El presente trabajo de tesis se basa en el diseño e implementación de un sistema de potabilización de agua de lluvia mediante una lámpara germicida que emite luz ultravioleta que permite reducir y eliminar los microorganismos presentes en el agua y con ello contrarrestar el origen de diferentes enfermedades gastrointestinales que se originan por el consumo directo del agua sin previo tratamiento. En el primer capítulo se presenta el problema de la escasez del agua potable en poblados rurales peruanos, así mismo, se menciona brevemente a las enfermedades más comunes causadas por la presencia gérmenes en el agua y como una de estas enfermedades: la diarrea aguda trae como consecuencia la desnutrición crónica infantil. En el segundo capítulo se reúne información acerca de los procesos de purificación del agua, fuentes de abastecimiento de este recurso, las formas de captación y los aspectos relacionados a la desinfección del agua de lluvia por irradiación ultravioleta. En el tercer capítulo se revisan las consideraciones y requerimientos para alcanzar los objetivos planteados respecto al diseño de un sensor de nivel de agua, el control On-Off para la conmutación de dos electroválvulas y el encendido de la lámpara ultravioleta. Así mismo, en base a ello se presenta un diagrama de flujo que permite apreciar el funcionamiento del sistema de esterilización con radiación ultravioleta (UV), que se diseña, para luego trabajar sobre los requerimientos, alternativas y selección de los componentes que integran el sistema automático diseñado; dando a conocer las soluciones y justificaciones correspondientes. En el cuarto capítulo se detalla el cuadro de costos y se presentan los resultados de los elementos del sistema para finalmente mostrar los resultados de un ensayo con agua de lluvia en el que se prueba el funcionamiento del sistema de potabilización operativamente de acuerdo a diferentes tiempos de irradiación considerados en el controlador arduino UNO. Se concluye que el diseño e implementación del sistema de potabilización de agua de lluvia cumplió los objetivos de éste trabajo. / Tesis

Los multicópteros en la actualidad son una herramienta de gran apoyo en distintos rubros tales como la prospección pesquera, la vigilancia y seguridad, la detección de personas, entre otros. Sin embargo existe una situación problemática por la cual se ven afectados estos multicópteros, la cual es el daño o colisión que tienen al momento de aterrizar en superficies en movimiento, tal es el caso de las embarcaciones marinas, pues no están diseñados para el tipo de superficie mencionado anteriormente. Por ello surge la necesidad de encontrar una solución para abordar este problema, frente a ello la propuesta de solución es una plataforma automática que asista al correcto aterrizaje de multicópteros que sean empleados en el ambiente marítimo. En la presente tesis se desarrolla esta propuesta de solución, la cual está organizada en cinco capítulos. En el primer capítulo se aborda la situación problemática, el alcance del problema, las necesidades del usuario o instituciones, los objetivos de la tesis y el estado del arte donde se presentan tesis, patentes y productos que existen en el mercado. A partir del segundo capítulo se empieza a realizar el proceso del diseño de ingeniería. En este capítulo se trata sobre la definición de los requerimientos que debe contar el sistema para cumplir con una lista de exigencias. Posteriormente se presenta la estructura de funciones con que contara cada dominio del sistema mecatrónico (mecánico, electrónico y control), las matrices morfológicas las cuales presentan las alternativas de solución para cada una de las funciones que tendrá el sistema mecatrónico. Además, se realiza una evaluación técnico económico de las tres mejores soluciones para definir el diseño óptimo. El tercer capítulo está conformado por el desarrollo e integración del sistema mecatrónico, que consta de un diagrama de bloques y se describe los componentes que conforman el diseño electrónico y los criterios de selección para escoger al adecuado, en cuanto a los cálculos electrónicos, estos se pueden observar en el anexo A.6. Seguidamente, el diseño mecánico abarca cálculos principales mecánicos cinéticos y de resistencia de materiales, mostrando las dimensiones y características principales del sistema mecatrónico, en el anexo A.7 se presentan los cálculos mecánicos adicionales del sistema. El diseño de control contiene diagramas de flujo donde se muestra los algoritmos de control y el modelo matemático de los subsistemas, se plantea las estrategias de control con el fin de poder controlar eficientemente al sistema. En el cuarto capítulo se aborda los costos que implica el desarrollo del sistema tales como los costos de los materiales, fabricación y de diseño en ingeniería. Finalmente, el quinto capítulo constituye las conclusiones y recomendaciones que se desprenden del presente trabajo de diseño. / Tesis

Los silenciadores son componentes utilizados para reducir las emisiones sonoras emitidas por los automóviles. Para lograrlo se reduce la efectividad del motor debido al efecto denominado contrapresión. Esto ocurre puesto que para reducir la intensidad de las emisiones sonoras se reduce la velocidad de circulación de los gases de escape provocando que se interrumpa la libre circulación del flujo y se tenga que destinar parte de la potencia del motor en expulsar correctamente gases de combustión. Por esta razón se ha diseñado un sistema que permite modificar los modos de operación del silenciador (denominado en inglés Muffler). Con este sistema mecatrónico se brinda la posibilidad de mantener la reducción de las emisiones sonoras para lugares urbanos respetando las normas legales que permiten un límite máximo de 88 dB para vehículos livianos; pero también se ofrece la posibilidad de modificar el sistema para que la salida de los gases de escape sea libre. Con la expulsión libre del flujo de gases se logra aumentar la eficiencia del motor del automóvil y a la vez disminuir el consumo de gasolina cuando el usuario se encuentre en carreteras o pistas de carreras. También se brindan otros tipos de configuraciones que permiten combinar ambas características buscando un equilibrio entre el sonido y la eficiencia. El sistema es controlado mediante una aplicación instalada en un dispositivo móvil inteligente (Smartphone). Esta aplicación permite realizar la conexión con el silenciador mediante la tecnología inalámbrica Bluetooth. Mediante la aplicación se puede seleccionar uno de los cuatro estados en los que se puede configurar al silenciador. Además se muestra en la pantalla del Smartphone la animación de la configuración interna del sistema, la cual corresponde al estado de funcionamiento que selecciona el usuario. Finalmente el sistema está diseñado para que su instalación sea sencilla, para que sea alimentado desde la batería y para que sea compatible con todo tipo de automóvil. / Tesis

Las máquinas nos permiten realizar distintos trabajos con menor esfuerzo y tiempo. Asimismo, el empleo de éstas no solo se restringe a sectores industriales, sino que es común encontrarlas en la vida diaria. Se utilizan máquinas para cocinar como los hornos microondas; pero también existen otras que permiten cortar, licuar y extraer el zumo de alimentos. Para el caso del limón, se debe tomar en cuenta las herramientas, así como el procedimiento a utilizarse. Los pasos para extraer el zumo de un limón, generalmente, son: cortar el limón por la mitad, quitar las pepas, exprimir las mitades mientras se separan los residuos con un colador, y botar la cáscara y residuos. El objetivo de esta tesis es desarrollar un sistema mecatrónico que permita realizar los pasos ya mencionados. Para ello la máquina utiliza un motor para el corte y extracción de los limones. El sistema cuenta con un sensor ultrasónico para detectar la cantidad de zumo obtenido. El control de encendido y apagado del motor se realiza por medio de un ATmega8. El desarrollo de la tesis está compuesto por 5 capítulos. En primer lugar, se trata sobre la problemática y su solución por medio de un sistema mecatrónico. En el segundo capítulo, se considera los requerimientos del sistema propuesta, tanto mecánicos, eléctricos, electrónicos y control; asimismo, se presenta las vistas de la máquina. En el tercer capítulo se explica el funcionamiento de la máquina, los sensores y actuadores utilizados, se muestra además los planos mecánicos, planos electrónicos, y el diagrama de flujo del programa de control. En el cuarto capítulo se detalla el presupuesto para implementar el sistema. Finalmente, en el capítulo cinco mostrarán las conclusiones del trabajo. / Tesis

El módulo interactivo se basa en el desarrollo de habilidades propias del niño a través del juego. Dicho módulo, consiste en dos subsistemas: La caja interactiva y la pelota. Por una parte, la pelota es el primer subsistema que interactúa con el niño. Su función es girar de forma aleatoria por un lapso de tiempo, encender un haz de luz de colores (dentro de la pelota), luego se desactiva y vuelve a encenderse de nuevo. Por otra parte, la caja interactiva es el segundo subsistema y solo interactúa con la pelota. Su función es encender leds de colores y emitir melodías dependiendo en cuál de los 4 niveles se encuentre la pelota. Cada nivel tiene una trayectoria diferente para la pelota. La primera es para filtrar objetos que afecten a la interacción de la pelota y la caja; la segunda es para ver cómo la pelota va descendiendo de forma aleatoria por uno de los dos opciones que se presenta en este nivel; la tercera es para ver cómo la pelota llega a descender por la parte principal hacia la salida; y la cuarta es para adivinar por cuál de las cuatro salidas irá la pelota hacia el exterior de la caja. En consecuencia, el uso del módulo interactivo, permitirá desarrollar los objetivos:  El niño empezará a ampliar su rango de visión sobre los objetos que lo rodean.  El niño logrará tener mayor interacción con el medio que lo rodea.  El niño aprenderá a idear estrategia o planes que involucre el uso de su cuerpo (psicomotricidad).  El niño empezará a desarrollar la motricidad de sus extremidades sin ninguna limitación y motricidad fina para el uso correcto de sus manos. / Tesis

En este trabajo se presenta el diseño mecatrónico de una máquina automática encargada de la limpieza del fondo y las paredes internas de los cristales de un acuario ornamental. Esta máquina es capaz de trabajar en acuarios prismáticos con altura de hasta 40 cm, ancho entre 32 cm y 60 cm y largo de hasta 1 m sin la necesidad de retirar el agua del acuario. La máquina, ubicada por encima del acuario, trabaja succionando por zonas circulares (una zona a la vez) el fondo del acuario, mediante una bomba, retirando los desperdicios que se almacenan entre la grava aprovechando su menor densidad. Este proceso de succión se realiza con un actuador lineal que aleja y acerca un succionador al fondo el acuario. Asimismo, la limpieza de los cristales se realiza con gomas de caucho instaladas alrededor del succionador. Cada vez que el succionador se encuentre trabajando cerca de las paredes del acuario, con ayuda del movimiento vertical del actuador lineal, las gomas de caucho limpian los cristales por fricción. El trabajo abarca la selección de los sensores y actuadores, de los planos mecánicos para la construcción de la máquina, los planos de conexiones eléctricas, el diseño de las tarjetas electrónicas específicas para el tablero de control y los bloques de flujo para la lógica que seguiría una programación futura. El costo de fabricación del sistema mecatrónico para la limpieza del fondo y cristales internos de acuarios usando un micro PLC es de aproximadamente US$ 2909. / Tesis

Scientists and engineers feel motivated in the presence of new elements or materials they cannot comprehend. That is why when a material with a new properties or behavior arises, they do the best to investigate on them until understand them and give some applications. One of these kind of moderns materials are the ferrofluids, which have a special and very different behavior when are induced under magnetic field and when not. These materials have plenty of applications nowadays. Due to their smart behaviour they are used on dampers for automobile suspensions, for measurement of fluid’s viscosities, acoustics and several more tasks. Magneto sensible elastomers (MSE) are materials that own similar properties to ferrofluids, with the substantial difference of being in solid state independently of the presence or absence of magnetic field. MSE are composed on a polymer matrix that has magnetic particles that provide them a smart behaviour under magnetic fields. For this project the magnetic particles were iron powder and certain amounts of graphite were also added to give electrical conductivity. In the current work it was fabricated several samples of MSE to study the behaviour of their electrical and mechanical properties under the effect of a magnetic field. Permanent magnets were used to induce the magnetic field on the probes and this field was changed by moving the magnets away and close to the probes through a motorized positioning machine. The results obtained from the experiments are summarized on conclusions that can be used in future to the design and building of sensors and actuators. / Tesis

El presente trabajo tiene como propósito el diseño de un sistema que permita realizar el diagnóstico de fallas en los sensores destinados a mejorar el desempeño de la suspensión semi-activa de un vehículo terrestre, como también diagnosticar fugas del líquido magneto-reológico del amortiguador. Para detectar las fallas en los sensores, se planteó el diseño de un banco de observadores de entradas desconocidas ya que estos tienen la capacidad de lidiar con el desconocimiento del perfil de la carretera, el cual representa una entrada de perturbación no medible para el sistema. La fuga del líquido magneto-reológico del amortiguador se considera como una variación del coeficiente que lo representa, y para detectar esta falla se propuso desarrollar un sistema de estimación paramétrica. Las fallas ocurridas presentan patrones característicos que mediante una red neuronal serán reconocidos y, de esta manera, se puedan aislar las fallas presentes. Los resultados de simulaciones demuestran que el sistema propuesto posee un buen desempeño de diagnóstico incluso ante la presencia de incertidumbres paramétricas. / Tesis

The aim of this master thesis is to design a control system based on model predictive control (MPC) with sensor data fusion for obstacle avoidance. Since the amount of obtained data is larger due to multiple sensors, the required sampling time has to be larger enough in comparison with the calculation time of the optimal problem. Then it is proposed a simplification of the mobile robot model in order to reduce this optimization time. The sensor data fusion technique uses the range information of a laser scanner and the data of a mono-camera acquired from image processing techniques. In image processing different detection algorithms are proposed such as shape and color detection. Therefore an estimation of the obstacles dimension and distance is explained obtaining accurate results. Finally a data fusion for obstacle determination is developed in order to use this information in the optimization control problem as a path constraint. The obtained results show the mobile robot behavior in trajectories tracking and obstacle avoidance problems by comparing two different sampling times. It is concluded that the mobile robot reaches the final desired position while avoiding the detected obstacles along the trajectory. / Ziel dieser Masterarbeit ist, einen Steuerungsentwurf auf Basis der modellprädiktiven Regelung (MPC) mit Sensordatenfusion und zur Hindernisvermeidung. Da die Menge der erhaltenen Daten aufgrund mehrerer Sensoren größer ist, muss die erforderliche Abtastzeit im Vergleich zur Rechenzeit des optimalen Problems größer sein. In der Arbeit wird eine Vereinfachung des mobilen Robotermodells vorgeschlagen, um diese Optimierungszeit zu reduzieren. Die Sensordaten-Fusionstechnik verwendet die Bereichsinformation eines Laserscanners und die Daten einer Monokamera, die durch Bildverarbeitungstechniken gewonnen werden. Bei der Bildverarbeitung werden verschiedene Erfassungsalgorithmen vorgeschlagen, wie z. B. Muster- und Farbdetektion. Eine Schätzung der Hindernisdimension und -distanz wird erklärt, um genaue Ergebnisse zu erzielen. Schließlich wird eine Datenfusion zur Hindernisbestimmung entwickelt, um diese Information im Optimalsteuerungsproblem als Pfadbeschränkung zu nutzen. Die erzielten Ergebnisse zeigen das Verhalten des mobilen Roboters bei Trajektorienverfolgungsund Hindernisvermeidungsproblemen, indem zwei verschiedene Abtastzeiten verglichen werden. Es wird gefolgert, dass der mobile Roboter die endgültige gewünschte Position erreicht, während die erkannten Hindernisse entlang der Trajektorie vermieden werden. / Tesis

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