FACULTAD DE INGENIERA, ARQUITECTURA Y URBANISMOESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA MECNICA ELCTRICAMETODOLOGA DE LA INVESTIGACIN CIENTFICAINFORME DE INVESTIGACINAPRENDIZAJE DE LOS FUNDAMENTOS MECNICOS A TRAVS DE LA CONSTRUCCIN DEL PROTOTIPO DE UN BRAZO ELECTROMECNICO EN LA USSPara la aprobacin de la Experiencia Curricular de METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN CIENTFICA AUTOR(ES):ASESOR:Pimentel Per

1 de Julio del 2015

DEDICATORIA

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Dedicamos este trabajo en primer lugar a Dios quien es nuestro padre creador, protector y fuente de sabidura para nosotros.

Y dedicamos este trabajo a nuestros padres por ser ellos los seres que nos cuidan y nos instruyen cada da a ser mejores y adems nos brindan su apoyo incondicional.

AGRADECIMIENTO

Agradecemos a Dios por ser nuestro padre creador, quien nos cuida, protege y nos ilumina con su sabidura, siendo as posible que el proyecto se realice en todo su esplendor dndonos la claridad necesaria para poder desarrollar este Informe de Investigacin.Agradecemos al docente que nos guio en la realizacin de este informe, al Mg. Luis Amaya que fue el principal eje, que con sus consejos y correcciones; fuimos dndole forma al Informe, gracias a su dedicacin hacia nosotros como alumnos y por su tiempo, ensendonos las pautas necesarias para complementar una carrera de xito.Tambin agradecemos a nuestra segunda casa, la Universidad Seor de Sipn, porque depende de ellos nuestra formacin como personas y profesionales, ya que nos sirven de guas en nuestra de vida y ayudan a darle forma al perfil profesional que queremos llegar a ser, muchas gracias por brindarnos sus instalaciones y facilidades para lograr una educacin de calidad.Agradecer a nuestros padres quienes son el motor porque el cual decidimos pertenecer a esta alma mater y forjar nuestros sueos; gracias a ellos por darnos fuerzas de aliento da a da para seguir en este mundo de competencia, con las metas que nos hemos trazado, ellos son el principal motivo de seguir adelante en este largo camino.Sin dejar de lado agradecer a nuestros compaeros de grupo, por el esfuerzo y dedicacin mostrados durante el proyecto de investigacin, compartiendo espacios y momentos gratos, dejando de lado la vida personal para inmiscuirnos en ser un grupo compacto y hacer realidad este trabajo con el cual nos comprometimos desde un inicio hasta su culminacin.

RESUMEN

Nuestro Informe de investigacin cientfico, esta titulado Aprendizaje de los Fundamentos Mecnicos a travs de la Construccin del Prototipo de un Brazo Electromecnico tuvo como objetivo general Construir el Prototipo de un Brazo Electromecnico mediante los fundamentos mecnicos, para lograr el aprendizaje en los estudiantes de la Escuela de Ingeniera Mecnica Elctrica basado en normas tcnicas y la aplicacin de las 5s. El diseo y la construccin del Prototipo de un Brazo Electromecnico, permitir el aprendizaje de los fundamentos mecnicos beneficiando a los estudiantes de Ingeniera Mecnica Elctrica de la Universidad Seor de Sipn, para ello se aplic encuestas a los estudiantes para saber la realidad problemtica en la que se encontraban, tambin se realiz una entrevista a un experto en los fundamentos mecnicos para que nos explique la teora que nosotros no manejbamos, y a la vez tambin nos ayud con el manejo de las normas tcnicas. Las normas tcnicas de seleccin de materiales y de instalacin fueron de vital importancia para poder realizar la construccin. Tambin nos ayud el diagrama de flujo al saber describir nuestros procesos desde la observacin del problema, el diseo, la seleccin de materiales, la construccin, y la explicacin de los fundamentos mecnicos; junto a ello los planos de cada una de las piezas fueron tambin muy importantes el saber describir las medidas y orientarnos en las forma que se muestran en los planos. Finalmente podemos concluir diciendo que lo que obtuvimos de la construccin del prototipo de brazo electromecnico, fue la mejora en aprendizaje de los estudiantes hacindoles conocer que los fundamentos mecnicos si se pueden aplicar en la prctica.(RESUMEN: OBJETIVOS, MATERIALES Y METODOS, RESULTADOS, CONCLUSIONES) -250 WORD

Palabras Claves:Brazo electromecnico, Aprendizaje, Fundamentos Mecnicos.

ABSTRACT

Our scientific research report, is titled "Learning through Mechanical Fundamentals of Building a Prototype Electromechanical Arm" generally aimed to build the prototype of an electromechanical arm by mechanical fundamentals to achieve learning for students School of Mechanical and Electrical Engineering based on technical standards and the use of the 5's. The design and construction of a Prototype Electromechanical Arm will allow the learning of mechanical foundations benefiting the students of Mechanical and Electrical Engineering at the University Lord of Sipan, it was applied to survey students to find the problematic reality in which were also conducted an interview with an expert in mechanical foundations for us to explain the theory that we did not handle, yet also helped us with the management of technical standards. The technical standards of material selection and installation were of vital importance to perform the construction. We also help the flow chart describing our processes to learn from observation of the problem, design, material selection, construction, and mechanical explanation of the grounds, along with it the plans for each of the pieces were also very important to know and describe steps guide us in the form shown on the plans. Finally we can conclude that what we got from the construction of prototype electromechanical arm, was improvement in student learning by making them learn the basics mechanics if you can apply in practice.

Keywords:Electromechanical arm, Learning, Mechanical fundamentals.

ContenidoINTRODUCCIN.9CAPTULO I: PROBLEMA DE INVESTIGACIN101.1Realidad Problemtica11A Nivel Internacional11A Nivel Nacional11A Nivel Local111.2Formulacin del Problema121.3Delimitacin de la Investigacin121.4Justificacin131.5Limitaciones de la Investigacin131.6Objetivos13Objetivo general13Objetivos especficos14CAPTULO II: MARCO TERICO152.1Antecedentes de Estudios162.1.1. A Nivel internacional162.1.2 A nivel Nacional192.1.3 A nivel local202.2 Desarrollo de la temtica correspondiente al tema investigado21A. Variable Independiente21B. Variable Dependiente352.3 Definicin de la terminologa empleada452.3.1 Definicin de trminos45CAPTULO III: MARCO METODOLGICO473.1 Tipo y Diseo de Investigacin483.1.1 Tipo de Investigacin483.1.2 Diseo de Investigacin483.2 Poblacin Y Muestra493.2.1 Poblacin493.2.2 Muestra493.3 Hiptesis493.4 Variables493.4.1 Variable Independiente493.4.2 Variable Dependiente493.4.3 Operacionalizacin503.5 Mtodos y tcnicas de Investigacin553.5.1 Mtodos553.5.2 Tcnicas553.6 Descripcin de los Instrumentos Utilizados563.6.1 Guas de Observacin563.6.2 Entrevista813.6.3 Hoja de Encuesta813.6.4 Anlisis de Documentos813.7 Plan de anlisis de datos833.7.1.- Enfoque Cuantitativo833.7.2.-Enfoque Cualitativo84CAPTULO IV: PROPUESTA DE INVESTIGACIN854.1Diagrama de Flujo de Procesos864.2Descripcin de procesos:864.3Equipos, Materiales, Instalacin, Mquinas874.4Planos884.5Diseo1004.6Pruebas de Funcionamiento1014.7Normatividad1024.8Mantenimiento1024.9Manual de Usuario1034.10Costos104CAPTULO V: ANLISIS E INTERRELACIN DE LOS RESULTADOS1055.1Enfoque Cuantitativo106A.Variables Generales106B.Temtica de Investigacin108C.Tablas de Contingencia1175.2Enfoque Cualitativo1275.2.1Anlisis de Guas de Observacin1275.2.2Anlisis de Entrevistas1285.2.3Anlisis de Guas de Documentos1285.3De la Propuesta de Investigacin1291.Descripcin de Procesos1292.Materiales, Instrumentos1303.Planos1304.Ensamblado, Montaje1425.Funcionamiento1436.Mantenimiento1447.Manual de Usuario1448.Normas1459.Costos1465.4Difusin de la Investigacin1465.4.1Proyeccin a la Comunidad146CAPTULO VI: ANLISIS E INTERRELACIN DE LOS RESULTADOS1476.1Conclusiones1486.2Recomendaciones148REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS149Bibliografa149ANEXOS150Anexo N01 Modelo de la Encuesta151Anexo N02 Modelo de la Encuesta153Anexo N03 Resumen de Entrevista154Anexo N04 Realizando el Brazo electromecnico155

INTRODUCCIN.

Conociendo algunos de los problemas que se evidenciaron durante clases en aulas en la escuela de Ingeniera Mecnica Elctrica, donde se pudo observar que los alumnos alcanzaron deficiencia en dominar la teora de los cursos que se consideran parte de los fundamentos, los cursos en los que vivimos que priman ms los fundamentos mecnicos son: Esttica, Elementos Electromecnicos y Diseo Computarizado; por ello observando este problema nosotros nos planteamos el Cmo lograr el aprendizaje de los fundamentos mecnicos mediante la construccin del prototipo de un brazo electromecnico en la escuela de Ingeniera Mecnica Elctrica de la Universidad Seor de Sipn, en el periodo 2015 I?, entonces teniendo el problema definido, la lgica ms clara era que; Si realizamos la construccin del Prototipo de un Brazo Electromecnico en base a sus normas tcnicas; entonces lograremos el aprendizaje complementario de los Fundamentos Mecnicos para los Alumnos del III ciclo, de Ingeniera Mecnica Elctrica en el presente Ao Acadmico.

De este modo se concluye que el tipo de investigacin del presente proyecto es cuasi-experimental, por lo que se llev a cabo la construccin de un Brazo electromecnico a menor escala, pera ello se emplearon los conocimientos adquiridos en la Facultad de ingeniera mecnica elctrica, teniendo en cuenta la normativa que rige sobre e proyecto

Con la conduccin del prototipo se lograra una mejor explicacin de los fundamentos fsicos y mecnicos bajo los cuales fue diseado.Este proyecto de investigacin fue estructurado, desarrollando los siguientes captulos: El Captulo I, Problema de la Investigacin, El Captulo II Marco Terico, El Captulo III Marco Metodolgico, El Captulo IV Propuesta de Investigacin, El Captulo V Anlisis e interpretacin de los resultados, El captulo VI Conclusiones y Recomendaciones y as mismo esta acoplado a este las referencias bibliogrficas y los anexos correspondientes a nuestra investigacin.

CAPTULO I: PROBLEMA DE INVESTIGACIN

1.1 Realidad ProblemticaA Nivel Internacional(Reyes, 2006)Una de las grandes metrpolis en el mundo es sin duda Japn, y muchos se preguntan cul fue su secreto para poder sobresalir en los grandes aspectos que en estos momentos hacen de este pas una potencia mundial; sin lugar a duda fue la principal base de desarrollo en todo estado.Uno de los principales argumentos de esta educacin se basa en las universidades y en las escuelas, donde este pequeo estado desarrolla en sus jvenes y adolescentes el gran potencial creativo que en un futuro har que el pas siga creciendo. Entonces bien como es que el nivel intelectual de los alumnos y su creatividad es relativamente mayor con respecto a alumnos de otros pases, se dice que en Japn la educacin va de la mano con la prctica, tanto es as que aprovechan sus tecnologas en desarrollar nuevas tecnologas. En las universidades la carrera como Ingeniera Mecnica, Ingeniera Electrnica o bien sea Mecatrnica, los fundamentos mecnicos se ensean con la prctica, y que el alumno interacta con lo que en un futuro ser su realidad de trabajo, adems que Japn aprovecha las tecnologas que posee para que el alumno pueda dejar volar su imaginacin y construir grandes cosas, porque en eso se basan las ingenieras en ingenio, y estos fundamentos mecnicos como estn dados en la prctica real el alumno tiene ms opciones de lograr un conocimiento estable.(SEA UN RESUMEN)

A Nivel Nacional(Ramos Renato, 2009)Las universidades se dice que son el principal eje de desarrollo en los profesionales que formaran parte de la elite laboral de un pas, detallando e ingresando a las realidades de las universidades locales en Lima, podemos decir que el desarrollo tecnolgico y las capacidades de las universidades de adquirir nuevas tecnologas hace ms factible un conocimiento basado en un porcentaje mnimo de prctica, pero siempre prevalece la teora impartida en aulas cosa que es necesario pero no indispensable. El cmo aprende un alumno de Ingeniera los conocimientos de las Leyes fsicas fcil pues la fsica se ve en la realidad, si no se imparte un conocimiento prctico y de forma contraria solo se brinda teora las leyes fsicas estas no quedaran asimiladas por los alumnos en todas sus dimensiones, en que es lo que han mejorado las universidades locales en el dejar que la creatividad se apodere del alumno dando rienda suelta a su imaginacin que complementada con su teora permiten que el alumno se desenvuelva en su campo laboral, realizando proyectos por medio de los cuales sus conocimientos quedan reforzados, dicho sea de paso esto es la nueva modalidad del cmo se imparte la leyes fsicas de forma terico prctica en la capital Limea y su entorno de Universidades.

A Nivel LocalCon el cambio de paradigma del mundo, empresarial de la produccin de bienes y servicios, a la satisfaccin del cliente; de la nacionalizacin y regionalismo, a globalizacin e internacionalizacin; las instituciones sociales se han visto en la necesidad de redefinir su funcin y pertinencia en una poca en continua evolucin. Las universidades no son ajenas a este proceso; es ms, en su calidad de lderes del conocimiento deberan haberse convertido en abanderadas del cambio, a partir de la innovacin de la concesin de su rol, organizacin y proyeccin. Sin embargo, todava son pocas las universidades del pas que se han inscrito en este proceso que empiezan a adquirir garanta de xito para los prximos aos.En esta medida los rectores del consorcio de universidades, sostienen que los profesionales que egresan de las universidades no solo deben ser formados para desempearse y competir en el entorno local, si no que deben estar preparados para desenvolverse con xito en un contexto en creciente globalizacin y de incesantes avances tecnolgicos, en tal sentido, las modalidades de trabajo en permanente cambio le exigen las capacidades de adaptacin cada vez mayores.

Lo que nosotros hemos observado y experimentado como alumnos, es de que en las aulas la teora no se entiende a un 100% para todos los alumnos, las clases que se dictan en aulas o se dictaron en ciclos pasados quedaban a medias, ya que nosotros creemos, la teora no era tan efectiva para que el alumno se genere un conocimiento total. Lo que nosotros planteamos es buscar remplazar la teora en la prctica, ya que uno aprende ms observando que sentado donde se puede decir no estar familiarizado con lo que despus sern sus herramientas de trabajo. Los datos que se pudieron obtener en clases de cursos pasados como Elementos Electromecnicos, Diseo Computarizado y en teoras de esttica, los problemas se hacen difciles a la hora de desarrollarlos tanto es as que las prcticas tomadas en aula, el nmero de alumnos no aprobados alcanz un porcentaje alto(tal es el caso del curso de esttica), casi ms de la mitad de alumnos no pudo aprobar la prctica tomada en aula, esto no quiere decir que el docente este mal en sus clases, ni que toda la culpa se la lleve l; ya que nosotros como alumnos debemos buscar formas de poder entender las teoras que se nos dictan. Entonces recolectando datos, diremos: Se encontr un 70% de alumnos desaprobados, en el curso de esttica. Un 40% a 50% de alumnos desaprobados en Diseo Computarizado. Un 60% de alumnos desaprobados en Elementos Electromecnicos.Con esto podemos decir, que los alumnos universitarios de Ingeniera Mecnica Elctrica no comprenden o asimilan en totalidad las teoras o conocimientos en clase. Es por esto que hemos visto necesario llevar los conocimientos de aula a la prctica para una complementacin efectiva de ambos procesos educativos que beneficiara a los alumnos.En este sentido, las instituciones de educacin superior, en especial las universidades, deben asumir un compromiso permanente con el aseguramiento de la calidad en la gestin acadmica. En ese esfuerzo, uno de los elementos claves de la gestin acadmica est constituido por el cuerpo docente y los laboratorios donde se puedan realizar investigaciones

1.2 Formulacin del ProblemaCmo lograr el aprendizaje de los fundamentos mecnicos mediante la construccin del prototipo de un brazo electromecnico en la escuela de Ingeniera Mecnica Elctrica de la Universidad Seor de Sipn, en el periodo 2015 I?

1.3 Delimitacin de la InvestigacinEl presente proyecto a realizarse, est hecho en base a las carencias observadas en las aulas de la Escuela de Ingeniera Mecnica Elctrica, donde se detalla que los alumnos no aprenden de manera adecuada las teoras brindadas por el docente; por esto hemos credo conveniente, mediante la construccin de un Brazo Electromecnico llevar la Teora ya mencionada a la prctica en un sistema donde conoceremos los fundamentos mecnicos, por ende este proyecto beneficiara a los Alumnos a que puedan asimilar de mejor forma la teora que se les brinda; y esto se desarrollar en las instalaciones de la Escuela de Mecnica, en los laboratorios de la Universidad Seor de Sipn en un lapso de tiempo de 4 meses en el periodo 2015 -1.1.4 Justificacin

Justificacin tcnica.Mediante este mdulo se espera poder actualizar y complementar el currculo de algunas materias con prcticas en:Montaje ajuste y mantenimiento mecnico del brazo, como tambin poder utilizar el clculo de esttica como son: fuerzas, momentos

Justificacin socialFrente a la situacin de falta en aprendizaje prctico que vive la educacin universitaria es de manera necesaria implementar los laboratorios con proyectos realizados por los propios estudiantes para poder de una u otra manera facilitar mdulos para el aprendizaje de los ciclos venideros.

Justificacin econmicaCon la realizacin de este proyecto el estudiante de la escuela de Ingeniera Mecnica con la direccin del docente tendr las facilidades de poder realizar clculos sobre algunos cursos de su formacin profesional en la misma universidad, generando as un ahorro para el estudiante en lo que refiere a buscar prototipos para una evaluacin de su diseo y estructura.

Justificacin ambiental El proyecto motivara la aplicacin de las 5s (seiri, seiton, seiso, seitketsu, shitsuke)Clasificacin, orden, limpieza, normalizacin y disciplina; la aplicacin de esta Tcnica requiere el compromiso personal y duradero para que nuestro proyecto sea un autntico modelo de organizacin, limpieza, seguridad e higiene.

1.5 Limitaciones de la Investigacin

Entre las principales limitaciones que se encontraron durante la elaboracin del proyecto se encuentran: Falta de informacin sobre el tema, al ser un diseo para una tarea especfica, resulto dificultoso encontrar casos similares

Poco disponibilidad de los integrantes, por razones de trabajo y falta de tiempo, no se pudo llevar las reuniones con la frecuencia deseada.1.6 ObjetivosObjetivo generalConstruir el Prototipo de un Brazo Electromecnico mediante los fundamentos mecnicos, para ayudar lograr tanto en investigacin a los estudiantes de la Escuela de Ingeniera Mecnica Elctrica basado en normas tcnicas y la aplicacin de las 5s.

Objetivos especficos Seleccionar los materiales adecuados para su ejecucin del brazo electromecnico.

Aplicar en campo prctico la teora obtenido en clases.

Construir un prototipo funcional de Brazo Electromecnico.

Elaborar un trabajo que pueda contribuir con las futuras investigaciones referentes esta tesis.

Motivar la aplicacin de las 5s: Clasificacin, orden, limpieza, normalizacin y disciplina (seiri, seiton, seiso, seitketsu, shitsuke).

CAPTULO II: MARCO TERICO

2.1 Antecedentes de Estudios (Que solo obtenga resultados de 5 lneas) en artculos de justificaciones 2.1.1. A Nivel internacional Europa(Sanger, 2010)ElBrazo Robtico Europeo(EuropeanRoboticArm) de laEstacin Espacial Internacional(ISS) se utilizar, a partir de su instalacin prevista en 2009, para instalar y sustituirplacas solares, revisar y ensamblar mdulos y para trasladar a losastronautasque realizan los paseos espaciales.Mide unos 11,3 m de largo y pesa 630 kg y es capaz de mover hasta 8.000 kg. En apariencia es casi como un brazo humano, con articulaciones y con la capacidad de coger, sujetar y girar como si de una verdadera mano se tratase. Es simtrico en su construccin.El brazo se puede dirigir desde el exterior, a travs de un panel, o desde una sala de control en el interior de la ISS denominada Cpula por su forma y que a travs de sus siete ventanas permitir a los astronautas ver todos los movimientos del brazo robtico.

Amrica (EEUU)(ROBOT, 2000)Este proyecto surge del reclamo de muchos visitantes por planos y conceptos que les ayuden a iniciar la construccin de un Brazo Mecnico controlado por computadora.A lo largo de este documento se vern distintos bosquejos e ideas que podrn orientarlos haca el diseo de un brazo. Si bien los bosquejos presentados corresponden a un modelo de brazo bastante complejo, este puede ser adaptado de acuerdo a las posibilidades de cada uno.

Descripcin tcnica:En la siguiente figura se puede apreciar un diagrama del ARMDROID con todas sus partes detalladas:

Figura 1 Detalles del Brazo Electromecnico

Como se puede apreciar este modelo es un brazo muy completo, que posee cuatro ejes de movimiento: Base, Hombro, Codo y Mueca. Como se ha comentado antes, no es necesario tener todos estos movimientos en un primer diseo. Por ejemplo el movimiento de la mueca suele complicar bastante el diseo y puede ser obviado perfectamente sin que esto disminuya demasiado la capacidad de trabajo del brazo.En la siguiente figura se puede apreciar los ngulos de giro clsicos de las distintas articulaciones:

Figura 2 ngulos de Libertad del Brazo Electromecnico

Si bien no se aprecia el ngulo de giro de la base, esta posee un movimiento de derecha a izquierda y viceversa con un ngulo de giro generalmente limitado por los cables que conectan el cuerpo del brazo con la base de apoyo. De todas formas con un buen diseo es posible alcanzar ngulos de giro muy cercanos a los 360. En la construccin de este modelo se utilizan 6 motores paso a paso. Uno es utilizado para el movimiento lateral de la base, un segundo y tercer motor para dar movimiento al brazo y antebrazo, un cuarto y quinto motor para accionar la mueca hacia arriba y abajo y darle giro, y el sexto y ltimo motor para controlar la apertura y cierre del aprehensor de la mano.Los motores se ubican principalmente en la base para evitar cargar con pesos adicionales las extremidades, ya que esto redundara en tener que usar motores ms potentes para lograr mover las mismas.La conexin mecnica entre los motores y los ejes de cada extremidad se realiza por medio de delgados cables de acero, engranajes y poleas, segn se aprecia en la siguiente figura:

Figura 3 Funcionamiento de las Poleas y las Fajas

Accionando el brazo desde la PC:Para controlar el brazo desde la PC se puede hacer uso de la interfaz para puerto paralelo publicada en esta misma seccin en conjunto con la controladora para 4 motores paso a paso tambin disponible en esta seccin.Si bien este brazo utiliza 6 motores, podemos obviar el movimiento de la mueca con lo cual podramos realizarlo con tan solo 4 motores paso a paso.

Alternativa a los motores pas a paso:Tambin es posible accionar un brazo mecnico mediante el uso de Motor reductoresDC o bien motores DC con cajas reductoras adecuadas.El resto de la mecnica no cambia, pero hay que tener en cuenta que en los motores DC a diferencia de los motores paso a paso, no es posible controlar su giro, estos giran una vez aplicada la energa y no hay forma de saber cunto han girado. Para solucionar esto se puede hacer uso de un sistema de retroalimentacin que nos informe en qu posicin se encuentra cada eje y de esta forma sabremos cuando debemos accionar o detener un motor y a su vez hacia que lado debe girar el mismo. Este sistema es comnmente llamado Servomecanismo, y para realizarlo basta simplemente con hacer uso de un potencimetro lineal conectado mecnicamente con cada eje que se desee controlar. De esta forma cada vez que el eje gire, tambin girar el potencimetro del cual podemos obtener una lectura analgica de la posicin del eje.El siguiente paso es transformar esta lectura analgica en digital para poder interpretarla en la PC y tomar las acciones necesarias. Para esto existen en el mercado y a precios muy accesibles chips A/D que con muy pocos componentes externos permiten traducir una o varias lecturas analgicas y representarlas en un byte que puede ser ledo e interpretado por cualquier dispositivo digital. Como ejemplo podemos mencionar la lnea ADC de National cuyas caractersticas pueden apreciarse en la siguiente direccin: http://www.national.com/parametric/0,1850,502,00.html

Con un poco de diseo, se podra acoplar uno de estos chips a la interfaz para el puerto paralelo y de esta forma realizar la lectura de los potencimetros.

Conclusin:Es muy importante el uso de materiales livianos para la construccin de un brazo mecnico, ya que todo peso adicional redundar en una complejidad mecnica y econmica, debido a que obligar a utilizar motores de mayores potencias. Un buen material es el aluminio, este es fcil de conseguir, relativamente econmico y extremadamente liviano en comparacin con su dureza.

Sudamrica(GONGORA MIRANDA, 1990)La necesidad cada vez ms presionante de aumentar la productividad y conseguir productos acabados de una calidad uniforme, est haciendo que la industria gire cada vez ms hacia una automatizacin basada en computador. En el momento actual, la mayora de las tareas de fabricacin automatizadas se realiza mediante mquinas de uso especial diseadas para realizar funciones predeterminadas en un proceso de manufacturacin. La inflexibilidad y generalmente el alto costo de estas mquinas a menudo llamadas sistemas de automatizacin duros, han llevado a un inters creciente en el uso de robots capaces de efectuar una variedad de funciones de fabricacin en un entorno ms flexible y a un menor coste de produccin.

2.1.2 A nivel Nacional Lima(Fernando Garca, 2010)La finalidad de este proyecto es la integracin de un brazo robot controlado por una micro controladora en un proceso automatizado. Dicho brazo ir situado en el punto final de todo el proceso, con la finalidad de almacenar todos los elementos de salida que nos suministra un manipulador. Este sistema ser supervisado por un PC, el cual ir monitorizando el proceso en cuestin. La comunicacin entre estos tres elementos se realizar mediante una red Ethernet.

Descripcin del brazo robot El brazo robot utilizado es el modelo S300114 de 6 Ejes compuesto por una parte mecnica y una parte electrnica (controladora). Mecnica. Todas las piezas del chasis estn hechas en policarbonato negro de 3 mm. Consta de 7 servos Hitec de alta calidad y potencia incluyendo dos micros servos para la apertura y rotacin de la pinza manipuladora con lo que se consiguen unos movimientos ms precisos.

Figura 4 Modelo del Brazo Robot

Electrnica. La parte electrnica, consiste en una controladora tipo MINI SSC S310165 que permite controlar desde un puerto serie RS232 hasta 8 servos independientes. Este circuito SSC recibe las ordenes de movimiento de un PC o cualquier otro micro controlador y genera los pulsos de control de posicin de los servos.

Figura 5 - controladora tipo MINI SSC S310165

2.1.3 A nivel local(Centro de Visin y Robtica, 2010)En el presente trabajo se muestra la implementacin de un brazo robot con 4 grados de libertad y como elemento terminal una pinza para sujetar objetos. Tres articulaciones se controlan de forma analgica y la restante de forma digital. El objetivo de este prototipo es de servir de plataforma de aprendizaje para los estudiantes que estn cursando la materia CONTROL AUTOMTICO mediante la implementacin de controladores Proporcional-Integral-Derivativo (PID) tanto analgica como digital para manejar cada grado de libertad del brazo robot. El control automtico desempea un papel importante en los procesos de manufactura, industriales, navales, aeroespaciales, robtica, econmicos, biolgicos, etc. por lo que es importante motivar al estudiante para que desarrolle esta rea del conocimiento.

Materiales y Mtodos El brazo robot como plataforma de aprendizaje est formado por tres componentes bsicos: Mecnicos, Electrnicos y Software. Dentro de los componentes mecnicos tenemos 4 articulaciones y una pinza. Cada articulacin tiene como fuente motriz un motor DC, excepto la articulacin 2 que es activada por un motor paso a paso, que se conecta a un tren de engranajes que disminuyen la velocidad angular y aumentan el torque lo suficiente para soportar la carga. Como soporte para estos elementos mecnicos se usa bakelita colocadas de forma paralela, conectadas entre si por pernos. Se puede visualizar fcilmente el tren de engranajes con el fin que el estudiante pueda apreciar visualmente como la energa mecnica se transfiere desde el motor hasta el eje donde se conecta la siguiente articulacin. Se procedi a realizar planos a partir de los cuales se obtuvieron plantillas que se usaron para la fabricacin de la estructura del brazo robot.

Figura 6 Brazo Robot Y sus partes

2.2 Desarrollo de la temtica correspondiente al tema investigadoA. Variable IndependienteBrazo electromecnico

1. Introduccin En el presente trabajo se muestra la implementacin de un brazo robot con 4 grados de libertad y como elemento terminal una pinza para sujetar objetos. Tres articulaciones se controlan de forma analgica y la restante de forma digital. El objetivo de este prototipo es de servir de plataforma de aprendizaje para los estudiantes que estn cursando la materia CONTROL AUTOMTICO mediante la implementacin de controladores Proporcional-Integral-Derivativo (PID) tanto analgica como digital para manejar cada grado de libertad del brazo robot. El control automtico desempea un papel importante en los procesos de manufactura, industriales, navales, aeroespaciales, robtica, econmicos, biolgicos, etc. por lo que es importante motivar al estudiante para que desarrolle esta rea del conocimiento.

2. Materiales y Mtodos El brazo robot como plataforma de aprendizaje est formado por tres componentes bsicos: Mecnicos, Electrnicos y Software. Dentro de los componentes mecnicos tenemos 4 articulaciones y una pinza. Cada articulacin tiene como fuente motriz un motor DC, excepto la articulacin 2 que es activada por un motor paso a paso, que se conecta a un tren de engranajes que disminuyen la velocidad angular y aumentan el torque lo suficiente para soportar la carga. Como soporte para estos elementos mecnicos se usa bakelita colocadas de forma paralela, conectadas entre s por pernos. Se puede visualizar fcilmente el tren de engranajes con el fin que el estudiante pueda apreciar visualmente como la energa mecnica se transfiere desde el motor hasta el eje donde se conecta la siguiente articulacin. Se procedi a realizar planos a partir de los cuales se obtuvieron plantillas que se usaron para la fabricacin de la estructura del brazo robot.Conectados directamente con el eje de rotacin de cada articulacin se encuentran los potencimetros que proveern la retroalimentacin sobre el ngulo que se encuentra cada articulacin. Los engranajes se obtuvieron de juguetes y de impresoras dadas de baja. La pinza igualmente tiene un tren de engranajes para transferir la energa del motor hacia cada tenaza. La electrnica se divide en dos partes, los circuitos de fuerza y los circuitos de control. Los circuitos de fuerza son los que manejan directamente la corriente de los motores, estos reciben como entradas la seal de control y la seal de retroalimentacin para limitar el ngulo de rotacin de la articulacin antes del lmite fsico mediante el uso de comparadores ventana implementados con el Amplificador Operacional LM741. Este ngulo de rotacin es seteado mediante potencimetros que dan el voltaje de referencia a cada amplificador operacional que trabajan como comparadores. Esto ltimo es muy ilustrativo para el estudiante dado que se muestran los lmites fsicos de una mquina y como se implementan medidas de proteccin para no sobrepasar esos lmites. Quienes manejan directamente la corriente del motor son un arreglo de transistores, dos de ellos controlados por la seal de control y los restantes por el comparador ventana. EL circuito que se muestra a continuacin es para manejar las articulaciones 1,3 y 4.La articulacin 2 es activada por un motor paso a paso unipolar, por lo tanto tiene un circuito de fuerza diferente. Bsicamente cada fase es manejada por transistor de efecto de campo MOSFET IRZ44N que se conecta a un micro controlador PIC16F84A. Este circuito se muestra a continuacin.Figura 7 Sistema Electrnico

Todo lo anteriormente expuesto constituye la planta que hay que controlar. Los controladores PID se implementaron analgicamente con amplificadores operacionales LM741 y de forma digital con el micro controlador anteriormente mencionado. El estudiante debe ser capaz de disear estos controladores, utilizando los mtodos de sintonizacin de PID, expuestos en las clases tericas de control automtico como el mtodo de Astrom-Hagglund (AH), para posteriormente implementarlos tanto de forma analgica como digital, y luego compararlos con los circuitos de control PID del presente prototipo. Las seales de referencia se las ingresa por medio de un manipulador que tiene la misma configuracin geomtrica del brazo robot. En otras palabras todo movimiento que se haga en el manipulador lo repite el brazo robot.

3. Resultados Dentro de lo que es la parte analgica se trat de hacer la sintonizacin de los controladores PID, pero inmediatamente se hace evidente que las articulaciones del brazo robtico tienen un comportamiento no lineal y no tienen una funcin de transferencia constante para todos los ngulos. Las constantes que anteceden a la variable S varan de acuerdo a la posicin actual del brazo, por lo que el sistema de control ya no es SISO (Single Input Single Output) si no que debe modelar como MIMO (Mltiple Input Mltiple Output). Sin embargo revisando otros trabajos y analizando de forma emprica, se lleg a la conclusin que el controlador ms adecuado debe ser una ganancia proporcional cuyo diseo lo puede hacer un estudiante que est tomando la materia de control automtico utilizando un mtodo de sintonizacin de PID que crea conveniente, alrededor de un punto de operacin del brazo robot. Con respecto a la implementacin digital, en el software de control se implemento la secuencia de medio paso para manejar el motor paso a paso de la articulacin 2, adems fue necesario insertar una zona muerta en el dominio del tiempo para mejorar la operacin de esta articulacin.

4. Discusin A pesar que el comportamiento del brazo robot bajo ciertas circunstancias es no lineal, debido en gran parte a que vara la inercia que ve una articulacin con respecto al tiempo, y que el modelamiento del sistema de control debe ser MIMO, si se opera alrededor de un punto de operacin, tericamente queda dentro del contenido que abarca la materia de CONTROL AUTOMTICO. Como se emple un diseo modular, es posible conectar el brazo robot a una tarjeta de adquisicin de datos para que facilite ms experimentos de control automtico. Los futuros trabajos que se desean hacer son un sistema de control MIMO para tener un control ms amplio del brazo y no alrededor de un punto de operacin y un sistema de visin que a base de manejo de imgenes binarias controlar el brazo robot para recoger objetos con su pinza dentro de un plano y reubicarlos dentro del mismo plano.

Normas de conocimientos tecnolgicos:

La naturaleza de la tecnologaNorma 3: Los estudiantes adquirirn conocimientos de las relaciones entre las tecnologas y las conexiones entre tecnologa y otros campos de estudio.

Tecnologa y sociedadNorma 7: Los estudiantes adquirirn conocimientos de la influencia de la tecnologa en la historia.

DiseoNorma 9: Los estudiantes adquirirn conocimientos del diseo tcnico.Norma 10: Los estudiantes adquirirn conocimientos del papel de la localizacin y resolucin de problemas, investigacin y desarrollo, inventiva e innovacin y la experimentacin en la solucin de problemas.

Aptitudes necesarias en un mundo tecnolgicoNorma 11: Los estudiantes desarrollarn aptitudes que podrn aplicar al proceso de diseo.

El mundo diseadoNorma 19: Los estudiantes adquirirn conocimientos de las tecnologas de fabricacin, y aprendern a seleccionarlas y utilizarlas.

NORMA UNE 18 004 79(3) 1R EngranajesTipos de engranajes.Un engranaje es un mecanismo formado por dos ruedas dentadas que giran alrededor de unos ejes cuya posicin relativa es fija. Se trata pues de un mecanismo que sirve para transmitir un movimiento de rotacin entre dos rboles o ejes.Tabla 1a. Ejes paralelos

Cilndrico-rectoCilndrico-helicoidal

b. Ejes concurrentes

Cnico-rectoCnico-helicoidal

c. Ejes que se cruzan

Cnico-helicoidalTornillo sin fin-coronaCilndrico-helicoidal

Cuando los ejes del engranaje son paralelos, la rotacin entre las dos ruedas se transmite por medio de un engranaje cilndrico. Cuando los ejes son concurrentes (se cortan) se emplea un engranaje cnico. Cuando los ejes no son coplanarios, es decir cuando se cruzan en el espacio formando cualquier ngulo, se utilizan engranajes helicoidales.Figura 8 - Engranaje

Figura 9La norma UNE 1-044-75 especifica los signos convencionales para la representacin de engranajes en planos, tanto a nivel de despieces y detalles como en planos de conjuntos. Se aplica tanto a engranajes como a tornillos sin fin.

Figura 10 Representacin de ruedas aisladasEn una vista no seccionada, la rueda se representa como si no estuviera dentada, y limitada por la superficie de cabeza (o superficie exterior).En una vista seccionada axialmente, se representa como si fuera una rueda de dientes rectos, con dos dientes diametralmente opuestos, representados sin cortar 8aunque se trate de dientes no rectos o de un nmero impar de ellos).La superficie primitiva se traza en lnea fina de trazo y punto, aunque se trate de partes ocultas o de cortes. Como norma general, no se representa la superficie de pie o inferior, salvo en los cortes. Sin embargo, cuando sea conveniente su representacin sobre vistas no cortadas, se trazar con lnea fina continua. El perfil de los dientes se define indicando su tipo (atendiendo a una norma) o bien mediante un dibujo a la escala conveniente. Si procede, se indicar la orientacin de los dientes de un engranaje o de una cremallera

Figura 11 Dibujos de conjuntoEn los planos de conjunto se utilizan los mismos convenios que para la representacin de las ruedas aisladas. Sin embargo, cuando se trate de conjuntos de ruedas cnicas, en la proyeccin paralela al eje se prolonga la lnea que representa la superficie primitiva hasta el punto donde corta al eje. Cuando las ruedas se dibujan sin seccionar, no debe quedar ninguna rueda oculta por la otra en las partes coincidentes, a excepcin de: Cuando una rueda est situada por completo delante de la otra. Cuando se dibujan en seccin los engranajes.

Figura 12En estos dos casos puede omitirse la representacin de las aristas ocultas si no es imprescindible para la claridad del dibujo.

NORMA UNE 18 014 79 1R RODAMIENTOS Tipos de rodamientos Rodamientos rgidos de bolasTienen un campo de aplicacin amplio. Son de sencillo diseo y no desmontables, adecuados para altas velocidades de funcionamiento, y adems requieren poco mantenimiento.Figura 13

Rodamientos de bolas a rtulaTienen dos hileras de bolas con un camino de rodadura esfrico comn en el aro exterior del rodamiento. Esta ltima caracterstica hace que el rodamiento sea autoalineable, permitindose desviaciones angulares del eje respecto al soporte. Indicados para aplicaciones en las que se pueden producir desalineaciones o deformaciones del eje. Rodamientos de bolas con contacto angularTienen los caminos de rodadura de sus aros interior y exterior desplazados entre s respecto al eje del rodamiento. Son particularmente tiles para soportar cargas combinadas.Figura 14

Rodamientos de rodillos cilndricosTienen la misma funcin que los rodamientos rgidos de bolas, es decir, absorber cargas puramente radiales. No obstante, su capacidad de carga es mucho ms elevada. Son desmontables y existe una gran variedad de tipos, siendo la mayora de ellos de una sola hilera de rodillos con jaula.Figura 15

Rodamientos de agujasSe caracterizan por tener los rodillos finos y largos en relacin con su dimetro, por lo que se les denomina agujas. Tienen gran capacidad de carga y son especialmente tiles en montajes donde se dispone de un espacio radial limitado.Figura 16

Rodamientos de rodillos a rtulaEstn compuestos por dos hileras de rodillos con un camino de rodadura esfrico comn sobre el aro exterior. Cada uno de los caminos de rodadura del aro interior est inclinado formando un ngulo con el eje del rodamiento. Son autoalineables, pueden soportar cargas radiales y cargas axiales, y tienen una gran capacidad de carga.Figura 17

Rodamientos de rodillos cnicosTienen los rodillos dispuestos entre los caminos de rodadura cnicos de los aros interior y exterior. El diseo de estos rodamientos los hace especialmente adecuados para soportar cargas combinadas. Su capacidad de carga axial depende del ngulo de contacto, cuanto mayor es el ngulo, mayor es la capacidad de carga axial del rodamiento.Figura 18

Rodamientos axiales a bolasPueden ser de simple efecto o de doble efecto. Los de simple efecto son adecuados para absorber cargas axiales y fijar el eje en un solo sentido, y pueden soportar cargas radiales pequeas.Los de doble efecto son adecuados para absorber cargas axiales y fijar el eje en ambos sentidos. Sin embargo no soportan cargas radiales.

Figura 19

Rodamientos axiales de rodillosPueden ser de rodillos cilndricos o de rodillos cnicos, son adecuados para disposiciones que tengan que soportar grandes cargas axiales. Se suelen emplear cuando la capacidad de carga de los rodamientos axiales de bolas es inadecuada. Son capaces de soportar cargas radiales y de absorber desalineaciones de los ejes.Figura 20

Rodamientos axiales de agujasPueden soportar grandes cargas axiales y requieren de un espacio axial mnimo. Son rodamientos de simple efecto y slo pueden absorber cargas axiales en un sentido.

Figura 21

Empresas de rodamientos:SKF,FAG,INA,SNR NORMA UNE 17 075 CADENAS DE TRANMISION CadenasLas cadenas tienen especial aplicacin en mecanismos donde los ejes de giro de las dos ruedas dentadas estn muy separados y el tamao de las ruedas dentadas debe ser pequeo o incluso cuando se puede producir un movimiento relativo de un eje de giro respecto de otro, como por ejemplo en la transmisin de la traccin de una motocicleta a la rueda trasera, que est dotada del movimiento de la suspensin. Todas las cadenas articuladas constan de dos elementos constructivos principales, que son las mallas y los bulones o elementos de articulacin.Las cadenas se clasifican segn su funcin en: transmisin, transportadoras y de carga.Figura 22

Tabla 2TipoNormasRepresentacin

Cadenas de rodillos simplesDIN 8187DIN 8188DIN 8181ISO 606UNE 18015

Cadenas de rodillos doblesDIN 8187DIN 8188DIN 8181ISO 606

Cadenas de rodillos simplesDIN 817DIN 8188DIN 8181ISO 606

Cadenas de casquillosDIN 8164UNE 18084

Cadenas GalleDIN 8150DIN 8151UNE 18075

Cadenas Fleyer o de mallasDIN 8152UNE 18085

Cadenas RotaryDIN 8182

Cadenas de bloques

Cadenas dentadas silenciosasDIN 8190UNE 18003

Cadenas de carga

Cadenas de accionamiento

Cadenas transportadoras

Las ruedas dentadas para cadenas siguen los mismos criterios de representacin en planos que las ruedas dentadas de engranajes. Las cadenas se representan con una lnea fina de trazo y punto. Las formas de los dientes estn definidas en la norma DIN 8196.Representacin de una cadena y sus ruedas dentadas

Figura 23

B. Variable DependienteFundamentos Mecnicos

En este caso de los Fundamentos Mecnicos tocaremos tres temas que ya han sido desarrollados en la carrera la parte de Diseo Computarizado, Elementos Electromecnicos y Esttica.Fundamentos Mecnicos, son las bases o principios mecnicos los cuales ya demostrados con teoras y prcticas nos sirven para demostrar cmo est compuesto un sistema mecnico. En esta ocasin nos hemos basado en fundamentos ya practicados en la carrera.

Diseo ComputarizadoEs el manejo de software de ingeniera para poder disear prototipos o modelos establecidos o fabricados donde nosotros podemos dar un plano a semejanza de cmo est formado este proyecto detallndolo a escalas reales para poder construirlo y poder llegar a un mismo resultado como ya est expuesto en este diseo. Para esto necesitamos tener conocimiento previos y saber utilizar programas como AutoCAD y SolidWorks; que son software actualizados que son de mucha ayuda para construir a escalas reales modelos de sistemas mecnicos, que en este caso nos servir de gua este diseo para una perfecta construccin.

AutoCAD

Autodesk AutoCAD es un programa de diseo asistido por computadora para dibujo en dos y tres dimensiones. Actualmente es desarrollado y comercializado por la empresa Autodesk. El trmino AutoCAD surge como creacin de la compaa Autodesk, teniendo su primera aparicin en 1982. AutoCAD es un software reconocido a nivel internacional por sus amplias capacidades de edicin, que hacen posible el dibujo digital de planos de edificios o la recreacin de imgenes en 3D.AutoCAD es uno de los programas ms usados, elegido por arquitectos, Ingenieros y diseadores industriales. Desglosando su nombre, se encuentra que Auto hace referencia a la empresa creadora del software, Autodesk y CAD a Diseo Asistido por Computadora (por sus siglas en ingls).

SolidWorks

SolidWorks es un programa de diseo asistido por computadora para modelado mecnico desarrollado en la actualidad por SolidWorks Corp., una subsidiaria de Dassault Systmes (Suresnes, Francia), para el operativo Microsoft. Es un modelador de slidos paramtrico. Fue introducido en el mercado en 1995 para competir con otros programas CAD como Pro/ENGINEER, NX, Solid Edge, CATIA, y Autodesk Mechanical Desktop.El programa permite modelar piezas y conjuntos y extraer de ellos tanto planos como otro tipo de informacin necesaria para la produccin. Es un programa que funciona con base en las nuevas tcnicas de modelado con sistemas CAD. El proceso consiste en trasvasar la idea mental del diseador al sistema CAD, "construyendo virtualmente" la pieza o conjunto. Posteriormente todas las extracciones (planos y ficheros de intercambio) se realizan de manera bastante automatizada.La empresa SolidWorks Corp. fue fundada en 1993 por Jon Hirschtick con su sede en Concord, Massachusetts[][] y lanz su primer producto, SolidWorks 95, en 1995. En 1997 Dassault Systmes, mejor conocida por su software CAD CATIA, adquiri la compaa. Actualmente posee el 100% de sus acciones y es liderada por Jeff Ray.

Elementos Electromecnicos:Es el conocer los elementos necesarios que t puedes utilizar en un determinado sistema mecnico u/o elctrico. Este curso ayuda a que el ingeniero mecnico elctrico tenga previos conocimientos de la propiedades que brindara cada elemento que en un futuro tendr al frente como objeto de estudio, nos muestra tambin la utilidad de estos elementos y saber en qu parte del sistema lo podemos usar. Dicho de otra forma este curso que se brinda nos ayudara a conocer los objetos mecnicos que utilizaremos, conociendo sus propiedades y en que parte de nuestro sistema (Brazo Electromecnico) los usaremos para su perfecta construccin y ejecucin.

ElectricidadLos sistemas electromecnicos tienen la propiedad de convertir energa elctrica en mecnica y viceversa. La ley de Faraday y la ley de Ampere son fundamentales para la comprensin del origen de las fuerzas electromotrices y las fuerzas magneto motrices.

Campo Magntico y Ley de FaradayLas cantidades usadas para medir la intensidad de un campo magntico son el flujo magntico F en unidades webers Wb; y la densidad de flujo magntico B en unidades de webers sobre metros cuadrados Wb/m2 o teslas T. La cantidad ms recientemente relacionada con la intensidad del campo magntico expresada en A/m son los vectores. Entonces, la densidad del flujo magntico y su intensidad son en general descritas en forma de vectores, en trminos de las componentes en cada direccin espacial.Es costumbre representar el campo magntico en forma de lneas de fuerza, un concepto originado en Faraday; para visualizar la intensidad del campo magntico observando la densidad de estas lneas en el espacio.Los campos magnticos son generados por cargas elctricas en movimiento, y sus efectos se miden por la fuerza que ellos ejercen sobre una carga en movimiento. La fuerza ejercida por una fuerza f sobre una carga en movimiento q a la velocidad u en presencia de un campo magntico con densidad de flujo B es dada por la ecuacin:f = q u x B

En donde el smbolo x denota el producto vectorial cruz. Si la carga se mueve a la velocidad u en una direccin con el campo magntico, entonces la magnitud de la fuerzaSe expresa:f = q.u.B.senY la direccin de esta fuerza tiene ngulo recto con el plano formado por los vectores B y u.El flujo magntico F se define como la integral de la densidad de flujo sobre el rea de una superficie, y se expresa:F = A B dA

En webers en donde la letra A indica que la integral es evaluada sobre la superficie A. Si el flujo es uniforme sobre el rea la expresin se puede aproximar a:

F = B. A

La Ley de Induccin de Faraday establece que el movimiento de un anillo de alambre a travs de un campo magntico constante induce un voltaje y una corriente elctrica. Ms exactamente, la Ley de Induccin de Faraday establece que un flujo variando en el tiempoCausa una fuerza electromotriz inducida fem e expresada como sigue:

En aplicaciones prcticas, el tamao del voltaje inducido por el cambio del campo magntico puede incrementarse significativamente cuando el alambre es enrollado en forma espiral. Para un alambre de N vueltas con rea seccional A, la fem se expresa:

Ley de AmpereLa ley de Ampere y la ley de Faraday son las dos leyes fundamentales relativas a la electricidad y al magnetismo. Cualitativamente, la ley de Ampere establece que la intensidad de un campo magntico H en la vecindad de un conductor tiene relacin con la corriente que pasa por el conductor. La ley de Ampere establece una relacin dual con la ley de Faraday. La ley de Ampere y el comportamiento de materiales magnticos, estn relacionados con la intensidad del campo magntico H y la densidad de flujo B, en forma cuantitativa por:B = H

En donde es un valor escalar constante que representa un medio fsico en particular y se llama permeabilidad del medio. La razn para introducir la intensidad del campo magntico es que depende de las propiedades del material empleado en la construccin del circuito magntico. Entonces, una intensidad de campo magntico en particular H, dara origen a diferentes densidades de flujo en diferentes materiales. Por lo tanto, sera empleado para definir fuentes de energa magntica a en trminos de intensidad de campo magntico, tal que diferentes estructuras magnticas y materiales pueden ser evaluados o comparados para una fuente dada. En analoga con la fuerza electromotriz fem inducida por la ley de Faraday esta fuente puede ser llamada fuerza magneto motriz fmm.

La fuente magneto motriz fmm generada por un solo alambre no es muy fuerte, sin embargo, con arreglo del alambre en muchas vueltas puede incrementarse la magnitud de este campo magntico. El producto N.i es una cantidad en el circuito electromagntico llamada fuerza magneto motriz fmm y se define as:

F = N. i Ampere vueltasLos arreglos tpicos son solenoide enrollado en estructura cilndrica y solenoide enrollado en estructura en forma de toroide cuyas expresiones seran

Circuitos ElctricosLa carga elctrica es la cantidad fundamental en electricidad y su valor ms pequeo es la que transporta un electrn, igual a q = -1.602 10-19 coulomb C. Mientras que la carga transportada por un protn tiene la misma magnitud pero de signo contrario, igual a q = -1.60210-19 coulomb C. Electrones y protones son a menudo llamadas las cargas elementales. La corriente elctrica se define como la tasa de carga pasando un rea predeterminada a travs del tiempo:

En donde C/s es el Ampere. En un circuito elctrico elemental, la cantidad de corriente i, que fluye desde una batera hacia un resistor es igual a la corriente que fluye desde la luzdel bulbo hacia la batera. En otras palabras, ni la corriente y ni la carga, se pierden alrededor de un circuito cerrado. Este principio fue observado por el cientfico alemn G.R. Kirchhoff y se conoce como la ley de Kirchhoff de la corriente; y establece que la cargano puede ser creada, pero puede ser conservada, y la suma de las corrientes en un nodo son iguales a cero. En el nodo las corriente entrando son positivas mientras que las corrientes saliendo son negativas. La expresin que define esta ley de Kirchhoff de la corriente sera:

La carga movindose en un circuito elctrico origina una corriente. Para que la carga semueva entre dos puntos del circuito es necesario realizar un trabajo y el trabajo para mover la carga entre dos puntos del circuito es lo que se conoce como voltaje. Un voltio se define como 1 Julio / coulomb.El voltaje, o diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito elctrico, indica la energa requerida para mover la carga desde un punto a otro. De aqu se origina la ley de Kirchhoff del voltaje, que en principio establece que ninguna energa se pierde o se crea en un circuito elctrico; en trminos de circuito, la suma de todos los voltajes asociados con las fuentes debe ser igual a la suma de las cargas de voltaje, tal que el voltaje neto en un circuito cerrado es cero:

Potencia ElctricaDefinido el voltaje como un trabajo por unidad de carga el concepto de potencia se origina como el trabajo hecho por unidad de tiempo y se puede expresar como P = V I. La potencia es la energa que mueve al robot. Tambin, puede distinguirse la potencia instantnea P (t) = V (t) I (t) y la potencia promedio

Ley de OhmDefine la oposicin de un material al paso de la corriente elctrica y puede expresarse como V = I R. La resistencia del material depende de una propiedad llamada resistividad denotada por el smbolo r. La inversa de la resistividad es llamada conductividad y se denota con el smbolo s.

ImpedanciaLa impedancia es un mtodo para describir el comportamiento de un elemento en un circuito elctrico. Para un resistor se expresa Z R R=, para un capacitor

En donde D es el operador diferencial y para un inductor

ModelamientoEs el proceso de representar el comportamiento de un sistema robtico por medio de un conjunto de ecuaciones matemticas y lgicas en un proyecto de un robot. Los modelos pueden ser estticos o dinmicos. En un modelo esttico no hay transferencia de energa. En un modelo dinmico hay transferencia de energa, que produce el movimiento. Los fenmenos observados son seales, generalmente modelados respecto al tiempo.

SimulacinEs el proceso de resolver el modelo de un proyecto y se visualiza en un PC. El proceso de simulacin puede dividirse en tres etapas: iniciacin, iteracin y finalizacin. La iniciacin puede ser el diagrama de bloques con sus correspondientes ecuaciones. La iteracin es la resolucin de las ecuaciones diferenciales del modelo por medio de la integracin o la diferenciacin. La finalizacin es la grfica que representa la respuesta del sistema ante una determinada entrada. Las ecuaciones diferenciales queRepresentan el modelo generalmente son no-lineales que contienen derivadas en funcin de la variable independiente, tiempo. La ecuacin diferencial tiene el grado del trmino de ms alta derivacin

Control AutomticoEl control automtico moderno es una disciplina que apareci despus que Maxwell descubri que la estabilidad de un sistema de primer orden, segundo orden o tercer orden depende de las races de la ecuacin caracterstica y del mtodo de Ruth; el cual suministra una herramienta de evaluacin para sistemas de ms alto orden. Esto ocurri en la ltima dcada del siglo XIX. El modelo matemtico de la dinmica de la estructura de un robot, incluyendo su mano, es una ecuacin diferencial de segundo orden. Extendiendo el modelo dinmico a los actuadores y transmisiones, este modelo puede ser mayor de tercer orden. El PC es la herramienta ms importante hoy en da empleado en el diseo e implementacin del sistema de control de robots industriales.

Control de Sistemas MecnicosEl control de sistemas mecnicos est sufriendo un cambio sin precedentes porque el determinante primario para la funcin del sistema est a cargo del software de control. Este cambio ocurre por la influencia del desarrollo de la tecnologa electrnica y ciencia computarizada sobre los sistemas mecnicos. El software en tiempo real es el componente esencial de los sistemas mecatrnicos. Los desarrollos en electrnica hacen posible aislar o identificar cuatro componentes para el desarrollo de los sistemas de control en sistemas mecnicos: El sistema mecnico objeto, el sistema de medicin, el sistema de control y el sistema de actuacin, como se aprecia en la Figura 1. 2. Una vez aislados la instrumentacin de los actuadores, el sistema de computacin se puede implementar para hacer efectivo el sistema de control del sistema mecnico.

Diseo de sistemas electromecnicosEn Rusia, la Universidad Estatal Electrotcnica de San Petersburgo, ha integrado la instruccin en Mecatrnica con disciplinas de varios departamentos de ingeniera y se concentra en los siguientes contenidos: lgebra lineal, Control lineal, Robtica, Electrnica, Principios de electrotecnia, Control ptimo, Control adaptativo, Programacin de computadores y Simulacin de sistemas electromecnicos. Estos tpicos son desarrollados en torno de proyectos de diseo de sistemas electromecnicos realizados en grupos de estudiantes bajo la tutora del profesor del rea y apoyndose en los recursos disponibles en los laboratorios integrados por los diferentes departamentos.

Esttica: La esttica es la rama de la mecnica clsica que analiza las cargas (fuerza, par / momento) y estudia el equilibrio de fuerzas en los sistemas fsicos en equilibrio esttico, es decir, en un estado en el que las posiciones relativas de los subsistemas no varan con el tiempo. La primera ley de Newton implica que la red de la fuerza y el par neto (tambin conocido como momento de fuerza) de cada organismo en el sistema es igual a cero. De esta limitacin pueden derivarse cantidades como la carga o la presin. La red de fuerzas de igual a cero se conoce como la primera condicin de equilibrio, y el par neto igual a cero se conoce como la segunda condicin de equilibrio.La esttica abarca el estudio del equilibrio tanto del conjunto como de sus partes constituyentes, incluyendo las porciones elementales de material. Uno de los principales objetivos de la esttica es la obtencin de esfuerzos cortantes, fuerza normal, de torsin y momento flector a lo largo de una pieza, que puede ser desde una viga de un puente o los pilares de un rascacielos. Su importancia reside en que una vez trazados los diagramas y obtenidas sus ecuaciones, se puede decidir el material con el que se construir, las dimensiones que deber tener, lmites para un uso seguro, etc., mediante un anlisis de materiales. Por tanto, resulta de aplicacin en ingeniera estructural, ingeniera mecnica, construccin, siempre que se quiera construir una estructura fija. Para el anlisis de una estructura en movimiento es necesario considerar la aceleracin de las partes y las fuerzas resultantes.El estudio de la Esttica suele ser el primero dentro del rea de la ingeniera mecnica, debido a que los procedimientos que se realizan suelen usarse a lo largo de los dems cursos de ingeniera mecnica.

Conceptos Previos: Sistema de Referencia: es un conjunto de convenciones usadas por un observador para poder medir la posicin y otras magnitudes fsicas de un objeto o sistema fsico en el tiempo y el espacio. Los dos sistemas de coordenadas, utilizados con mayor frecuencia son el sistema de coordenadas cartesianas rectangulares y el de coordenadas polares cilndricas. Tiempo: es el concepto que determina la medida de la sucesin de acontecimientos, establece la nocin de cuando ocurren. La unidad de tiempo es el segundo, que es una fraccin convencional del periodo de rotacin de la tierra. Masa: cantidad de materia que tiene un cuerpo. Es la medida de la inercia, que es la resistencia que ste presenta a todo cambio de velocidad. Se utiliza para caracterizar y comparar los cuerpos. La masa es asimismo la propiedad de los cuerpos en virtud de la cual los mismos se atraen entre s. Fuerza: representa la accin de un cuerpo sobre otro afectando el estado de movimiento o de reposo del cuerpo sobre el cual acta. Puede ser ejercida por contacto directo o a distancia, como en caso de las fuerzas gravitacionales y las magnticas respectivamente. Una fuerza queda completamente definida por su magnitud, su punto de aplicacin, su direccin y sentido, y se representa por un vector. Ley del paralelogramo: La resultante de dos fuerzas aplicadas sobre una partcula, bajo ngulos diferentes, es la diagonal del paralelogramo formado por los vectores de esas fuerzas. El Principio de Transmisibilidad: Que seala que las condiciones iniciales de un cuerpo rgido permanecen invariables si una fuerza (entindase vector fuerza) que acta en un punto dado del mismo es trasladado a lo largo de su lnea de accin hasta otro punto del mismo cuerpo. Primera Ley de Newton: Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre l. Esta ley postula, por tanto, que un cuerpo no puede cambiar por s solo su estado inicial, ya sea en reposo o enmovimiento rectilneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza o una serie de fuerzas cuyo resultante no sea nulo sobre l. Newton toma en cuenta, as, el que los cuerpos en movimiento estn sometidos constantemente a fuerzas de roce o friccin, que los frena de forma progresiva, algo novedoso respecto de concepciones anteriores que entendan que el movimiento o la detencin de un cuerpo se deba exclusivamente a si se ejerca sobre ellos una fuerza, pero nunca entendiendo como est a la friccin. Segunda Ley de Newton: El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre segn la lnea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime. Esta ley explica qu ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por qu ser constante) acta una fuerza neta: la fuerza modificar el estado de movimiento, cambiando la velocidad en mdulo o direccin. En concreto, los cambios experimentados en elmomento linealde un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la direccin de esta; esto es, las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos. Consecuentemente, hay relacin entre lacausa y el efecto, esto es, la fuerza y la aceleracin estn relacionadas. Dicho sintticamente, la fuerza se define simplemente en funcin del momento en que se aplica a un objeto, con lo que dos fuerzas sern iguales si causan la misma tasa de cambio en el momento del objeto. De esta deduccin que se hace se puede hallar la frmula de la Fuerza, que es igual a decir: ; Fuerza es igual a masa por aceleracin. Tercera Ley de Newton: La tercera ley es completamente original de Newton (pues las dos primeras ya haban sido propuestas de otras maneras porGalileo,HookeyHuygens) y hace de las leyes de la mecnica un conjunto lgico y completo. Expone que por cada fuerza que acta sobre un cuerpo (empuje), este realiza una fuerza de igual intensidad, pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo. Dicho de otra forma, las fuerzas, situadas sobre la misma recta, siempre se presentan en pares de igual magnitud y de direccin, pero con sentido opuesto. Cantidad Escalar: Una cantidad escalar es aquella que solamente posee magnitud y por lo tanto pueden ser sumados aritmticamente. Por ejemplo son cantidades escalares el volumen, la temperatura, el tiempo, etc. Cantidad Vectorial: Una cantidad vectorial es aquella que posee adems de una magnitud, una direccin y un sentido. Tales cantidades solamente pueden ser sumadas geomtricamente, lo que suele denominarse suma de vectores. Ejemplo de cantidades vectoriales son la fuerza, la velocidad, la cantidad de movimiento, etc.

Momentos de un VectorSe llamamomentoen lgebra vectorial y fsica a una magnitud que establece una relacin entre uno o varios vectores y un punto, una recta o un plano. Los momentos tienen mucha importancia en fsica, pues hay muchas situaciones en las que no solo importa el valor de un vector sino tambin de su punto de aplicacin y su orientacin con respecto a otras magnitudes.

Momento CentralElmomento respecto de un puntoomomento centralse define como:

DondeMes el momento central (un vector),aes el vector del que se halla el momento yres un vector que va del punto, llamadopolo, al origen dea. El valor del momento central depende, por tanto, de la eleccin del polo.Los momentos centrales tiene multitud de aplicaciones en fsica: el momento asociado a lacantidad de movimientorecibe el nombre demomento cintico; el momento asociado a una fuerza se conoce como momento dinmico omomento de una fuerza; elmomento magnticotambin es central, y es directamente proporcional al momento cintico del sistema.

Momento xicoElmomento respecto de una rectaomomento xicose define como la proyeccin sobre una recta, llamadaeje, del momento respecto de un punto de ella:

DondeMes el momento xico (un escalar) yues elvectorunitario de la recta. Su valor depende del eje, pero se puede demostrar que es independiente del punto elegido en un eje determinado.A menudo se aplica este mismo nombre al vector de proyeccin sobre la recta:

Momentos de FuerzaEnmecnica newtoniana, se denominamomento de una fuerza(respecto a un punto dado) a unamagnitud(pseudo)vectorial, obtenida como producto vectorial del vector de posicin del punto de aplicacin de la fuerza con respecto al punto al cual se toma el momento por la fuerza, en ese orden. Tambin se le denominamomento dinmicoo sencillamentemomento.Ocasionalmente recibe el nombre detorquea partir del trmino ingls (torque), derivado a su vez del latntorquere(retorcer). Este trmino intenta introducirse en la terminologa espaola, bajo las formas detorqueotorca, aunque con escasa fortuna, ya que existe la denominacinparque es la correcta en espaol.

DefinicinEl momento de una fuerzaaplicada en un punto P con respecto de un punto O viene dado por elproducto vectorialdel vectorpor el vectorfuerza; esto es,

Donde es el vector que va desde O a P.Por la propia definicin delproducto vectorial, el momentoes un vector perpendicular al plano determinado por los vectoresy.La definicin de momento se aplica a otras magnitudes vectoriales. As, por ejemplo, el momento de lacantidad de movimientoo momento lineal, es elmomento cinticoomomento angular, definido como

El momento de fuerza conduce a los conceptos depar,par de fuerzas,par motor, etc.

Interpretacin del MomentoEl momento de una fuerza con respecto a un punto da a conocer en qu medida existe capacidad en una fuerza o sistema de fuerzas para cambiar el estado de la rotacin del cuerpo alrededor de un eje que pase por dicho punto.El momento tiende a provocar una aceleracin angular (cambio en la velocidad de giro) en el cuerpo sobre el cual se aplica y es una magnitud caracterstica en elementos que trabajan sometidos atorsin(como los ejes de maquinaria) o aflexin(como lasvigas).

UnidadesEl momento dinmico se expresa en unidades de fuerza por unidades de distancia. En el Sistema Internacional de Unidadesla unidad se denominanewtonmetroonewton-metro, indistintamente. Su smbolo debe escribirse como Nm o Nm (nunca mN, que indicara mili newton).Si bien, dimensionalmente, Nm parece equivaler aljulio, no se utiliza esta unidad para medir momentos, ya que el julio conceptualmente es unidad detrabajooenerga, que son conceptualmente diferentes a un momento de fuerza. El momento de fuerza es una magnitud vectorial, mientras que la energa es una magnitud escalar.No obstante, la equivalencia dimensional de ambas magnitudes no es una mera coincidencia. Un momento de 1 Nm aplicado a lo largo de una revolucin completa (radianes) realiza un trabajo igual ajulios, ya que, dondees el trabajo,es el momento yes el ngulo girado (en radianes). Es esta relacin la que podra motivar el nombre de julios por radin para la unidad de momento, aunque no es correcto.

Clculos de Momentos en el PlanoCuando se consideran problemas mecnicos bidimensionales, en los que todas las fuerzas y dems magnitudes vectoriales son coplanarias, el clculo de momentos se simplifica notablemente. Eso se debe a que los momentos seran perpendiculares al plano de coplanariedad y, por tanto, sumar momentos se reducira a sumar tan slo sus componentes perpendiculares al plano, que son magnitudes escalares.Si se considera una fuerza aplicada en un punto P del plano de trabajo y otro punto O sobre el mismo plano, el mdulo del momento en O viene dado por:

Siendoel mdulo de la fuerza,el brazo de momento, es decir, ladistanciaa la que se encuentra el punto O (en el que tomamos momento) de la recta de aplicacin de la fuerza, yel suplementario del ngulo que forman los dos vectores.La direccin de un momento es paralela al eje de momento, el cual es perpendicular al plano que contiene la fuerzaF, y por su brazo de momentod. Para establecer la direccin se utiliza laregla de la mano derecha.

Anlisis del equilibrioLa esttica proporciona, mediante el empleo de la mecnica del slido rgido, solucin a los problemas denominados isostticos. En estos problemas, es suficiente plantear las condiciones bsicas de equilibrio, que son:1. El resultado de la suma de fuerzas es nulo.2. El resultado de la suma de momentos respecto a un punto es nulo. Estas dos condiciones, mediante el lgebra vectorial, se convierten en un sistema de ecuaciones; la resolucin de este sistema de ecuaciones es la solucin de la condicin de equilibrio. Existen mtodos de resolucin de este tipo de problemas estticos mediante grficos, heredados de los tiempos en que la complejidad de la resolucin de sistemas de ecuaciones se evitaba mediante la geometra, si bien actualmente se tiende al clculo por ordenador.Para la resolucin de problemas hiperestticos (aquellos en los que el equilibrio se puede alcanzar con distintas combinaciones de esfuerzos) es necesario considerar ecuaciones de compatibilidad. Dichas ecuaciones adicionales de compatibilidad se obtienen mediante la introduccin de deformaciones y tensiones internas asociadas a las deformaciones mediante los mtodos de la mecnica de slidos deformables, que es una ampliacin de la mecnica del slido rgido que, adems, da cuenta de la deformabilidad de los slidos y sus efectos internos.

Primera Condicin de EquilibrioUn cuerpo se encuentra en equilibrio traslacional si y solo si la suma vectorial de las fuerzas que actan sobre l es igual a cero. Cuyas ecuaciones son las siguientes:Fx= 0 y Fy= 0.

Segunda Condicin de EquilibrioPara que un cuerpo est en equilibrio de rotacin, la suma de los momentos o torcas de las fuerzas que actan sobre l respecto a cualquier punto debe ser igual a cero. Matemticamente esta ley se expresa con la ecuacin:M=0. M= M1 + M2 + M3 + Mn= 0. =0. = 1 + 2 + 3 +n = 0.

Diagrama de Cuerpo Librea)Hacer un dibujo que represente claramente el problema que se desea resolver (solo si no se proporciona la figura, si aparece, siga con el paso.b)Construye un diagrama de cuerpo libre sustituyendo por medio de fuerzas todo aquel efecto que recibe el cuerpo, provocado por su contacto con otros cuerpos o por la fuerza gravitacional y que originan que se encuentren en equilibrio. Indique la magnitud, direccin y sentido de las fuerzas conocidas. Use smbolos para sealar las cantidades que se desconocen.c) Haga un sistema de referencia utilizando ejes rectangulares y coloque al cuerpo en equilibrio en el origen del sistema de coordenadas.d)Aplique las ecuaciones de equilibrio que necesite para encontrar las respuestas a las incgnitas buscadas.

2.3 Definicin de la terminologa empleada2.3.1 Definicin de trminos Aprendizaje: Elaprendizajees el proceso a travs del cual se adquieren o modifica habilidades,conductasovalorescomo resultado delestudio, laexperiencia, lainstruccin, el razonamiento y laobservacin. Este proceso puede ser analizado desde distintas perspectivas, por lo que existen distintasteoras del aprendizaje. El aprendizaje es una de las funciones mentales ms importantes en humanos, animales ysistemas artificiales Fundamentos mecnicos: es la base o sustentacin, con lo cual se basa un objeto de estudio dado; en este caso conceptos mecnicos ya estudiados como son Diseo Computarizado, Elementos Electromecnicos, Esttica. Prototipo: en este caso es una mquina de prueba, un primer modelo; es una demostracin a una pequea escala del modelo ya definido. Brazo electromecnico: es un sistema mecnico, que est compuesto de materiales y funcionamientos tanto elctricos como mecnicos, complementados de manera eficiente, pidindole dar estudios con referencia al movimiento y conceptos bsicos de mecnica. Las 5s: es una de las normas tcnicas con las cuales se trabaja a nivel ambiental y estas son 5s (seiri, seiton, seiso, seitketsu, shitsuke) clasificacin, orden, limpieza, normalizacin y disciplina. Esttica: Laestticaes la rama de lamecnica clsicaque analiza las cargas (fuerza, par / momento) y estudia el equilibrio de fuerzas en los sistemas fsicos en equilibrio esttico, es decir, en un estado en el que las posiciones relativas de los subsistemas no varan con el tiempo. La red de fuerzas de igual a cero se conoce comola primera condicin de equilibrio, y el par neto igual a cero se conoce comola segunda condicin de equilibrio. Elementos Electromecnicos: es el modulo por el cual tu puedes conocer los diferentes normar de elementos que puedes utilizar o se pueden ver en un sistema mecnico, explicando sus caractersticas propias de estos elementos y dando alcances de donde es posibles encontrarlos en los sistemas mecnicos. Mecnica: Lamecnicaes la rama de lafsicaque estudia y analiza elmovimientoy reposo de los cuerpos, y su evolucin en el tiempo, bajo la accin defuerzas. El conjunto de disciplinas que abarca la mecnica convencional es muy amplio y es posible agruparlas en cuatro bloques principales: La Mecnica Clsica, Cuntica, Relativista y Teora Cuntica de Campos. La mecnica es unacienciaperteneciente a lafsica, ya que los fenmenos que estudia son fsicos, por ello est relacionada con lasmatemticas. Sin embargo, tambin puede relacionarse con laingeniera, en un modo menos riguroso. Fuerzas: Enfsica, lafuerzaes unamagnitud fsicaque mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partculas o sistemas de partculas (en lenguaje de la fsica de partculas se habla de interaccin). Segn una definicin clsica,fuerzaes todo agente capaz de modificar lacantidad de movimientoo la forma de los cuerpos materiales. No debe confundirse con los conceptos deesfuerzoo deenerga.En elSistema Internacional de Unidades, la fuerza se mide enNewton(N).

CAPTULO III: MARCO METODOLGICO

3.1 Tipo y Diseo de Investigacin

3.1.1 Tipo de InvestigacinEsta investigacin fue de tipo experimental, por qu fue de tipo experimental? Fue de este tipo, ya que como necesitbamos mostrar mediante la prctica los fundamentos mecnicos que se han expuesto tericamente en clase, y a raz de que construiremos un brazo electromecnico, fue necesario trabajar nuestro proyecto de forma experimental, en la cual nuestros compaeros podrn observar el cmo se puede llevar la teora de fundamentos mecnicos a la campo de la realidad.

3.1.2 Diseo de Investigacin

ProblemaCmo logramos el aprendizaje de los fundamentos mecnicos mediante la construccin del prototipo de un brazo electromecnico en la escuela de Ingeniera Mecnica Elctrica de la Universidad Seor de Sipn, en el periodo 2015 I?

Nueva realidadQue los alumnos de III ciclo de Ingeniera mecnica elctrica, puedan complementar su aprendizaje de los fundamentos mecnicos en este semestre acadmico

SolucinLa construccin de un brazo electromecnico con el cual por medio de su construccin se pueda explicar los fundamentos mecnicos expuestos en clase

3.2 Poblacin Y Muestra3.2.1 Poblacin POBLACIN 1: El Prototipo de un Brazo Electromecnico. POBLACIN 2: La Comunidad Universitaria de Ingeniera Mecnica Elctrica.3.2.2 Muestra MUESTRA 1: El Prototipo de un Brazo Eelectromecnico. MUESTRA 2: Fuero seleccionados 16 de alumnos de III ciclo, seccin B de la escuela de Ingeniera Mecnica Elctrica.3.3 HiptesisSi realizamos la construccin del Prototipo de un Brazo Electromecnico en base a sus normas tcnicas; entonces lograremos el aprendizaje complementario de los Fundamentos Mecnicos para los Alumnos del III ciclo, seccin B de Ingeniera Mecnica Elctrica en el presente Ao Acadmico.3.4 Variables3.4.1 Variable Independiente Brazo electromecnico: es un sistema mecnico, que est compuesto de materiales y funcionamientos tanto elctricos como mecnicos, complementados de manera eficiente, pidindole dar estudios con referencia al movimiento y conceptos bsicos de mecnica.3.4.2 Variable Dependiente Fundamentos mecnicos: es la base o sustentacin, con lo cual se basa un objeto de estudio dado; en este caso conceptos mecnicos ya estudiados como son Diseo Computarizado, Elementos Electromecnicos, Esttica.

3.4.3 OperacionalizacinVariableIndicador Sub indicadorndiceTcnicas de recoleccinInstrumentos de recoleccinInstrumentos de medicin

BRAZO ELECTROMECNICO

Sistema Mecnico

Posicionamiento de un sistema

Grados de libertad

Observacin

Entrevista

Encuentra

Anlisis de DocumentosGua de observacin

Cuestionario

Hoja de encuesta

Gua de anlisis de Documentos

Motor

Rpm

Observacin

Entrevista

Encuesta

Anlisis de documentos

Gua de observacin

Cuestionario

Hoja de encuesta

Gua de anlisis de documentos

Tacmetro

Poleas

Dimetro

Observacin

Entrevista

Encuesta

Anlisis de documentos

Gua de observacin

Cuestionario

Hoja de encuesta

Gua de anlisis de documentos

Calibrador vernier

Engranajes

Tipo y numero de dientesObservacin

Entrevista

Encuesta

Anlisis de documentos

Gua de observacin

Cuestionario

Hoja de encuesta

Gua de anlisis de documentos

Calibradorvernier

Sistema elctrico

Motor

Potencia

Observacin

Entrevista

Encuesta

Anlisis de documentos

Gua de observacin

Cuestionario

Hoja de encuesta

Gua de anlisis de documentos

Dinammetro

Intensidad

Amperios

Observacin

Entrevista

Encuesta

Anlisis de Docs.Gua de observacin

Cuestionario

Hoja de encuesta

Gua de anlisis de Docs.

Ampermetro

Tensin

Voltios

Observacin

Entrevista

Encuesta

Anlisis de Docs.Gua de observacin

Cuestionario

Hoja de encuesta

Gua de anlisis de Docs.

Voltmetro

Resistencia elctrica

OhmiosObservacin

Entrevista

Encuesta

Anlisis de Docs.Gua de observacin

Cuestionario

Hoja de encuesta

Gua de anlisis de Docs.

Ohmmetro

VariableIndicador Sub indicadorndiceTcnicas de recoleccinInstrumentos de recoleccinInstrumentos de medicin

APRENDIZAJE DE FUNDAMENTOS MECANICOS

Diseo Computarizado

AUTOCAD

Dominio de software Observacin

Entrevista

Encuentra

Anlisis de Docs.

Gua de observacin

Cuestionario

Hoja de encuesta

Gua de anlisis de Docs.

SOLIDWORK

Dominio de softwareObservacin

Entrevista

Encuentra

Anlisis de Docs.

Gua de observacin

Cuestionario

Hoja de encuesta

Gua de anlisis de Docs.

Elementos Electromecnicos

TRASMISIN POR POLEAS

Conocer diferentes tipos y aplicaciones Observacin

Entrevista

Encuentra

Anlisis de Docs.Gua de observacin

Cuestionario

Hoja de encuesta

Gua de anlisis de Docs.

Transmisin por Engranajes

Conocer diferentes tipos y aplicacionesObservacin

Entrevista

Encuesta

Anlisis de Docs.

Gua de observacin

Cuestionario

Hoja de encuesta

Gua de anlisis de Docs.

EstticaAplicar las Leyes y Teoras de la Esttica Relacionado con la Ingeniera Mecnica Elctrica

Calcular fuerzas y momentos en condicin de equilibrio de un slido rgido, caracterizar armaduras y vigas, aplicar el mtodo de nudos, teniendo en cuenta los efectos y propiedades de las fuerzas

Observacin

Entrevista

Encuesta

Anlisis de Docs.

Gua de observacin

Cuestionario

Hoja de encuesta

Gua de anlisis de Docs.

3.5 Mtodos y tcnicas de Investigacin

3.5.1 Mtodosa) Analtico: este mtodo se utiliz para desarrollar los siguientes puntos: situacin problemtica, antecedentes de la investigacin y en los objetivos.b) Sinttico: estudiar partes individuales de un todo, lo utilizamos para los puntos: en el diagrama de flujo, adems en el diseo de la investigacin, la interrelacin de las variables y en la aplicacin de las normas y estndares vigentes que se muestran en la investigacin.c) Inductivo: Se trata del mtodo cientfico msusual,este se emple en la seleccin de hiptesis.d) Deductivo: lo podemos usar para realizar una conclusin general entonces: esto quiere decir que usaremos para nuestra conclusin final.

3.5.2 Tcnicas

- ObservacinSe utiliz esta tcnica para darnos cuenta del problema de investigacin, junto a ello seleccionamos lo que pasamos nosotros como alumnos dentro de alumnas desarrollando una propuesta diferente para aprender los fundamentos mecnicos.- EntrevistaSe utiliz este medio para mediante un especialista conocer el tema del problema ms a fondo y darnos nuevos alcances acerca de lo temas que se involucran en el problema de investigacin, y as desarrollar de manera efectiva el informe de investigacin.- EncuestaSe utiliz para determinar conocimientos, inquietudes, necesidades, expectativas y falencias de cual era en realidad el verdadero problema que estaba pasando dentro de la poblacin que se estaba investigando.- Anlisis de DocumentosSe utiliz esta tcnica para poder nosotros determinar la normatividad y consideraciones tcnicas que luego fueron usadas en la propuesta de investigacin para una mejor realizacin de la parte fsica que ayudara a la solucin del problema de investigacin.

3.6 Descripcin de los Instrumentos Utilizados

3.6.1 Guas de Observacin

Teniendo conocimientos de dibujo de ingeniera , dado instrumento, materiales y herramientas con el apoyo de personal tcnico en la fabricacin de piezas se empezara a realizar la FABRICACIN DE BASE haciendo uso de normas de seguridad y normas tcnicas, utilizando plancha de ST 37 se iniciara la preparacin de la superficie del material , aserrar material , trazado de lneas en la superficie, graneteado de las intersecciones y taladrado de los agujeros , se obtendr una pieza del proyecto con una tolerancia de 0.1mm

GUIA DE OBSERVACIN 01

NFASESMATERIALESINSTRUMENTOSEQUIPOS

01020304

05

06Preparar la superficie a trazar. Aserrar material.Trazar rectas en el material.Granete las intersecciones del trazado indicado.Controle la precisin del graneteado. Agujerear puntos indicados Plancha de Al.Rayador.Granete.Martillo.Arco de sierra Juego de brocas Escuadra biselada Escuadra de tope Regla graduada de 30 cm.Calibrador vernierEquipo de seguridad (lentes, guantes, zapatos de seguridad, casco).Taladro de pedestal.Tornillo de banco

RESPONSABLE: TCNICO

NORMA TCNICA :NORMA DE SEGURIDAD:IRAM 3800/OHSAS18001

0101DENOMINACIN : FABRICACIN DE BASE

PZACANTAPRENDIZAJE DE LOS FUNDAMENTOS MECNICOS A TRAVS DE LA CONSTRUCCIN DEL PROTOTIPO DE UN BRAZO ELECTROMECNICO EN LA USSTIEMPO: 3 horas.

USSESCALA :S.E

Teniendo conocimientos de dibujo de ingeniera , dado instrumento, materiales y herramientas con el apoyo de personal tcnico en la fabricacin de piezas se empezara a realizar la FABRICACIN DE PIEZA LATERAL GRANDE haciendo uso de normas de seguridad y normas tcnicas, utilizando plancha de ST 37 se iniciara la preparacin de la superficie del material , aserrar material , trazado de lneas en la superficie, graneteado de las intersecciones y taladrado de los agujeros , se obtendr una pieza del proyecto con una tolerancia de 0.1mm

GUIA DE OBSERVACIN 02

NFASESMATERIALESINSTRUMENTOSEQUIPOS

01020304

05

06Preparar la superficie a trazar. Aserrar material.Trazar rectas en el material.Granete las intersecciones del trazado indicado.Controle la precisin del graneteado.Agujerear puntos indicados Plancha de Al.Rayador.Granete.Martillo.Arco de sierra Juego de brocasEscuadra biselada Escuadra de tope Regla graduada de 30 cmCalibrador vernierEquipo de seguridad (lentes, guantes, zapatos de seguridad, casco).Taladro de pedestal.Tornillo de banco

RESPONSABLE: TCNICO

NORMA TCNICA :NORMA DE SEGURIDAD: IRAM 3800/OHSAS18001

0201DENOMINACIN : FABRICACIN DE PIEZA LATERAL GRANDE

PZACANTAPRENDIZAJE DE LOS FUNDAMENTOS MECNICOS A TRAVS DE LA CONSTRUCCIN DEL PROTOTIPO DE UN BRAZO ELECTROMECNICO EN LA USSTIEMPO : 3H

USSESCALA :S.E

Teniendo conocimientos de dibujo de ingeniera , dado instrumento, materiales y herramientas con el apoyo de personal tcnico en la fabricacin de piezas se empezara a realizar la FABRICACIN DE PIEZA LATERAL CIRCUITO haciendo uso de normas de seguridad y normas tcnicas, utilizando plancha de ST 37 se iniciara la preparacin de la superficie del material , aserrar material , trazado de lneas en la superficie, graneteado de las intersecciones y taladrado de los agujeros , se obtendr una pieza del proyecto con una tolerancia de 0.1mm

GUIA DE OBSERVACIN 03

NFASESMATERIALESINSTRUMENTOSEQUIPOS

01020304

05

06Preparar la superficie a trazar. Aserrar material.Trazar rectas en el material.Granete las intersecciones del trazado indicado.Controle la precisin del graneteado.Agujerear puntos indicadosPlancha de Al.Rayador.Granete.Martillo.Arco de sierra Juego de brocasEscuadra biselada Escuadra de tope Regla graduada de 30 cmCalibrador vernierEquipo de seguridad (lentes, guantes, zapatos de seguridad, casco).Taladro de pedestal.Tornillo de banco

RESPONSABLE: TCNICO

NORMA TCNICA :NORMA DE SEGURIDAD:IRAM 3800/OHSAS18001

0301DENOMINACIN : FABRICACIN DE PIEZA LATERAL CIRCUITO

PZACANTAPRENDIZAJE DE LOS FUNDAMENTOS MECNICOS A TRAVS DE LA CONSTRUCCIN DEL PROTOTIPO DE UN BRAZO ELECTROMECNICO EN LA USSTIEMPO : 3H

USSESCALA :S.E

Teniendo conocimientos de dibujo de ingeniera , dado instrumento, materiales y herramientas con el apoyo de personal tcnico en la fabricacin de piezas se empezara a realizar la FABRICACIN DE PIEZA LATERAL TRANSISTORES haciendo uso de normas de seguridad y normas tcnicas, utilizando plancha de ST 37 se iniciara la preparacin de la superficie del material , aserrar material , trazado de lneas en la superficie, graneteado de las intersecciones y taladrado de los agujeros , se obtendr una pieza del proyecto con una tolerancia de 0.1mm

GUIA DE OBSERVACIN 04

NFASESMATERIALESINSTRUMENTOSEQUIPOS

01020304

05

06Preparar la superficie a trazar. Aserrar material.Trazar rectas en el material.Granete las intersecciones del trazado indicado.Controle la precisin del graneteado.Agujerear puntos indicadosPlancha de Al.Rayador.Granete.Martillo.Arco de sierra Juego de brocasEscuadra biselada Escuadra de tope Regla graduada de 30 cmCalibrador vernierEquipo de seguridad (lentes, guantes, zapatos de seguridad, casco).Taladro de pedestal.Tornillo de banco

RESPONSABLE: TCNICO

NORMA TCNICA :NORMA DE SEGURIDAD:IRAM 3800/OHSAS18001

0401DENOMINACIN : FABRICACIN DE PIEZA LATERAL TRANSISTORES

PZACANTAPRENDIZAJE DE LOS FUNDAMENTOS MECNICOS A TRAVS DE LA CONSTRUCCIN DEL PROTOTIPO DE UN BRAZO ELECTROMECNICO EN LA USSTIEMPO : 3H

USSESCALA :S.E

Teniendo conocimientos de dibujo de ingeniera , dado instrumento, materiales y herramientas con el apoyo de personal tcnico en la fabricacin de piezas se empezara a realizar la FABRICACIN DE PIEZA PLATAFORMA haciendo uso de normas de seguridad y normas tcnicas, utilizando plancha de ST 37 se iniciara la preparacin de la superficie del material , aserrar material , trazado de lneas en la superficie, graneteado de las intersecciones y taladrado de los agujeros , se obtendr una pieza del proyecto con una tolerancia de 0.1mm

GUIA DE OBSERVACIN 05

NFASESMATERIALES