diretamente ao estresse oxidativo, nos tecidos hepático e renal e relacionadas à homeostase do Ca+2 e à regulação de glutamato na fenda sináptica, no tecido cerebral. Este estudo demonstrou que todas as formas de Hg, promoveram mudanças no perfil protéico em todos os tecidos e, muitas proteínas alteradas, corroboram com os mecanismos de ação do Hg, já previstos na literatura / Mercury (Hg) is not essential metal found in various chemical species with different properties, but all are toxic and can alter numerous metabolic pathways. Among the toxic effects of exposure to mercury, it has great relevance to toxicity on the kidneys, brain and liver tissues. The main nephrotoxic effects from exposure to mercury have been attributed to oxidative stress and production of reactive oxygen species (ROS), in addition to causing damage to mitochondrial metabolism by changing the functionality of the cell membrane and renal tubular polarity. The organic Hg forms present toxic effects on the central nervous system (CNS), with the ability to induce serious damage in the neurological deficiencies such as in speech, hyperactivity, difficulty concentrating and even disorder similar to autism. In liver tissue, the major toxic effects occur by changes in the enterohepatic cycle, key process excretion of mercury. Exposure to metals, in general, activates a mechanism which changes the production of proteins in an attempt to maintain homeostasis and to protect or repair macromolecules that are direct targets or indirect xenobiotics. In this sense, the aim of this study was to evaluate, by means of two-dimensional maps, protein expression\'profiles in liver, brain and kidney samples of rats exposed to different species of mercury (inorganic, methylmercury and ethylmercury) compared to their respective controls, using the classic platform for proteomic analysis (2DE and MS). It was observed that exposure to different forms of Hg modified expression of 139 proteins, 22 in brain cells 19 in kidney tissue cells, and 27 in the hepatic tissue cells. Among the differentially expressed proteins, they stood out to those directly related to oxidative stress in the liver and kidney tissues and related to homeostasis of Ca2+ and glutamate regulation in the synaptic cleft, the brain tissue. This study demonstrated that all Hg forms modified the protein profile in all tissues, and many altered proteins, corroborate the Hg mechanisms of action, as provided in the literature.

En la medicina de rehabilitación, los mecanismos paralelos del tipo plataforma de Stewart-Gough están siendo usados para la rehabilitación de tobillo de pacientes con discapacidad. El movimiento de la plataforma debe simular o seguir, de manera precisa, a los movimientos de un tobillo al querer caminar o ponerse de pie. Por lo tanto, como parte de un proyecto que tiene como finalidad recrear la trayectoria recorrida por el conjunto tobillo-pie durante la marcha, este trabajo de tesis se enfoca en el diseño e implementación del sistema de control de la cinemática de una plataforma Stewart-Gough. Para lograr posicionar de manera exacta y precisa la plataforma en una posición y orientación dada, primero, fue necesario hallar un modelo aproximando de los actuadores de la plataforma. Con los modelos hallados se simuló el comportamiento de los actuadores, y al comparar los resultados de estas simulaciones con los datos reales se obtuvieron errores menores al 1%. El control diseñado para cada actuador se basa en una topología de lazo con retroalimentación negativa, cuyo algoritmo de control es un PID (proporcional – integral - derivativo). Sin embargo, dado que los modelos obtenidos no eran lineales, no era posible usar técnicas de sintonización para algoritmos PID convencionales. Por lo cual fue necesario derivar una ecuación que relaciona los parámetros del algoritmo con el tiempo de establecimiento deseado y el modelo de los actuadores. Finalmente, con el sistema de control implementado el microprocesador XS1-L1, de procesamiento multi-hilo, se logró obtener errores dentro del rango de movimiento de un tobillo (3% en una marcha normal, y tiempos de establecimiento para cada actuador con error ± 0.5 segundos con respecto al tiempo deseado. / Tesis

En el presente documento de tesis se desarrolla un sistema de control para la manipulación y planificación de trayectorias de un robot de cinco grados de libertad. Este robot que ha sido fabricado por la Maestría de Ingeniería Mecatrónica de la Pontificia Universidad Católica del Perú, forma parte de un proyecto multidisciplinario que busca desarrollar un sistema robótico capaz de ser utilizado para pruebas dinámicas y cinemáticas en este área. En el mencionado proyecto se realizó el diseño mecánico correspondiente al brazo robótico, que incluyó el dimensionamiento y posterior fabricación de cada uno de los eslabones. En la parte electrónica, se dimensionó y adquirió motores con encoders que permitirían obtener señales de posición y dar movimiento a los eslabones. Con toda la información adquirida a través de los dimensionamientos y ensayos mecánico-eléctricos, se logró generar modelos matemáticos de función de transferencia de motores para el diseño del control discreto. Usando estas funciones de transferencia, se implementó un sistema de control distribuido basado en la implementación de un algoritmo PD que permite el control angular de los motores con 5 microcontroladores comunicados en protocolo I2C.Las referencias para cada control de lazo cerrado, son generadas desde una interfaz que tiene internamente un generador de referencias y enviadas por protocolo serial al microcontrolador maestro. Este generador tiene un funcionamiento basado en modelos cinemáticos que toma como principio los algoritmos de cinemática directa e inversa para la generación de trayectorias. Finalmente, el sistema es comandado por un usuario que podrá definir el punto final de la trayectoria del brazo en coordenadas X, Y, Z. Además, el usuario podrá realizar control individual de cada uno de los eslabones y observar los valores de posición X, Y, Z en tiempo real mediante gráficas y valores. / Tesis

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

En este proyecto se realizó el diseño mecánico de una cabina para el desarrollo de un simulador de vuelo. El simulador de vuelo consiste en un sistema que emule los movimientos de una aeronave y el manejo de ésta por parte de un piloto. Para ello, se planteó desarrollar un mecanismo paralelo de 6 GDL para emular los movimientos de la aeronave y diseñar una cabina en el que se encuentre el piloto y desde el cual éste pueda interactuar con el simulador. El diseño de la cabina se llevó a cabo siguiendo la metodología que se da en la norma VDI 2225, para lo cual se plantearon diferentes alternativas que permitieron seleccionar los componentes que debe de haber en la cabina para el entrenamiento del piloto. De acuerdo con los componentes seleccionados se realizó el diseño de los soportes necesarios, los cuales consistieron en un soporte para los monitores del sistema visual y un panel de instrumentos. Los cálculos de resistencia de la cabina se realizaron analíticamente usando modelos matemáticos simplificados y con la ayuda de un software de elementos finitos. Se realizaron los cálculos de esfuerzos de la cabina desde un sistema de referencia no inercial debido al movimiento acelerado de la cabina, en el que fue necesario agregar las fuerzas y momentos inerciales. El cálculo por elementos finitos se realizó usando el software ANSYS. De esta manera se determinó que los esfuerzos en la cabina debido a las aceleraciones máximas dadas por el mecanismo paralelo son menores a los admisibles, por lo que no fallará para estas condiciones de trabajo. Se decidió usar plástico reforzado en fibra de vidrio como material de la cabina. Este es un material compuesto cuyas propiedades mecánicas se determinaron usando la norma británica BS 4994. Por otra parte, los soportes serán hechos de acero estructural ASTM A36. Finalmente se realizó una estimación de costos de la cabina en el que el costo total resultó S/.12,727. / Tesis

En el presente trabajo se diseñó un prototipo de brazo robótica háptico teleoperado de 4 grados de libertad para la exploración marina hasta una profundidad máxima de 500m. Se diseñó el brazo robótica esclavo en un software de diseño, se analizó la estática y dinámica de dicho robot y se realizaron análisis de esfuerzos en los principales componentes. El robot tendrá un alcance máximo de 900mm y contará con sensores de posicionamiento y fuerza para el control de posición y fuerza. Además el brazo robótico contará con una cámara cerca al efector final con el motivo de tener una mejor visión para el operador. El trabajo incluye también el diseño del manipulador maestro que será controlado por el operador y que incluirá una realimentación de fuerza (force feedback). Se escogieron los motores y controladores indicados para el correcto funcionamiento del robot así como el tipo de comunicación que tendrá el robot con el computador. En el primer capítulo se presentará la problemática actual de los manipuladores robóticos submarinos, los cuales en su mayoría son hidráulicos y el costo de operación de dichos robots son altos. En el segundo capítulo se mencionarán los requerimientos físicos-mecánicos, requerimientos electrónicos y requerimientos de control del robot. Además se presentará el concepto de solución del sistema mecatrónico que será una alternativa de solución a la problemática presentada. En el tercer capítulo presentará el sistema mecatrónico completo. Se explicará el diagrama de funcionamiento del sistema mecatrónico, los sensores y actuadores presentes en el trabajo, planos de ensamble de los manipuladores, diagramas de circuitos y el diagrama de control del sistema mecatrónico. En el cuarto capítulo se presentará el presupuesto total del proyecto, el cual incluirá el presupuesto de los componentes mecánicos y electrónicos. Por último en el quinto capítulo se presentarán las conclusiones obtenidas del proyecto. / Tesis

El desarrollo de prótesis de mano ha ido mejorando en los años recientes. Además de las prótesis mecánicas - funcionales , ahora se desarrollan prótesis de tipo mioeléctricas y biónicas. Sin embargo, los usuarios de prótesis aún presentan dificultades en controlar de manera óptima su prótesis. Ello se debe a que las prótesis mioeléctricas actuales poseen sistemas de control embebido donde las etapas de sensado y actuación ocurren ajenas a la participación del usuario, siendo propias de la prótesis. De manera que el usuario no opera su prótesis con la destreza que debiera pues no existe un sistema de retroalimentación háptico que le permita notar la cantidad de fuerza que se encuentra aplicando, o detectar si el objeto que está sujetando se esta deslizando. En este contexto, la presente tesis desarrolla el diseño de un sistema de retroalimentación háptico para una prótesis mioeléctrica transradial de miembro superior que permita al usuario obtener la sensación de fuerza y deslizamiento para así controlar con mayor destreza su prótesis de mano. En el presente documento se describe el sistema mecatrónico diseñado. El sistema cuenta con tres unidades mecanotáctiles para la transmisión de sensación de fuerza, y una unidad vibrotáctil para transmitir la sensación de deslizamiento. El dispositivo completo es diseñado para ir colocado en el antebrazo del usuario de prótesis de mano. Con el fin de validar el diseño de la estructura, se realiza una simulación por elementos finitos y se prueba el funcionamiento del sensor de fuerza, así como de la unidad vibrotáctil sobre personas. Con los resultados satisfactorios obtenidos, se puede concluir que se consigue un diseño de sistema de retroalimentación háptico para prótesis mioeléctrica transradial capaz de transmitir al usuario las sensaciones de fuerza y deslizamiento con un Costo de diseño de S/ 10 800; y un Costo de fabricación de S/ 2281,70. / Tesis

El presente trabajo muestra el diseño de un mecanismo paralelo del tipo plataforma de seis grados de libertad y apoyos móviles que puede ser utilizado en un simulador de automóviles para el entrenamiento de conductores en nuestro país. El objetivo está centrado en lograr el diseño mecánico dejando pase a futuras investigaciones como el análisis de simulación mecánica, el diseño del sistema de control del mismo, entre otros que puedan complementar y optimizar el diseño de un simulador de manejo automatizado. A diferencia de muchos mecanismos utilizados para esta aplicación (tales como las plataformas Stewart Gough), este sistema no cuenta con actuadores de longitud variable, sino con barras de longitud constante cuyos apoyos en la base deslizan sobre rieles circulares. Para poder desarrollar este trabajo, se realizó una revisión de los fundamentos teóricos y el estado de la tecnología de los mecanismos en general, los robots paralelos y su aplicación hacia los simuladores de manejo. También se utilizaron investigaciones anteriores que analizaron el espacio de trabajo de este tipo de plataformas de barras que deslizan sobre un riel circular. Esta información fue de vital importancia para lograr el diseño conceptual pues brindó los requerimientos de movimiento que los simuladores de manejo poseen. A partir de ello se pudieron diseñar cada uno de los componentes del sistema de modo que puedan resistir los movimientos y cargas de la plataforma considerando sobre ella una carga de hasta 250 kg, la cual representa la masa de una persona y la de una estructura o cabina en donde ella pueda ubicarse. Este tipo de mecanismo es una buena alternativa para los simuladores porque logran incrementar el espacio de trabajo hasta 1,6 veces respecto a las plataformas convencionales como la Stewart Gough; además, su movimiento giratorio es menos restringido. Por otro lado, la utilización de un simulador para entrenamiento de conductores en nuestro país sería una buena alternativa frente a los peligros e inseguridad que enfrentan quienes conducen por primera vez, sobre todo en nuestra capital. / Tesis

La presente tesis tiene por objetivo la elaboración de un algoritmo para el análisis cinemático inverso de mecanismos en el espacio, el cual abarcar mecanismos clásicos y mecanismos empleados en la actualidad, tales como brazos robóticos. Con el fin de realizar el análisis cinemático de diversos mecanismos usando el mismo algoritmo, se plantea el uso de un método iterativo para la evaluación de las ecuaciones de movimiento. En este proceso se usan los parámetros de Euler como sistema de coordenadas generalizadas, así como la pseudo-inversión para la resolución de la inversión del jacobiano y el método de Newton-Raphson como método de minimización. Además, se presenta una librería de juntas para el modelamiento de diferentes tipos de juntas entre eslabones, permitiendo el estudio de diversos mecanismos. El algoritmo se implementa en el programa de Matlab, emplea archivos tipo texto para el ingreso de información y ofrece una interfaz tipo GUI para la obtención de diversas gráficas requeridas por el usuario. Durante la elaboración del algoritmo se presentaron dificultades en la eliminación de restricciones redundantes y evasión de singularidades del mecanismo, en específico en mecanismos contenidos en un plano. Esta dificultad fue superada empleando modelos depurados por parte del usuario. Para la validación del algoritmo se desarrollaron dos ejemplos de aplicación, un mecanismo clásico Biela-Manivela-Corredera y un brazo robótico tipo esférico. Los resultados obtenidos en estos ejemplos usando el algoritmo implementado y los obtenidos por otros autores son similares, apreciándose una adecuada correspondencia en los valores de posición, velocidad y aceleración. El algoritmo elaborado e implementado presenta subrutinas específicas y una librería de juntas que pueden ser empleados en un programa para el análisis cinemático y dinámico de mecanismos espaciales a ser desarrollado en un futuro. / Tesis