Ingeniería Mecatrónica (Lic.)
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Item Diseño de un sistema mecatrónico para dispensar espagueti(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-03-09) Alarcón Padilla, Mara Jackeline; Kato Ishizawa, GustavoEn 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.Item Diseño de lanzador de proyectiles de madera para vehículos Thyssen Henschel UR-416(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-03-02) Torre Meléndez, Eduardo Elías de la; Kato Ishizawa, GustavoEl presente trabajo se centra en el diseño de un arma no letal para controlar y disuadir manifestaciones violentas que amenazan la seguridad pública y privada en él actual contexto social. Toda ciudadano tiene derecho a exigir beneficios de forma pacífica, sin embargo, esto parece ser menos probable, debido a que los manifestantes confunden su derecho a reclamar con el de protestar perturbando el orden público y causando desmanes. Por tal motivo, se hace evidente la creciente frecuencia y magnitud de los enfrentamientos que se genera entre las fuerzas del orden y la población, ya que, al intentar refrenar los actos vandálicos contra entidades públicas, privadas o autoridades las protestas terminan con graves daños colaterales. Por consiguiente, el proyecto desarrollado a continuación garantiza la ausencia de daños permanentes en cualquiera de los individuos involucrados y, asimismo, implica una reducción de gastos para el gobierno en lo que respecta a la adquisición de equipamiento para la ofensiva de la policía antidisturbios.Item Diseño de un sistema dispensador automático de leche para bebés(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-02-15) Torres Atahualpa, Guido Giovanni; Kato Ishizawa, GustavoEn la actualidad la preparación adecuada de leche para bebés es un tema que para muchos padres resulta engorroso y en algunos casos estresante, más aún si el niño se despierta hambriento a tempranas horas de la mañana. Los padres tienen que calmarlo y en simultáneo prepararle su biberón, para lo cual se debe manipular agua caliente y con la prisa cualquier accidente podría suceder. Si a esto le agregamos que los neonatos necesitan sus alimentos entre 6 a 7 veces por día, se plantea automatizar este proceso repetitivo. El objetivo de este trabajo es diseñar un sistema mecatrónico que dosifique la cantidad de agua y leche en polvo adecuada, según las medidas seleccionadas por el usuario. El sistema cuenta con depósitos para almacenar los suministros, agua y leche en polvo, un sensor de presencia para verificar que se encuentra el biberón, un motor de paso para dosificar la leche en polvo, válvulas para dosificar el agua y resistencias eléctricas para calentarla a la temperatura adecuada. El control de los actuadores y sensores se realizará con el microcontrolador ATmega16. Por otro lado, el sistema es diseñado con los materiales adecuados en base a las normas sanitarias y para que el procedimiento de mantenimiento y limpieza sean los más sencillos posibles. Además, el sistema debe ser rentable y atractivo visualmente para su venta. Los cálculos importantes y simulaciones requeridas para el diseño de este trabajo están debidamente sustentados en los anexos correspondientes.Item Sistema domótico de emergencia móvil en caso de sismo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-06-05) Trujillo Castillo, Saul; Kato Ishizawa, GustavoEl Perú está situado en la zona volcánica denominada como el Cinturón de Fuego del Pacífico, por lo que nos encontramos en un constante riesgo sísmico. El último gran sismo que sacudió al Perú en el año 2007, originó la pérdida de una gran cantidad de viviendas y construcciones. Debido a esto, los nuevos hogares en el Perú deberán tener sistemas que faciliten la evacuación de las personas. Por tanto como alternativa de solución a esta problemática, se propone un sistema automático que apoye en la evacuación de personas de una vivienda en caso ocurra un terremoto. El sistema estará dividido en tres dispositivos: móvil, actuador de cerradura y sensor sísmico. Las funciones del móvil se dividen en dos modos: normal y emergencia. En el modo normal es capaz de desplazarse autónomamente, decir la hora y saludar a los miembros de la familia que llegan al hogar. En el modo emergencia se encargará de emitir sonidos de emergencia cuando ocurra un sismo y buscar a personas incapacitadas después del terremoto. El móvil también cuenta con un kit de emergencia el cual podrá ser desmontable por cualquier persona, la que contendrá herramientas de emergencia para su uso. La función del actuador de cerradura se centra en abrir la puerta en dos situaciones: En el modo normal, se abre la puerta cuando una persona presenta su tarjeta-llave, mandando la información de esa llave al móvil para que pueda ser identificado y en el modo de emergencia, cuando ocurre un sismo. El dispositivo sísmico enviará una señal en la cual abrirá la puerta para evitar que el siniestro descuadre el marco y se atasque la puerta. El último dispositivo es el sensor sísmico. Este estará constantemente monitoreando alguna actividad telúrica. Cuando éste detecte un temblor enviará una señal para que la puerta se pueda abrir y de esa manera dejar la ruta de escape libre. El dispositivo móvil funciona a baterías. Cuando el móvil esté con su batería baja, se dirige a su base de cargado en la cual recargara su batería lo que le da una larga autonomía al sistemaItem Sistema mecatrónico para la clasificación automática de cubiertos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-11-25) Peña Pachamango, Denis Bryan; Kato Ishizawa, GustavoLas empresas de catering de alimentos brindan sus servicios a diversos tipos de clientes, ya sean de transporte aéreo, marítimo y/o ferroviario, empresas industriales, mineras, hospitales e instituciones educativas [1]. Considerando la cantidad de clientes que poseen, este tipo de empresas preparan y comercializan aproximadamente entre 500 y 65,000 platos por eventos y/o pedidos en un día [1][2][3]. Esto incluye necesariamente el uso de 500 a 65,000 unidades de cuchillos, cucharas, cucharitas y tenedores, los cuales deben estar lavados, secados y clasificados según su tipo. En cuanto al proceso de clasificado, una persona se demora, haciendo uso de su velocidad máxima, aproximadamente 2 minutos por cada 100 cubiertos (anexo 2). Es decir, a las grandes empresas de catering les toma 21.5 horas-hombre por día realizar esta actividad (65,000 cubiertos). Además, este tipo de trabajo involucra un movimiento repetitivo de los brazos de trabajador, quien podría padecer enfermedades disergonómicas, tal como se indica en la Norma Básica de Ergonomía y de Procedimiento de Evaluación de Riesgo Disergonómico (anexo 1) establecido por El Ministerio de Trabajo y Promoción del Empleo [4]. Ante lo expuesto es necesario plantear una alternativa de mejora de este proceso. En la presente tesis se propone el diseño de una máquina clasificadora automática de cubiertos, de tal forma que se brinde la facilidad de realizar el proceso de clasificación, eliminando posibles problemas de salud de los trabajadores. Este sistema se encarga de clasificar los cuatro principales tipos de cubiertos (cuchillo, cuchara, cucharita y tenedor) dentro de las dimensiones de 12cm a 21 cm de largo, 1,5cm a 4,5 cm de ancho y alto 0.1 a 3cm (anexo 3). Estos son depositados con una misma orientación en recipientes individuales para cada artículo. Su diseño consta de cuatro niveles dispuestos de manera vertical. El Nivel 1 sirve como depósito de cubiertos sin clasificar y dosificador mediante el movimiento vaivén de una banda transportadora. En el Nivel 2 se da lugar a la identificación del tipo y orientación del cubierto mediante el procesamiento de imágenes adquiridas por una cámara digital. Continuando con el proceso, en el Nivel 3 se realiza, en caso sea necesario, el cambio de orientación del cubierto por medio de unas paletas; y la posterior clasificación de los artículos. Finalmente, en el Nivel 4 se recepciona a cada cubierto en el recipiente correspondiente a su tipo. Esta máquina posee una velocidad de clasificación ligeramente superior a la velocidad máxima de una persona (anexo 6). Cabe mencionar que, a diferencia de la persona, la máquina mantendrá una velocidad constante durante todo el proceso. Además, se mejora la calidad de higiene de los cubiertos pues el proceso evita el contacto humano. Por otro lado, el consumo eléctrico de este sistema es 40W (anexo 10). Considerando que el precio de 1,000W es de US$ 7.4 centavos para el consumo industrial [6], el costo de funcionamiento eléctrico del sistema por hora (US$ 0.296) es muy inferior al costo de una hora-hombre (US$ 1.39) [7]. Por estos beneficios, el uso de esa máquina resulta rentable.Item Sistema mecatrónico para el lavado de cubiertos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-09-30) Tapia Pizco, Nina Karina; Kato Ishizawa, GustavoEl sector gastronómico del Perú se ha incrementado significativamente en los últimos años. Por lo tanto, la demanda de tener un mejor servicio dentro de los restaurantes ha tenido que ser mejorada. Dentro de un buen servicio al cliente, los restaurantes deben tener un sistema adecuado de limpieza de utensilios. El sistema tradicional de limpieza de cubiertos es deficiente porque genera grandes pérdidas de tiempo y recursos humanos (uno o dos trabajadores). Además, no se logra un lavado óptimo de los cubiertos y existe una falta de disponibilidad de ellos en horas de alta demanda. Este proyecto tiene como objetivo plantear un sistema de limpieza de cubiertos adecuado para evitar pérdidas de tiempo. Para mejorar esta deficiencia, se plantea un sistema mecatrónico el cual tiene la capacidad de lavar 200 cubiertos en 13 minutos automáticamente. Al ser un sistema automático, no es necesario que una persona esté controlando el proceso, por lo cual se potencializa el uso del recurso humano dentro del restaurante. En horas de alta demanda de utensilios, con este sistema mecatrónico, se logrará satisfacer la cantidad de cubiertos solicitados. Además, estos estarán adecuadamente limpios cumpliendo con los requerimientos de un buen servicio. Para lograr un óptimo proceso de lavado de los cubiertos, este sistema mecatrónico cuenta con cuatro subsistemas. El primer subsistema consiste en una resistencia eléctrica, un termostato y un actuador lineal para el remojo de los cubiertos. La resistencia eléctrica y el termostato se usan para calentar el agua a 80 grados centígrados, ya que el agua caliente ayuda a desinfectar y acelerar el lavado de los cubiertos. El actuador lineal permitirá el traslado de los cubiertos al siguiente subsistema. El segundo subsistema consiste en ocho boquillas de pulverización y dos motores de vibración para el lavado y enjuague de los cubiertos. Las boquillas de pulverización son utilizadas para lograr una mejor difusión del agua. Los motores de vibración se utilizan para crear un movimiento vibratorio el cual logra que los cubiertos se muevan permitiendo el ingreso de agua entre ellos. El tercer subsistema está relacionado con la interacción entre el usuario y la máquina mediante botones de control, luces y sonidos de alerta. Por último, el cuarto subsistema está relacionado con el control general de la máquina. Este subsistema cuenta con un microcontrador encargado de dirigir los otros subsistemas. El trabajo se presenta en cinco capítulos. El primer capítulo plantea la problemática que afronta el sistema mecatrónico. El segundo capítulo plantea 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.Item Diseño de un soporte de tablets con seguimiento de posición del usuario(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-09-16) Bravo Anlas, Giancarlo; Kato Ishizawa, GustavoEste 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.Item Diseño de un sistema mecatrónico para el secado de cubiertos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-09-09) Araujo Barrientos, Antonio; Kato Ishizawa, GustavoAnte 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.Item Silenciador regulable con control inalámbrico(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-09-09) Arce Cigüeñas, Diego Martin; Kato Ishizawa, GustavoLos 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.Item Módulo interactivo de desarrollo de habilidades psicomotrices para un infante entre 24 a 36 meses de edad(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-09-08) León Coral, Rafael Felipe; Kato Ishizawa, GustavoEl 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.