En la actualidad, se emplean sistemas destinados a la carga de grandes volúmenes en espacios determinados con la finalidad de ordenar, mover, sujetar o ensamblar objetos. En caso de objetos en pequeños talleres, almacenes o habitaciones, la mayoría de veces, la acción de carga es asumida por el usuario, debido a que el peso es relativamente ligero y una o varias personas pueden realizar esta acción. Esto conlleva a sobresfuerzos en el operario durante la acción de carga, uso innecesario de tiempo y recurso humano. Por otro lado, los dispositivos de carga usados actualmente ocupan espacios considerables. Por ello, se propuso el diseño de un sistema mecatrónico con tres grados de libertad basada en cables y controlada por dispositivo móvil: GM-LK. Este sistema es capaz de mover una carga máxima de 50 kg a lo largo de un área flexible, previamente determinada por el operario, de hasta 16 m2; el movimiento de la carga será controlada por el usuario a través de una interfaz gráfica desarrollada para tablets o smartphones. La interfaz mostrará la disposición de los elementos del sistema, distribuidos en el área útil de carga, de modo que el usuario se oriente, es decir, tenga una visión general del espacio de trabajo para decidir la posición final del objeto. El sistema consiste en 4 soportes telescópicos que ejercen presión sobre el piso y el techo para mantenerlos erguidos y estáticos durante su funcionamiento. Dichos soportes se unen mediante cuatro cuerdas que coinciden en el manipulador, el cual se encarga de sujetar y desplazar la carga en las tres direcciones del plano cartesiano dentro del área efectiva. Esta propuesta puede ser instalada en ambientes con un techo de 3m de altura como máximo. El peso de cada soporte es de 9 kg y sus dimensiones de traslado son de 0.18 m x 0.18 m x 1.3 m.

Actualmente, en toda empresa de manufactura se requiere un estricto control de la calidad del producto final; por ello, constantemente, se desea implementar equipos de inspección que proporcionen un mayor detalle sobre las evaluaciones requeridas por el cliente. En el caso de las empresas de manufactura de botellas de vidrio, los controles de calidad deben ser los más rigurosos posibles; debido a que, el producto final tiene contacto directo con el cliente. Los envases de vidrio cuentan con un código en la parte inferior, que los identifica según el número de molde en el cual han sido fabricados. Si bien no se puede detectar el 100% de los tipos de defectos, sí se puede detectar este código con el cual según las evaluaciones realizadas en planta, se puede determinar que durante un periodo de tiempo definido, todos los envases pertenecientes a una moldura en particular, cuentan con defectos. Por ello, la propuesta del proyecto es un equipo que lea el número de molde de los envases en una línea de producción y según los requerimientos de planta se programe el descarte de los envases que cuenten con el número de molde que contengan defectos. El objetivo del proyecto es el diseño de un sistema mecatrónico que minimice la cantidad de posibles filtraciones de envases defectuosos en el empaque enviado al cliente. Esto involucra mitigar los problemas con los clientes y la reducción del alto sobre costo utilizado en personal externo a la empresa que se dedica a la inspección de cada envase dentro de un lote designado como defectuoso.

En la industria de la pesca existen empresas dedicadas a la fabricación de madejas, enrollados de nylon utilizados para la reparación y mantenimiento de las grandes mallas de arrastre. En una de las etapas de fabricación, las madejas son sumergidas en una solución alquitranada mediante inmersión por Bach. A la salida del baño, se deberá remover el excedente de solución en el producto para finalmente llevarlas a un túnel de secado. Una de las empresas dedicadas a la fabricación de madejas realiza la remoción del excedente de alquitrán mediante un escurrido por gravedad, proceso lento y con necesidad de un espacio considerable en la planta. En el presente trabajo se realizó el diseño de un equipo que aproveche la fuerza centrífuga generada por la rotación de cuerpos para remover el excedente de la solución, con la finalidad de reducir el tiempo empleado en el escurrido por gravedad, reducir el espacio utilizado y dejar abierta la posibilidad de la recolección del excedente liberado para que pueda ser utilizado posteriormente. La primera parte de esta tesis describe las madejas y su proceso de fabricación. En este parte también se establecen las condiciones de tiempo y velocidad de centrifugado a partir de datos tomados de equipos análogos en visitas hechas a otras plantas que realizan el mismo trabajo. En el segundo capítulo se explica el funcionamiento del equipo, así como su ciclo de trabajo. Los procesos de carga, ciclo de centrifugado, frenado y descarga. En los capítulos 3 se desarrolla todo el sistema motriz del equipo y en el capítulo 4 se desarrolla todo la estructura que soporte. Para esto, se aplicaron los conceptos fundamentales de la ingeniería para el dimensionado y selección de los componentes y también se consideraron factores como mantenimiento del equipo, posibilidad de un mal manejo del operador y comodidad del mismo. Finalmente se presentan las conclusiones que podemos sacar de la aplicación de este equipo en el proceso de fabricación de la planta y las recomendaciones para su correcto funcionamiento.

La presente tesis comprende el diseño de una máquina centrífuga, la cual posee como objetivo y función principal el aprovechamiento absoluto de las proteínas del suero de leche, mediante la producción del requesón a una humedad relativa cercana al 60%. La máquina ha sido proyectada exclusivamente para el sector rural por lo cual el motor seleccionado es monofásico con una potencia de 1.5 kW, esto se debe a que en muchas zonas rurales no se cuenta con un sistema trifásico, por ello se deja la opción directa para el motor monofásico; por otro lado, la máquina centrífuga es un prototipo, lo que condiciona que su capacidad de trabajo sea baja, esto es de 1kg/hora de requesón. A su vez se ha diseñado lo más compacta posible, por lo cual ocupa un espacio de 1064mm de largo por 500mm de ancho y una altura de 1147mm. El encendido de la máquina será por medio de un tablero de control, en el cual se ha incorporado el cambio de velocidades. Se ha propuesto dos velocidades de trabajo: una baja de 1200 rpm y otra alta de 2600 rpm. La transmisión de potencia se realizará a través de un sistema de poleas y fajas trapezoidales. La máquina cuenta con una canasta rotor en la cual se verterá el suero de leche precalentado y por medio de un filtro se realizará la separación de la precipitación de caseína (requesón), dicha separación se intensificará y se acelerará con la ayuda de la fuerza centrífuga debido a que el rotor estará girando a altas revoluciones (1200 rpm o 2600 rpm). El tiempo de centrifugado es aproximadamente de 20 minutos, tiempo en el cual la máquina estará trabajando sin interrupciones, cerrada en su totalidad. Luego se procederá a apagar la máquina para descargar el requesón obtenido en la canasta rotor, para finalmente vaciar el contenido de manera manual.

El presente trabajo tiene por objetivo el diseño de un dispositivo que permita realizar los ensayos funcionales recomendados según estándares internacionales a los implantes columnares interespinosos. No obstante, dada la complejidad del comportamiento columnar, se restringe a la representación del movimiento de flexoextensión dentro del plano sagital, centrando el diseño en la posibilidad de comparar implantes de manera estandarizada. En este sentido, se presenta un modelo vertebral compuesto por los cuerpos y apófisis superior e inferior con 4 resortes que simulan la rigidez del disco intervertebral. Este modelo es soportado por la estructura del dispositivo que convierte la fuerza axial de la máquina de ensayo en un torque que genera la flexión y extensión requerida. Como primera parte, se realizó la revisión de la fisiología, alteraciones, biomecánica, implantes columnares, dispositivos y protocolos de ensayo para poder elaborar la lista de requerimientos. A pesar de no encontrarse dispositivos, ni estándares especializados en implantes interespinosos, se realizó el diseño en base a las recomendaciones dadas por los estándares ISO y ASTM para ensayos de similar naturaleza. En base a la lista de requerimientos se formularon diversos conceptos solución, de los cuales se escogió la solución más óptima mediante un análisis técnico-económico. El procedimiento de diseño mecánico partió de la geometría recomendada por los estándares. Se necesitó realizar el cálculo geométrico de la posición del cuerpo móvil del dispositivo, para obtener el giro en función al desplazamiento axial de la máquina de ensayo. En base al movimiento generado, se calcularon las reacciones por compresión en los resortes y el implante, y mediante las ecuaciones de equilibrio se pudo obtener la fuerza del actuador axial necesaria y las fuerzas generadas en cada elemento. Posteriormente se calcularon los esfuerzos críticos, verificando cada elemento a fluencia y fatiga, así como las deformaciones permisibles del dispositivo. Finalmente, como resultado del trabajo se obtuvo el diseño del sistema mecánico: formas geométricas y materiales definidos, selección de componentes estandarizados, así como los planos de despiece y ensamble del diseño. El costo total para desarrollar este proyecto se ha estimado en alrededor de USD 4,850, tomando en cuenta los costos de diseño, compra de materiales y componentes, costos de fabricación e imprevistos.

La presente tesis tuvo por objetivo el procedimiento para el diseño y desarrollo de carcasas soldadas para cajas reductoras de ejes paralelos y engranajes cilíndricos. Si bien no se trató a profundidad el tema de los componentes internos de la transmisión, se realizaron cálculos aproximados de resistencia para el dimensionamiento general de los componentes para un caso particular de estudio. Se obtuvieron valores de fuerzas de reacción y dimensiones con lo cual se pudo obtener la geometría básica de la carcasa. A partir de dicha geometría se procedió a realizar una serie de análisis por elementos finitos buscando mitigar esfuerzos más altos y reduciendo áreas del diseño básico que no trabajaban bajo casi ningún esfuerzo. De esta forma se cambió la geometría de la carcasa sin cambiar los parámetros principales, realizando meramente cambios geométricos locales, con la finalidad de transmitir la mayor carga posible. Una vez establecidos los parámetros geométricos principales se procedió a optimizar los espesores, las fuerzas de pre ajuste, el número de tornillos, así como el tamaño de garganta de los cordones de soldadura. De esta forma se obtuvo un factor de seguridad no menor a 2 en cualquier punto de la carcasa, lo que traería consigo una reducción del material. Finalmente, dados los resultados obtenidos en la aplicación particular, se pudo concluir que el procedimiento desarrollado de forma teórica en los capítulos previos puede ser usado como referencia para el diseño de carcasas soldadas para cajas reductoras.

Las estructuras de tensegridad suave están compuestas por elementos flexibles de elastómeros, que cumplen las funciones de piezas de tensión y compresión. También es posible tener elementos elastómeros que se vean afectados por fuerzas magnéticas, al añadir partículas ferromagnéticas a su composición. Esto abre la posibilidad de accionar una estructura de tensegridad blanda a través de fuerzas magnéticas que pueden afectar algunas partes de la misma. La presente tesis desarrolló un prototipo de mecanismo para accionar magnéticamente una estructura lineal de tensegridad blanda. Para lograr este movimiento, en primer lugar, se propuso un movimiento oscilante angular para una estructura de tensegridad lineal, y se estableció la configuración de los elementos de tensión pretensados. A continuación, también se explica en detalle el proceso de fabricación, teniendo en cuenta los cálculos por lotes, las consideraciones del molde y los pasos individuales de la fabricación de elementos de elastómero. Finalmente, se diseñó un mecanismo impulsor para accionar la estructura de tensegridad suave, y también se consideraron los cálculos cinemáticos del mecanismo. / Soft tensegrity structures are composed of compliant elastomer elements that fulfill the roles of tension and compression parts. It is also possible to have elastomer elements that are affected by magnetic forces by adding ferromagnetic particles to their composition. This opens up the possibility to actuate a soft tensegrity structure through magnetic forces that can affect some parts of it. The current thesis developed a mechanism prototype to actuate magnetically a linear soft tensegrity structure. To achieve this actuated movement, first, an angular oscillating movement was proposed for a linear tensegrity structure, and the pre-stressed configuration of tension elements was established. Next, the fabrication process is also explained in detail, considering batch calculations, mold considerations, and the individual steps of the elastomer element fabrications. Finally, a driver mechanism was designed to actuate the soft tensegrity structure, and the kinematic calculations of the mechanism were also considered.

En el mundo existen alrededor de mil millones de personas con algún tipo de discapacidad según lo indica la Organización Mundial de la Salud (World Healt Organization - WHO). Como respuesta a esta necesidad existe una línea de investigación orientada a la salud (física y emocional) que cada vez cobra mayor interés. El presente trabajo sigue esta línea de investigación y propone una integración de un sistema mecatrónico que permita el libre traslado de un lugar a otro a personas que tengan impedimento para el uso de brazos y piernas, y sin necesidad de la ayuda de una segunda persona. Esta solución es basada en un algoritmo que interpreta los movimientos cervicales y los traduce a órdenes de movimiento para una silla de ruedas motorizada, que cuenta además con sensores de obstáculos para facilitar la navegación del usuario; y tiene como propósito generar un sentimiento de autosuficiencia que repercuta positivamente en su salud. Finalmente se presentarán los resultados obtenidos durante la etapa de experimentación que valide la propuesta planteada. / Tesis

La población representada por las personas de edad avanzada cada vez es mayor. Muchos de ellos poseen problemas propios de su edad tales como motrices y cardiacos. Impidiéndoles, según el grado de discapacidad, la accesibilidad tanto a lugares públicos y privados como consecuencia de esa limitación. Es por eso que debido a las razones expuestas, es necesario desarrollar un sistema de asistencia técnica que permita que estas limitaciones en cuanto a la accesibilidad del usuario a cualquier espacio disminuyan. Los objetivos del proyecto son desarrollar un sistema que permita que el usuario se sienta cómodo y seguro al usarlo, posibilite a sus apoderados tener conocimiento de su estado cardiovascular y ayude a subir o bajar escaleras. La presente tesis propone el desarrollo de un sistema mecatrónico de asistencia técnica para las personas de edad avanzada. Para lograr los objetivos expuestos, se establecieron 6 subsistemas. Entre ellos tenemos a los siguientes: El primer subsistema es el de la alimentación con energía eléctrica del diseño mecatrónico. Este permitirá suministrar los valores de tensión y corriente adecuados para los sensores y actuadores utilizados. Luego tenemos al subsistema de interfaz. Este posibilitará que el usuario interactúe con el sistema mecatrónico. El tercer subsistema es el sensado de la frecuencia cardiaca y el posicionamiento satelital. A través de un monitoreo se enviará información por mensaje de texto sobre el estado cardiovascular del usuario. Además, permitirá registrar anomalías que ocurren cuando la frecuencia muestreada es mayor a los 100 bpm o menor a los 60 bpm. Por lo que el sistema diferenciará 3 estados: alta, normal y baja. El posicionamiento satelital permitirá obtener la longitud y latitud de la ubicación de la persona. El cuarto subsistema es el de detección de desniveles. Permitirá que el nivel de sujeción de la andadera se acomode al nivel adecuado, valor cercano a la altura a la que se encuentra la cadera, cuando el usuario suba o baje desniveles. El quinto es el control de los motores del Tri-star. Este mecanismo permitirá que el usuario pueda subir o bajar las escaleras a través del diseño mecatrónico. Finalmente, la función del último subsistema es el del control del frenado. Este permitirá disminuir la velocidad de traslado. El trabajo se presenta en cinco capítulos. El primer capítulo plantea la problemática que afronta el sistema mecatrónico. El segundo capítulo describe los requerimientos del sistema y así mismo explica detalladamente los subsistemas que lo conforman. El tercer capítulo explica el concepto electrónico, mecánico y de control del sistema mecatrónico a través de los sensores, actuadores, planos y diagramas de flujo. El cuarto capítulo presenta el análisis de costo del sistema mecatrónico. Por último, el quinto capítulo muestra las conclusiones que se han obtenido al finalizar este proyecto.

En el presente trabajo se diseñó y se desarrolló una máquina para el exprimido de la fibra de vicuña después del lavado. El exprimido consiste en reducir la cantidad de agua que se tiene en la fibra. La máquina fue diseñada para usarse con fibra de vicuña. Sin embargo, cabe la posibilidad de poder usarse en otras fibras de auquénidos. Para el diseño de la máquina se utiliza la metodología sistemática del diseño según la norma alemana VDI 2221, luego de la etapa de diseño se pasó a la fabricación del prototipo de funcionamiento, en dicho prototipo se realizaron las pruebas de exprimido y se observaron algunos aspectos que mejorar para la fabricación de la maquina final. Sin embargo, cabe mencionar que el prototipo fabricado cumple con todas las exigencias planteadas en el proyecto. El diseño de la máquina se ubica en el marco de las tecnologías apropiadas y está orientada a mejorar el proceso de producción de las comunidades dedicadas a la fibra de vicuña satisfaciendo, también, las necesidades y los requerimientos por estas. Usualmente, estas comunidades no lavan ni exprimen la fibra de vicuña. Sin embargo, si lo hacen, el exprimido es de manera manual lo que lo hace muy trabajoso y complicado debido a lo delicado que es esta. El prototipo diseñado es accionado por energía eléctrica y permite exprimir 5kg/h de fibra de vicuña. El prototipo, de medidas generales, de 840x845x1245 mm es pequeño por lo que lo hace versátil y de fácil transportación. Se espera que este prototipo experimental sea optimizado y sirva para mejorar la calidad de vida de las comunidades andinas dedicadas a este rubro.