Revista Mutis

Editorial

Fabio Camilo Gómez Meneses — 2023-06-08

Durante los últimos años los avances tecnológicos, desde la investigación, han tenido un impacto significativo en nuestra sociedad, y es que la tecnología ha transformado la manera en la que los seres humanos se comunican, trabajan, estudian y se entretienen; además, con la articulación de sus actividades diarias al internet se ha revolucionado la educación y la industria, transformando el quehacer. Estos avances tecnológicos que se realizan desde la investigación generan día a día una nueva era disruptiva, y ejemplo de ello son los desarrollos en robótica e inteligencia artificial, los cuales han agilizado la eficiencia y precisión en muchos sectores industriales como la fabricación, la medicina y la agricultura, en tanto van creando nuevos desafíos. Esta dependencia de la tecnología y las necesidades de solucionar problemas del contexto provocan que los investigadores sean los encargados de la nueva construcción de sociedad.

Parameter and Payload Identification of a 2-DOF Robotic Manipulator: An Algebraic Identification Approach

Julián Y. Páez-García — 2023-03-03

This paper addresses the problem of identifying the parameters and the payloads of a 2-DOF robotic manipulator. The methodology proposed for our research was the algebraic identification method conducted in two stages: First, identifying the parameters of the manipulator and second, identifying the tip payload. Two different numerical simulation cases were used to validate the proposed identification methodology. In both cases, fast convergence was achieved with a low error percentage.

Propuesta de mejora tecnológica a un tanque de 5 L de fundición de queso mozzarella por medio de la adaptación de un sistema de control de temperatura

Luis Eduardo Garcia Jaimes — 2023-03-15

En este artículo se presenta una propuesta de mejora para el control de la temperatura de un baño María utilizado para fundir queso mozzarella, con el fin obtener la textura adecuada del queso, evitar que este se queme y reducir pérdidas económicas en locales de comida rápidas. Inicialmente, se realizó el estudio del proceso utilizado en la fundición del queso para determinar los componentes susceptibles de cambio necesarios para mejorar el desempeño del sistema; a continuación, se realizó el modelamiento fenomenológico del proceso lo que sirvió como base para sintonizar adecuadamente los controladores. La propuesta se realiza basada en tecnología y componentes de bajo costo, se presentan los planos eléctricos, planos de instrumentación y de control y se propone el uso de controladores digitales tipo pi para el control de la temperatura. Los controladores se sintonizaron utilizando técnicas de control por modelo interno (imc) y el método del lugar geométrico de las raíces (lgr). Los ensayos realizados en el prototipo muestran mejoras significativas en la calidad de la textura del queso y en el tiempo necesario para su adecuada fundición sin pérdidas de materia prima.

Propuesta de automatización para el proceso químico de elaboración de un polímero funcional en un reactor discontinuo

Luis Eduardo Garcia Jaimes — 2023-03-16

En este artículo se presenta una propuesta de automatización de un reactor discontinuo para la elaboración de polímeros por adición, en el cual tiene lugar una reacción química de carácter exotérmico generada en el proceso de polimerización. Se propone controlar la temperatura del producto mediante una estrategia de control de gama partida con controladores en cascada considerando el lazo de temperatura del producto como lazo primario y el de la temperatura de la camisa como lazo secundario. Se realiza el modelamiento fenomenológico del reactor a partir de balances de materia y energía para obtener la función de transferencia del sistema y estimar los parámetros de los controladores. Los resultados obtenidos en la simulación y el control del proceso evidencian el buen desempeño del sistema trabajando con el set-point de temperatura del proceso entre 92 °C y 96 °C; además, en este rango se observa una mejora significativa en la conversión monómero-polímero del producto.

Diseño de un vehículo para la competición Shell Eco-Marathon

Brayan Steven Vega Cáceres — 2023-03-21

La eficiencia energética ha ido ganando relevancia a lo largo de los años; por ello, las grandes empresas tratan de promover la investigación y el desarrollo a través de la sana competencia. Shell Eco-Marathon promueve el desarrollo de la eficiencia energética, a través de una carrera de vehículos en circuito cerrado, donde estudiantes universitarios diseñan y construyen vehículos desde cero. Con el fin de generar conocimiento en esta área, los estudiantes de la Universidad Autónoma de Bucaramanga realizaron el diseño de un vehículo bajo el reglamento vigente de la competencia para el año 2022. Para esto, se diseñó un chasis tubular en SolidWorks que se sometió a diferentes pruebas de resistencia mecánica en comsol. Posteriormente, se diseñó el sistema de dirección según la geometría de Ackerman y, finalmente, se desarrolló la carrocería del vehículo en SolidWorks a la que se le realizó un estudio aerodinámico en Ansys Fluent.

Diseño mecatrónico como acercamiento a la transdisciplinariedad en ingeniería mecatrónica

Fredy Alexander Guasmayan Guasmayan — 2023-03-21

La ingeniería mecatrónica, desde sus orígenes, tiene una naturaleza transdisciplinaria enmarcada en la sinergia de las disciplinas que la conforman y cómo estas independientemente no solucionan problemas de manera óptima, como si lo hacen cuando se integran y a su vez conducen a nuevos conceptos reflejados en el diseño de productos y procesos mecatrónicos caracterizados por su autonomía, versatilidad, adaptabilidad, inteligencia y concurrencia de sus funciones sistémicas. Históricamente, el concepto de mecatrónica en el mundo se ha visto marcado por la dificultad para definir con precisión como se desarrolla la sinergia entre las disciplinas que la conforman, siendo allí donde se originan distintas tensiones que manifiestan mayor o menor grado de aportación de las disciplinas por separado posibilitando dos eventos, uno la interrupción o la restricción a la transdisciplinariedad, lo que conduce al desarrollo de productos modulares con separaciones marcadas en las partes que los constituyen; es decir, que se pierda el verdadero grado de innovación tecnológica; por otra parte, las tensiones entre las disciplinas provocan el dialogo y el trabajo desde las fronteras del conocimiento persuadiendo a traslapar conceptos y metodologías propios de las disciplinas que posibilitan la generación de nuevos conceptos y nuevas áreas de conocimiento para desarrollo de ciencias de la ingeniería, diseños y productos mecatrónicos.

Diseño y construcción de un procesador de alimentos para elaboración de canastillas de patacón de diferentes tamaños

Jhon Lewis Lora — 2023-03-31

El artículo presenta el diseño y construcción de un procesador de alimentos para la elaboración de canastas de patacón de distintos tamaños. El diseño tiene en cuenta la normativa para el procesamiento de la materia prima que, en este caso, es plátano precocido. Se realiza el modelamiento y análisis del sistema neumático para determinar la fuerza requerida para la elaboración de la canasta de patacón y todos los componentes neumáticos del prototipo. La máquina es controlada por un plc de la marca Mitsubishi con referencia FX1N-20MR. En la etapa de validación se estableció la capacidad de producción y el tiempo de operabilidad de la máquina.

Aplicativo web para el monitoreo y control de variables físicas en cultivo hidropónico de espinaca

Edwin Leonel Álvarez Gutiérrez — 2023-05-26

Los cultivos hidropónicos reducen el consumo de agua y permiten la preservación del suelo al evitar el uso de fungicidas y pesticidas, que a la vez pueden resultar dañinos para la salud del ser humano. Para controlar el ambiente interior de dichos cultivos en invernadero, es necesario considerar las variables físicas como el nivel y pH del fluido, la temperatura y la humedad relativa del aire, cuyos valores deben ajustarse para permitir la supervivencia y garantizar el correcto crecimiento de las plantas. Este artículo presenta el desarrollo del prototipo del sistema Hidropomatic, un sistema semiautomático para el control y monitoreo web de cultivos hidropónicos de espinacas, en donde se preservan la humedad relativa y temperatura del ambiente de las plantas y se mantiene constante el nivel de fluido nutritivo. Las variables se controlan mediante el uso de humidificador y deshumidificador para la humedad relativa, calefactor y ventilador para la temperatura y una bomba de agua para el nivel de fluido, todo ello en un ambiente tipo invernadero. El sistema posee una alta versatilidad debido a que puede utilizarse en cualquier sistema operativo, ya sea en dispositivos móviles o en computadoras con conexión a internet, desde el cual es posible controlar el cultivo de espinacas con acciones como inicio y paradas de manera remota, monitoreo del estado de sensores y actuadores en campo, con un consumo de recursos computacionales reducido.

Cálculo de la Efectividad Global del Equipo (OEE) basado en el concepto de gemelo digital bajo un entorno de transformación digital industrial

Oscar Amaury Rojas Alvarado — 2023-06-06

Este artículo propone un método para calcular el indicador de oee (Eficacia General del Equipo). Esta propuesta se basa en utilizar el concepto de gemelo digital de un equipo para calcular el indicador oee, teniendo en cuenta aspectos relacionados con la transformación digital industrial que requieren las empresas actualmente.

Diseño e implementación de controlador PID y red de adelanto para control de ángulo en un balancín aerodinámico

Juan David Diaz García — 2023-06-06

El propósito de este informe es explicar el proceso de diseño e implementación de un controlador PID con red de adelanto para controlar el ángulo de inclinación de un balancín aerodinámico. Se realiza la construcción del modelo matemático de la planta y se hace una identificación experimental de los parámetros físicos y eléctricos que caracterizan la planta. Con la linealización del modelo alrededor un punto de operación definido, se obtiene la función de transferencia del sistema, la cual se valida por medio de simulaciones en MATLAB ®- Simulink. Con ello se diseña el controlador PID y una red de adelanto teniendo en cuenta requerimientos de desempeño y robustez. A continuación, se realiza la construcción física de la planta y se implementa el sistema de control en un microcontrolador PIC18 de la marca Microchip®. Por último, se realizan pruebas a la implementación física para verificar el desempeño y robustez obtenidos. Como resultado, se obtiene un controlador que a nivel de implementación es rápido, tiene buen seguimiento a un amplio rango de referencias, rechaza perturbaciones y presenta robustez ante los cambios de la planta. Se concluye que la implementación en el microcontrolador propuesto es exitosa y se invita a que se experimente con este proyecto de formas diferente.

Mechatronic Design of a Mobile Platform for Assisted Labors in Coffee Crops

Oscar Eduardo Rueda Sánchez — 2023-08-18

Harvesting tasks in coffee crops in Colombia are conducted manually. Unfortunately, at the moment there is a low supply of labor to carry out these tasks. That is why this article describes the process of designing a mobile platform to help mitigate the aforementioned problem. There are many ways to design the platform, therefore, choosing the most suitable morphology is of vital importance. For this, the design team used the APTE methodology to select, without bias, the morphology that best met the design criteria and the parameters found when analyzing the user’s needs and the particular operating conditions of the platform. Similarly, the topology and physical layout of the mobile platform components were selected based on structural design and analysis criteria obtained from a CAD model. The results of the applied methods served as the basis for building the prototype of the mobile platform that aims to solve the problem.

Diseño de un sistema de control de prótesis transfemoral basado en redes neuronales

Sofía Vergara — 2023-07-01

En el presente proyecto se desarrolló el control de una prótesis transfemoral por medio de una red neuronal. Se utilizó la metodología mecatrónica basada en el modelo en V. Primero se presenta un análisis a la situación de discapacidades físico-motoras de Ecuador y se revisan algunos diseños de prótesis para proponer una solución local. Se plantearon requerimientos que se usaron como insumos para el desarrollo del diseño conceptual y específico. Se estableció el sistema de adquisición de datos para realizar las mediciones de actividad muscular y posición por medio de un acelerómetro. Se entrenó una red neuronal formada de una capa de 3 entradas con 12 neuronas en la capa oculta y una neurona en la capa de salida. La salida de la red corresponde a la posición a la que debe llegar la prótesis, y el sistema desarrollado tiene un error del 20% en la predicción de los movimientos de flexión y extensión de la pierna.