Ingeniería Mecatrónica (Lic.)

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Diseño de hexacóptero autónomo para mantenimiento en líneas eléctricas
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-08-06) León Reyes, Heser Harold; Abarca Abarca, Mónica Lucía
El mantenimiento predictivo en líneas eléctricas es un trabajo necesario pues este garantiza que los usuarios de energía eléctrica tengan un servicio de calidad. Este trabajo se realiza con cámaras termográficas o de efecto corona ya que estas detectan potenciales fallos en las líneas. Las líneas eléctricas recorren todo tipo de terrenos, incluso algunos no accesibles por tierra, por lo que este mantenimiento se lleva a cabo usando helicópteros y vehículos todo terreno, lo que lo hace costoso, lento e ineficiente considerando que las líneas eléctricas se tienden por miles de kilómetros. Actualmente, también se hace uso de vehículos aéreos no tripulados para llevar a cabo este mantenimiento; sin embargo su operario debe volarlo a la vez que reconoce las fallas, por lo que este método también puede resultar lento y a la vez riesgoso para el sistema, pues el operario lo puede llevar cerca de las líneas eléctricas y dañar sus circuitos debido al campo magnético de estas. En el presente trabajo se buscó hacer un mantenimiento predictivo basado en termografía en líneas de alta y media tensión más rápido, sencillo, seguro y menos costoso comparado con los métodos convencionales para las empresas mediante el uso de un hexacóptero autónomo que lo lleve a cabo. Para poder lograr lo propuesto se hizo uso de una cámara termográfica que detecta los posibles fallos en las líneas, además de una cámara de profundidad que le da autonomía al sistema ya que con esta se pueden seguir las líneas, evitar obstáculos, mantenerse a una distancia preestablecida del suelo, entre otras características. Este sistema puede realizar la inspección a 30km/h, no necesita de operarios que lo manejen, se mantiene a una distancia segura de las líneas y a largo plazo resulta ser menos costoso que transportarse en helicóptero o en vehículos todo terreno para realizar la inspección.
Diseño de sistema de nivelación automática para transporte de emergencia en el planeta Marte
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-09-09) Denegri Miasta, Carlo Ítalo Gabriel; Abarca Abarca, Mónica Lucía
Uno de los sueños del ser humano siempre ha sido viajar hacia las estrellas y visitar otros planetas. El deseo de alcanzar destinos más allá de la Tierra ha impulsado el desarrollo de tecnologías innovadoras como el GPS [1] o el descubrimiento del efecto de la micro-gravedad en el decrecimiento de las células del cáncer [2]. Hace un siglo, la comunidad científica se preguntaba cómo viajar al espacio; en cambio, ahora, se pregunta si una misión espacial tripulada llegará a Marte antes del 2030. Uno de los hitos de la carrera espacial ocurrió el 12 de abril de 1961 cuando el cosmonauta ruso Yuri Gagarin se convirtió en el primer ser humano en visitar el espacio [3]; 8 años más tarde, el 21 de julio de 1969, el primer ser humano llegaría a la Luna [4]. Hoy casi medio siglo después, organizaciones como la NASA o SpaceX están desarrollando la tecnología para enviar astronautas a Marte antes del 2030 [5] luego de que se han enviado exitosamente alrededor de una docena de dispositivos no tripulados al planeta rojo. Este acontecimiento pretende ser el primero de una serie de eventos similares, tal como ocurrió en el proyecto del primer alunizaje. No obstante, a lo largo de 60 años de logros y de errores espaciales, se ha aprendido que, con el fin de enviar una tripulación a una superficie planetaria, es necesario evaluar un gran número de aspectos importantes para asegurar el éxito de estas misiones; razón por la cual, se suele llevar a bordo a ingenieros, médicos y cirujanos designados [6]. Un aspecto fundamental para el éxito de estas misiones recae especialmente en las medidas de seguridad para la tripulación; por esta razón, se propone este trabajo con el objetivo de asistir en el caso que una persona resulte lastimada o herida en el planeta Marte. Esta propuesta apunta al transporte de una persona herida en la superficie del planeta Marte, específicamente sobre una camilla. La etapa del transporte en una camilla puede marcar una diferencia en el estado del usuario si no se evalúan las complicaciones que pueden presentarse; de hecho, en Estados Unidos se reportaron 671 casos de eventos adversos entre 1996 y el 2005 relacionados al transporte en camillas de emergencia [7]. Por esta razón, en esta propuesta, se diseñó un medio de transporte con una superficie auto-nivelable sobre la cual puedan descansar los pacientes mientras son transportados por otros miembros de la tripulación hasta alcanzar una zona segura donde se pueda suministrar un tratamiento adecuado. El equipo deberá ser ensamblado en la Tierra y será transportado a Marte donde podrá ser usado. Cuando sea necesario traer de regreso a un tripulante que se encuentre fuera de la nave y que no pueda desplazarse por sí mismo, el equipo puede ser llevado hasta el lugar del accidente por un tripulante. Una vez que el equipo se encuentre en posición, el paciente deberá ser colocado sobre la superficie acolchonada por miembros calificados en emergencias médicas. A continuación, se deberá encender el sistema electrónico de la máquina para activar el sistema de nivelación automática; luego de lo cual, un tripulante calificado deberá empujar la camilla junto con el paciente de camino de regreso hasta llegar a destino; a la vez que el sistema de nivelación automática de la máquina actúa durante todo el trayecto y corrige automáticamente la inclinación de la superficie sobre la cual descansa el paciente. Una vez llegado a destino, el paciente podrá ser retirado de la camilla para recibir tratamiento y luego la máquina podrá ser apagada.
Diseño de un sistema mecatrónico para la separación de envases defectuosos de vidrio mediante la lectura del número de molde
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-05-14) Granda Salvador, Antonio Rafael; Abarca Abarca, Mónica Lucía
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.
Diseño de un vehículo aéreo-terrestre no tripulado con autonomía de funcionamiento de larga duración orientado a operaciones de búsqueda y rescate
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-07-29) Mori Virhuez, Brian Ernesto; Abarca Abarca, Mónica Lucía
Las labores de búsqueda de rescate en diferentes zonas del Perú se dificultan generalmente por las diferentes condiciones meteorológicas y geográficas las cuales complican el acceso a diversos lugares. En la actualidad, se pueden encontrar diferentes soluciones a este problema, como los drones aéreos y terrestres; sin embargo, ambas opciones presentan diversas vulnerabilidades a los factores ambientales. Además, ambos tienen como limitaciones la duración de funcionamiento y el alcance de exploración. La presente tesis se centra en el diseño y dimensionamiento de un vehículo no tripulado en la función de rescate y exploración en lugares que son de difícil acceso, por esta razón, podrá facilitar y aumentar la efectividad de las organizaciones que se encargan de las labores de búsqueda y salvamento. Se busca que este sistema tenga un tiempo de funcionamiento de larga duración, es decir, que sea mayor a 30 minutos que es el tiempo promedio de marcha de los drones del mercado. Así también, se propone que pueda desplazarse por aire y por tierra para extender el espacio de búsqueda, que cuente con el menor peso posible sin afectar la resistencia y estabilidad del vehículo, además, que soporte variados fenómenos atmosféricos como vientos, lluvias o granizadas.
Vehículo aéreo no tripulado para vigilancia en ambientes cerrados con detección de personas y obstáculos a su alrededor
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-12-11) Postigo Huanqui, Sergio Renato; Abarca Abarca, Mónica Lucía
La presente tesis aborda dos problemáticas. La primera es que los diseños más convencionales de drones con aplicaciones específicas no están adaptados para volar en ambientes cerrados, pues no solo corren el riesgo de estrellar sus hélices contra paredes o techos, sino que también corresponderían un riesgo para las personas en su entorno. No obstante, hay tareas que podrían desarrollar en este tipo de espacios si se adaptara su diseño a uno más seguro. Por ejemplo, podrían ser utilizados para realizar rondas de vigilancia a través de cuartos y pasillos tal y como lo hace el personal de seguridad. La segunda problemática apunta precisamente a este sector, pues dispositivos como cámaras de vigilancia tienen algunas limitaciones como el hecho de no ser disuasivas por no estar a la vista o de no estar necesariamente en los lugares donde se les necesita. Se han venido utilizando robots terrestres para tareas de vigilancia en interiores pero que, sin embargo tienen la desventaja de tener trayectorias de movimiento fijas. Un VANT puede tener múltiples trayectorias de movimiento. Se propuso realizar el diseño preliminar de un dron con características especiales para que realice rondas de vigilancia. La primera es que debe ser capaz de volar en ambientes cerrados y por lo tanto debe contar con un diseño tal que no genere ningún riesgo técnico para sí mismo ni un riesgo físico para las personas que se pudiesen encontrar en los espacios donde opere. Lo segundo es que debe contar con una cámara capaz de registrar con o sin luz lo que sucede en su entorno y transmitir el video en vivo hacia la laptop del operario en un ambiente específico, desde donde además se enviará la trayectoria de vuelo al VANT. La tercera es que debe poder detectar obstáculos o personas y mantener el vuelo en una posición fija de encontrar alguno. La aeronave en cuestión funciona con un motor de contra-rotación también llamado de configuración coaxial y se traslada variando las posiciones de un juego de 4 alerones. Para aislar las hélices se ha utilizado una estructura geodésica conformada por varillas de fibra de carbono. Tiene un tiempo de vuelo efectivo de 10 minutos y es del tamaño de una esfera con un diámetro de aproximadamente 490 cm. El VANT será controlado desde una estación en tierra conformada por una laptop a la cual irá conectado el receptor de video. Desde aquí el operario enviará la trayectoria del vuelo al VANT podrá visualizar el video en vivo.