Ingeniería Mecatrónica (Lic.)
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Item Sistema mecatrónico de adquisición de fotografías para generación de modelos 3D(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-03-09) Cárdenas Cullash, Diego Ricardo; Hidalgo Herencia, FrancoSe 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.Item Sistema mecatrónico submarino para la limpieza de casco de embarcaciones(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-05-26) Perea Fabián, Carlos Antonio; Hidalgo Herencia, FrancoLa limpieza de cascos de embarcaciones representa un sobrecosto en el transporte marítimo, consumiendo hasta un 30% de combustible [1] cuando el casco se encuentra con proliferaciones orgánicas adheridas principalmente a los extremos laterales del casco (estribor y babor). Ante tal situación y comparando los elevados costos actuales por concepto de limpieza y mantenimiento surge la idea de diseñar un equipo automático submarino capaz de realizar la labor de limpieza de casco. El presente trabajo tiene por objeto presentar el diseño de un vehículo de 28Kg de peso y con dimensiones de 1.0m X 1.3m X 0.5m para la limpieza de casco de una embarcación. Se utiliza para esto el vapor de agua como solvente y escobillas como removedores mecánicos de las proliferaciones. Para lograr lo propuesto, se planteó un sistema de localización del equipo en el casco con ayuda de sensores de aceleración, inclinación y humedad. Adicionalmente puede trasladarse a través del casco con rodajes oruga que se fijan a través de imanes permanentes adheridos a su superficie exterior. Una vez fijo firmemente al casco de la embarcación, gracias a la interacción de electroimanes ubicados en la base del equipo, realiza la limpieza vertiendo vapor de agua a una presión de 2.086 bares, un flujo de 5Kg.h y una velocidad de 170 Km/h [12], removiendo las proliferaciones restantes con escobillas circulares mientras se desplaza a la siguiente área de limpieza con una velocidad aproximada de 1 m/s Finalmente inspecciona la región trabajada con una cámara instalada en la parte exterior del equipo. Toda la operación de limpieza lo administra un Controlador Lógico Programable (PLC) seleccionado por su capacidad extensa en comunicación RS485, facilidad en manejo de programación y confiabilidad en la gestión de tareas. Para el diseño de las piezas mecánicas se analizó características como dureza, flexibilidad, esfuerzo y conductividad, así mismo para el diseño de mecanismos se recurrió a los análisis estáticos y dinámicos del sistema en conjunto.Item AUV para prospección arqueológica del fondo marino mediante un sonar de barrido lateral(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-10-29) Quispe Anchante, René Gustavo; Hidalgo Herencia, FrancoLa 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.Item Diseño de un vehículo submarino autónomo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-06-18) Rojas Granados, Andreé Jheyson; Hidalgo Herencia, FrancoEl presente trabajo presenta una propuesta para el desarrollo de un vehículo submarino autónomo que ayude a las embarcaciones dedicadas a la pesca de anchoveta a estimar el porcentaje de especies juveniles bajo sus redes para así ayudar a la conservación de la especie. Actualmente, en el Perú, la captura de ejemplares pequeños es sancionada con una multa que es proporcional al volumen de pesca que infringe la norma. Por este motivo, se desea que el proyecto propuesto resulte más económico que el pago de las multas, y así ser considerado como una alternativa atractiva por las empresas pesqueras. Se inicia el trabajo presentando en el capítulo 1 la descripción de la problemática. Además, se detalla la normativa presente en el país para la regulación de la pesca de anchoveta. En el capítulo 2, se presenta el concepto que solucionará la problemática expuesta. También, se describen los requerimientos que debe cumplir el sistema mecatrónico para dar solución a la problemática. En el capítulo 3, se describe el sistema mecatrónico propuesto y se detalla su funcionamiento. Además, se presenta y describe las características de los sensores, actuadores y demás componentes que lo integran. Por otro lado, se presentan los planos mecánicos y diagramas esquemáticos del sistema, así como también se da una breve descripción de su funcionamiento dentro del sistema. Por último, se presenta y describe el diagrama de flujo del control del sistema mecatrónico y se describe. En el capítulo 4, se presenta el presupuesto requerido para la implementación del sistema mecatrónico, el cual es avalado por proformas que son adjuntadas en los anexos. Finalmente, en el capítulo 5, se presentan las conclusiones respecto al trabajo realizado.Item Sistema de detección de fallas en tuberías ferromagnéticas por dispersión de flujo magnético(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-12-18) Popayán Ávila, Jhossep Augusto; Hidalgo Herencia, FrancoEn este trabajo se presenta el diseño mecatrónico de un sistema automático para la detección de fallas en tuberías ferromagnéticas de un diámetro de 18 pulgadas. El diseño del sistema permite identificar distintos tipos de fallas tales como corrosión y fisuras superficiales e internas. El método que usa el sistema para la detección de fallas en tuberías ferromagnéticas es la “Dispersión de flujo magnético” o “Magnetic flux leakage”. La dispersión de las líneas de flujo magnético se debe a las fallas antes mencionadas las cuales generan un aumento en la lectura de los sensores de efecto Hall. El sistema diseñado trabaja desplazándose a través de la tubería y a la vez sensa constantemente diferentes parámetros, como corriente en los motores y sensores que permiten la geo localización del sistema, para asegurar su correcto funcionamiento. En el momento en el que el sistema detecta una falla en la tubería, basada en algoritmos que se explican en este trabajo, este se encarga de almacenar tanto las lecturas de los sensores de efecto Hall, imágenes de la falla y la localización de la falla para su posterior análisis. El trabajo abarca la selección de sensores y actuadores; diseño de planos mecánicos, eléctricos, diagramas de flujo. Por último se concluye con el desarrollo del marco teórico necesario para el desarrollo del sistema y simulaciones que muestran los resultados que el sistema obtendría al detectar una falla dentro de las tuberías.Item Diseño de un sistema mecatrónico para la limpieza automática del fondo y de las paredes internas de acuarios ornamentales(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-04-12) Chacón Salas, Dimas Antony; Hidalgo Herencia, FrancoEn 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.