Esta tesis tiene como objetivo presentar un nuevo método de clasificación de residuos sólidos urbanos de acuerdo al tipo de material, por medio de sensores capacitivos que medirán la constante dieléctrica y realizarán la clasificación de los desechos. Se realizó un prototipo a escala para comprobar la efectividad clasificatoria del principio propuesto. El otro objetivo de este sistema es desarrollar una plataforma de aprendizaje que permita al alumno aprender los principios básicos de automatización con PLC´s además de familiarizarlo con componentes reales (actuadores y sensores) de uso común en la industria. Se realizó una investigación acerca de los métodos de clasificación más usados en la actualidad, en base a ellos se determinaron los requerimientos básicos que debía cumplir el sistema. Para construir este prototipo fue necesario realizar un diseño mecatrónico integrando conocimientos de las 3 áreas que la componen. (mecánica, electrónica y programación). Después de la construcción del prototipo se realizaron pruebas con estudiantes de ingeniería de esta universidad, demostrando que cualquier persona con conocimientos técnicos básicos es capaz de utilizar este sistema. Además se demostró que la eficiencia de clasificación de los sensores fue aproximadamente del 98%; sin embargo por problemas inherentes al mecanismo del sistema la eficiencia de la recolección fue mucho menor. Basado en las pruebas de este prototipo y la retroalimentación de los estudiantes, se concluyó que la clasificación basada en el principio capacitivo es muy eficiente siempre que se controlen otras variables que afectan el desempeño del sistema como la distancia entre muestra y sensor, el área sensada y el desempeño del sistema de transmisión de movimiento.

El trabajo reportado en esta tesis consiste en diseñar e implementar un sistema de adquisición de dos canales que obtenga las señales mioeléctricas de algunos músculos del antebrazo. Las señales mioeléctricas se obtienen mediante un sistema de adquisición de datos y se acondicionan implementando una secuencia de etapas analógicas que dan tratamiento a la señal en los rangos de amplitud y frecuencia. Se implementó el uso de las interfaces LabVIEW y Matlab para la adquisición y visualización y segmentación de la señal, así como la extracción de características en el dominio del tiempo. LabVIEW es una herramienta gráfica de programación que posee un conjunto de funciones que permiten la adquisición, análisis y control de datos. Se seleccionó esta plataforma ya que utiliza un lenguaje gráfico, el cual consiente en un entorno altamente visual y acciones de control en tiempo relativamente corto, además de que permite el almacenamiento eficiente de los datos extraídos para su posterior análisis. Por otro lado, Matlab es un lenguaje de alto nivel y un entorno interactivo para cálculo numérico, visualización y programación. Usando MATLAB, se pueden analizar los datos, desarrollar algoritmos, y crear modelos y aplicaciones. El lenguaje, las herramientas y funciones incorporadas de matemáticas le permiten explorar múltiples enfoques y llegar a una solución más rápida que con las hojas de cálculo o lenguajes de programación tradicionales. [1] En el capítulo 2 se describe la estructura y el funcionamiento del sistema de adquisición y acondicionamiento de las señales, presentando cada una de las etapas correspondientes de acondicionamiento, así como el diseño completo del sistema de adquisición. Posteriormente se realiza el procesamiento digital de las señales. El capítulo 3 aborda la adquisición y digitalización de los datos mediante la implementación de una tarjeta de adquisición (DAQ) y la herramienta gráfica de programación LabVIEW. Además, se realiza la extracción de características de la señal en el dominio del tiempo utilizando la interfaz Matlab. En el capítulo 4 se realizan las pruebas de adquisición de características y su análisis mediante la obtención de la media y la desviación estándar del conjunto de datos obtenidos para cada secuencia de movimiento realizado. También se generan las gráfica de barras que contienen los elementos o características extraídas de las señales para cada movimiento y canal correspondiente. Finalmente, en el capítulo 5 se registran las comparaciones y el análisis de los datos correspondientes al conjunto gráficas y se presentan las conclusiones y los trabajos a futuro.

La demanda de chirimoya al mercado internacional necesita de una gestión más efectiva de los recursos durante la postcosecha. Consecuentemente, la presente tesis propone el diseño de un sistema mecánico eléctrico para selección de 5tn/día de chirimoyas categoría primera ecotipo Aurora producida por la asociación de agricultores Santa Rosa de Huarochiri. Además, el proyecto comprende la elaboración de diseños de los sistemas desde el ingreso al sistema alimentador hasta la selección final del producto en el sistema seleccionador, la selección de los motores y emplea el código sanitario impuesto por el Food and Drugstore Administration (FDA) requerido por el mercado estadounidense. El diseño genera un impacto favorable en agricultores peruanos y ecuatorianos con una producción a mediana escala de chirimoyas porque cumple con seleccionar el producto adecuado y genera a largo plazo retorno en la inversión. Finalmente la presente tesis está compuesta por cuatro capítulos más la introducción, conclusiones, recomendaciones, referencias y anexos. El primer capítulo comprende el producto y sus variedades, el estado actual de la tecnología y la técnica a emplear; con lo cual se logró determinar la categoría adecuada de chirimoya a emplear en el diseño. El segundo capítulo comprende los conceptos de solución tomando como datos de entrada lo elaborado en el primer capítulo, después de la selección se llevará a cabo el desarrollo de los conceptos preliminares de los cuales se selecciona el mejor de acuerdo a una evaluación técnica y económica; con lo cual se obtuvo el diseño óptimo, que luego es analizado en el siguiente capítulo. En el tercer capítulo se presentan los resultados finales del desarrollo de la solución óptima; en la cual se determina las dimensiones de los elementos críticos como ejes; también se seleccionan los perfiles, los motores, el material que cumple con lo requerido por la FDA y los elementos de transmisión tales como sprockets y cadenas. El cuarto capítulo muestra la lista de planos junto con un análisis de costo; se logró determinar que la producción realizada por la máquina en un día triplica a la producción actual de 1.6Tn que es realizada por 10 personas en un día. Finalmente, las conclusiones muestra el cumplimiento de los objetivos. / Tesis

Ante el auge de los negocios culinarios que se viene dando en el país se presentan nuevas oportunidades de negocio también en el sector industrial. En la búsqueda de obtener las mayores utilidades posibles, automatizar las labores repetitivas llevadas a cabo en restaurantes, comedores, empresas de catering, etc. se presenta como una alternativa viable, ya que permite un gran ahorro en tiempo y dinero y un incremento en la productividad. En este escenario se identificó el proceso de secado de cubiertos posterior al lavado de los mismos como una actividad que demanda tiempo y personal y por ello se plantea su automatización mediante un sistema mecatrónico. El sistema utiliza vibraciones y soplado de aire a baja presión para transportar y secar los cubiertos. Para llevar a cabo estos procesos hace uso de actuadores y sensores. Los actuadores son de dos tipos: moto-vibradores eléctricos para generar las vibraciones y motores universales que accionarán las aspas de ventiladores centrífugos para desplazar el aire hasta la zona de secado. Se cuenta también con un sensor fotoeléctrico de presencia para detectar el paso de los cubiertos al final del proceso y dos sensores de final de carrera. El control se realiza mediante el microcontrolador ATmega8. La máquina está diseñada de acero inoxidable para garantizar la salubridad. Este documento desarrolla en cinco capítulos una descripción del sistema mecatrónico diseñado. Primero se presentará la problemática que motivó al diseño del sistema; luego se detallarán los requerimientos del mismo y se presentará el concepto de solución. El tercer capítulo abarca una descripción detallada del sistema haciendo uso de diagramas y planos. Como cuarto capítulo se presenta un presupuesto inicial para poder realizar un análisis de viabilidad de la implementación del sistema. Finalmente se presentarán las conclusiones obtenidas luego del diseño del sistema mecatrónico. Adicionalmente, se incluyen como anexos planos detallados del sistema, memorias de cálculo y documentación sobre los componentes electrónicos, sensores y actuadores escogidos. / Tesis

La aplicación de redes inalámbricas de sensores para el monitoreo de parámetros físicos como humedad, temperatura, radiación, luminosidad, vibración, concentración de gases contaminantes, entre otros, es útil porque brinda información precisa para el análisis de distintos ecosistemas en estudios de impacto ambiental, investigación biológica y meteorológica. Sin embargo, se observa dos limitaciones en el uso de esta tecnología. Primero, la instalación de los elementos de la red es una ardua tarea en lugares remotos de difícil acceso como cuencas, nevados, lagos, cerros, ríos, entre otros. Segundo, el tiempo de servicio de los sensores está limitado por la capacidad er,ergétiea de sus baterias, su consumo se acelera porque los datos sensados tienen que ser retransmitidos desde los sensores finales hasta el nodo coordinador de la red, el cual es un equipo costoso y que demanda de un suministro eléctrico de mayor potencia. En consecuencia, el mantenimiento de la red se complica y encarece porque el acceso a los dispositivos demanda mucho tiempo al personal. Ante esta problemática, el presente trabajo pr-opone el diseño de un sistema mecatrónico para transportar los sensores hacia lugares de dificil acceso y recopilar inalámbricamente los datos sensados. En efecto, se ha desarrollado un cuadricóptero (vehículo aéreo no tripulado UAV de cuatro motores) con tres subsistemas. El primero sirve para lograr el vuelo autónomo del vehículo, ya que incluye a un controlador autopiloto que tiene grabada una ruta que le indica sobrevolar por puntos de paso señalados por el usuario en un mapa digital. El segundo es un mecanismo que carga los sensores y los distribuye en puntos georreferenciados en el área de estudio. El tercer subsistema recopila la información tomada por los sensores del ambiente, incluye a un microcontrolador, una memoria SD y un módulo de radiofrecuencia. El módulo RF a bordo del vehículo se comunica con cada uno de los sensores en tierra y recibe los datos sensados, los cuales son direccionados por el microcontrolador hacia la memoria SD, así toda la información queda almacenada para su posterior análisis. De esta forma se busca ampliar el uso de los sensores inalámbricos, ya que este vehículo evitaría el esfuerzo físico de los investigadores para ubicarlos en el área de estudio. Además prolongaría el tiempo de servicio de los dispositivos, ya que el alto consumo energético por las constantes retransmisiones ya no sería necesario, debido a que el vehículo se acercará a cada sensor para recoger inalámbricamente los datos de los parámetros sensados. En el capítulo 1 se presenta la problemática en la aplicación de redes inalámbricas de sensores. En el capítulo 2 se presentan las condiciones y requerimientos que el sistema mecatrónico propuesto debe ser capaz de satisfacer y una introducción acerca del modo en que el sistema logrará cumplir tales requerimientos. En el capítulo 3, se detallan los componentes mecánicos, los dispositivos electrónicos de control y potencia, el sistema de comunicación inalámbrico con los sensores remotos; así como la explicación de su funcionamiento a través de ilustraciones, planos y esquemas. En el capítulo 4 se calcula el costo de fabricación del vehículo. En el capítulo 5 se presentan las conclusiones del trabajo de diseño, así como las recomendaciones pertinentes. Finalmente, se ha detallado en los anexos los cálculos de diseño del sistema, el proceso de selección y las especificaciones técnicas de los componentes electrónicos, las cotizaciones para la fabricación del sistema, los planos de despiece y ensamble de los elementos mecánicos. / Tesis

La exploración subacuática se ha venido desarrollando desde ya hace muchos años tanto con fines arqueológicos y científicos como económicos, pues existen gran diversidad de seres vivos, ecosistemas y minerales bajo el agua. En lo que respecta a la arqueología subacuática, esta tiene por objetivo el estudio de elementos históricos que yacen en un medio acuático con el fin de poder reconstruir el pasado o de realizar rescates de elementos de índole histórica. La particularidad de encontrarse en un medio líquido hace que los profesionales recurran a métodos no convencionales tanto por la forma en que estos elementos se conservan como por la accesibilidad que se tiene a estos elementos (gran profundidad bajo el agua). Actualmente en el Perú existe un gran potencial para la exploración marina con fines arqueológicos, aunque aún no se cuenta con equipos de alta gama para dichas labores. Entre algunas zonas de interés para estudio podemos mencionar las Islas Chincha ubicadas a unos 20 km de la costa sur del país, el fondo marino del Callao con embarcaciones de la época colonial, entre otros. Para tales estudios existen diversos métodos de prospección que son de gran ayuda para localizar potenciales regiones con material de estudio importante. De entre los más destacados se puede mencionar el método por Sonar de Barrido Lateral (SSS por las siglas en inglés de Side Scan Sonar) en el que se obtienen imágenes, construidas a partir de lectura de ecos acústicos, del fondo del mar que son posteriormente analizadas e interpretadas por un experto. Para llevar a cabo estos estudios en nuestro país, generalmente se hace uso de navíos de gran tamaño que necesitan de una gran inversión para cada exploración realizada. Por lo tanto, las investigaciones se ven, en parte, limitadas económicamente. Una alternativa a lo mencionado es la intervención de los AUV’s (Autonomous Underwater Vehicle) que vienen siendo desarrollados en diferentes partes del mundo. Esta clase de equipos son más livianos, fáciles de usar (a comparación a los métodos tradicionales) y con un costo menor por exploración. El presente trabajo tiene por objetivo diseñar un prototipo de un AUV que gestione un sistema de navegación, sistema de propulsión e instrumentos de orientación y medición con el objetivo de controlar adecuadamente el movimiento del equipo para poder realizar escaneos del fondo marino mediante un Sonar de Barrido Lateral. A dicho prototipo se le podrá indicar ciertos parámetros para que de forma autónoma se movilice a un área definida cerca a nuestro litoral y pueda realizar inmersiones y exploraciones en las zonas indicadas para luego volver al punto de inicio y entregar los datos recopilados durante la travesía al usuario investigador. Estos datos recopilados podrán ser posteriormente analizados y procesados por un experto para construir imágenes del fondo marino en las cuales se puedan apreciar restos arqueológicos. / Tesis

Este trabajo tiene como objetivo brindar a los usuarios de Tablets una forma más ergonómica de poder utilizar estos dispositivos, la cual evitara principalmente la mala postura al usarlos; así como también permitirá sujetar automáticamente estos dispositivos, detectando al usuario y acomodando la Tablet según la posición de este. El sistema mecatrónico sujetará a la Tablet mediante el uso de un Gel adhesivo hecho de Poliuretano el cual puede sujetar cualquier Tablet del mercado actual. Este Gel será parte de toda una estructura mecánica capaz de rotar en dos ejes, mediante el uso de un servomotor y un motor DC. Se reconocerá la cara del usuario por medio de la cámara de la Tablet, la cual se comunicará de manera inalámbrica con la tarjeta dentro del sistema para mover los motores hasta que la Tablet este en una posición correcta respecto al usuario. Esta tesis está compuesta por 5 capítulos. Primeramente se explicará la problemática a la cual este dispositivo trata de dar solución. En segundo lugar se mencionaran los requerimientos mecatrónicos del sistema; así como, se presentará la solución planteada. Luego se explicará el funcionamiento del dispositivo haciendo uso de un diagrama de bloques; se explicarán que sensores y actuadores que utiliza, también se mostrarán los planos mecánicos y electrónicos del sistema; así como, el diagrama de flujo del programa de control. En cuarto lugar se presentará el presupuesto total para la implementación de este sistema. Finalmente en el 5to capitulo se presentarán las conclusiones de este trabajo. / Tesis

En la actualidad, existe una gran variedad de máquinas que cumplen múltiples funciones y son usadas para facilitarnos en ciertas actividades domésticas permitiéndonos ahorrar tiempo. El separar manualmente pasta según las porciones que se necesita es una actividad tediosa para quien cocina. Además, se invierte tiempo útil y si esto se calcula para un restaurante, también habría perdidas económicas debido a que muchas veces sobra o falta este insumo al momento de atender al cliente. El objetivo principal de este trabajo es el diseño de un sistema mecatronico capaz de separar espagueti en porciones de 100 g. de una manera rápida, sencilla con un mecanismo simple. Con esto, quien prepara los alimentos se ahorrará tiempo. Además, este dispensador puede ser usado en restaurantes, debido a que sería muy útil para los cocineros al tener una cantidad precisa para porciones. El sistema cuenta con un panel de control, 2 sensores (fotointerruptores) y 1 motor DC. A continuación, se detalla el desarrollo mediante 5 capítulos adecuadamente estructurados. - Primer capítulo: se presenta la problemática para la cual el dispensador es la solución a esto. - Segundo capítulo: se mencionan los requerimientos mecánicos y electrónicos del sistema mecatrónico. - Tercer capítulo: se explican el algoritmo de funcionamiento, los componentes electrónicos, los planos mecánicos y el diagrama diseñado. - Cuarto capítulo: se presenta el presupuesto de la máquina. - Quinto capítulo: se presentan las conclusiones, comentarios los cuales son favorables para este sistema mecatrónico. / Tesis

Se puede definir a la arqueología como “la ciencia que se encarga del estudio de los seres humanos y las sociedades del pasado a partir de sus restos materiales” [1] . Entre los restos que se estudian existen los restos materiales, en especial los cerámicos que ofrecen una gran variedad de información acerca del tiempo en que se crearon. En los últimos años, el desarrollo de modelos 3D para estudiar cerámicos ha ayudado a investigadores de diferentes culturas, pero la mayoría de estos modelos son generados en base a mediciones manuales y aproximaciones geométricas. Las técnicas que reconstruyen un modelo en 3D a partir de un objeto físico real son por medio de escáner o fotografía. Sin embargo, existen limitaciones para generar modelos 3D con ambas técnicas. En el presente trabajo se presenta el diseño de un sistema mecatrónico de generación de un modelo 3D de cerámico con estilo de línea fina mediante la adquisición de fotografías. Esta máquina es un dispositivo portátil y plegable que se transporta en un maletín de 1300mm x 1300mm x 400mm dimensiones; esto es ideal para su rápido traslado en viajes de investigación alrededor del Perú. A su vez, es de fácil ensamblaje y una vez desplegado ocupa dimensiones de 1.2m de diámetro y 75 cm de altura. Cabe resaltar que se energiza con la red eléctrica nacional (220 voltios, 60Hz) y requiere una laptop conectada para descargar las fotos, así como manipular preferencias de fotografía (cantidad, ángulo de cámara). La máquina es capaz de obtener fotografías de un objeto cilíndrico de 25cm de diámetro y 30cm de altura alrededor del total de su eje (360°) con diferentes inclinaciones de cámara de manera automática (0° - 80° desde la horizontal) en un tiempo promedio de 3 minutos variable por la cantidad de fotos solicitadas. Estas imágenes son requeridas para generar un modelo 3D manipulable por computadora del objeto físico que ha sido fotografiado. Se ha empleado el software Agisoft photoscan para generar el modelo 3D. Cabe resaltar que las fotos obtenidas mediante este dispositivo se adquieren en un ambiente controlado proporcionado por el dispositivo, garantizando una alta calidad en las fotografías obtenidas. Por ende se superan las limitaciones que presentan los métodos actuales para generar modelos 3D. / Tesis

Plantilla para elaborar Tesis de Ingeniería Mecatrónica para optar el título profesional de Ingeniero Mecatrónico en el Programa Académico de Ingeniería Mecatrónica. Facultad de Ingeniería. Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas.