Diseño e implementación de un robot cartesiano, para el montaje de tapa y/o pasador, en el proceso de paletizado

Diseño e implementación de un robot cartesiano, para el montaje de tapa y/o pasador, en el proceso de paletizado, el cual se encuentra implementado en el laboratorio de Automatización Industrial de la Facultad de Informática y Electrónica de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Se utilizó el método experimental para determinar el mejor funcionamiento y la óptima ejecución y control de precisión en el proceso. El Robot se ha implementado utilizando aluminio estructurado para su construcción, además sensores magnéticos, inductivos y ópticos los cuales trabajan en conjunto con cilindros neumáticos sin vástago permitiendo el movimiento del robot en los ejes (x, y, z), para la sujeción de las piezas se ha utilizado una pinza neumática para moverlas eficientemente. Los actuadores del sistema son comandados por electroválvulas activadas mediante la programación. Para la programación se utiliza la herramienta TIA Portal V12 Siemens conjuntamente con un PLC (Controlador Lógico Programable)., Módulos Programables de Entradas y Salidas y una pantalla táctil utilizada como Interface Humano Maquina (HMI) para el control remoto del sistema. Mediante en cuestas realizadas a los estudiantes que hacen uso de este proyecto se demostró que es factible en un 80% utilizar un robot cartesiano para el procesos de paletizado. Se concluye que utilizar el robot en el sistema de paletizado además de optimizarlo perimirá a los estudiantes poner en práctica sus conocimientos en automatización. Se recomienda que los estudiantes que hacen uso del robot realicen el mantenimiento de los elementos del sistema para evitar futuras complicaciones en su funcionamiento

Design and implementation of a single axis solar tracker for the optimization of a 100 W photovoltaic system applying mathematical calculations and industrial automation

El presente trabajo se enfoca en el diseño de un seguidor solar de un eje, el cual permitirá la optimización de captación de energía de un sistema solar fotovoltaico de 100 vatios implementado en la ciudad de Riobamba, provincia de Chimborazo. Inicialmente se realizan cálculos matemáticos sobre parámetros ambientales y físicos importantes en la selección de los materiales óptimos para la estructura mecánica del sistema de seguimiento solar y su construcción, además importantes también para la selección apropiada de los elementos electrónicos y de control automático necesarios para el seguidor solar de un eje. El sistema diseñado, está compuesto por sensores electrónicos de corriente, voltaje, irradiancia y HDR´s, los cuales hacen posible el cálculo de la potencia nominal generada por el seguidor solar, irradiancia total captada por el panel en el transcurso del tiempo durante el día, ángulo de elevación solar (altitud) y ángulo de azimut solar; Valores a partir de los cuales y utilizando métodos matemáticos, de programación y técnicas de control automático, han permitido en este trabajo diseñar y programar 2 algoritmos de seguimiento solar: seguimiento solar por programación astronómica y seguimiento solar por punto luminoso, garantizando con ellos una incidencia perpendicular del sol sobre el sistema durante el día y consiguiendo así el objetivo de máxima captación de energía y máxima producción del sistema fotovoltaico. En el sistema, la información obtenida de las variables censadas y los valores calculados, se almacena en una tarjeta de memoria microSD y mediante una conexión ethernet el usuario puede visualizarlas en tiempo real mediante una interfaz gráfica (HMI). Finalmente, una vez implementados los algoritmos de seguimiento y estando el sistema en funcionamiento, utilizando como referencia un sistema fotovoltaico de posicionamiento fijo de 100 W instalado en la ciudad de Riobamba bajo las mismas condiciones que el sistema de seguimientos solar de un eje, se realiza una comparación entre este y el sistema fotovoltaico de seguimiento solar de un eje horizontal planteado, contrarrestando los valores de las variables censadas y los valores calculados de potencia nominal , irradiancia, ángulo de elevación solar (altitud) y ángulo de azimut solar medidos para cada uno de los sistemas. A partir de lo cual se concluye que el sistema de seguimiento solar de un eje supera en eficiencia al sistema fotovoltaico fijo en valores entre 8,51% al 35,46%.This work focuses on the design of a single-axis solar tracker, which will allow the optimization of energy capture from a 100-watt photovoltaic solar system implemented in the city of Riobamba, province of Chimborazo. Initially, mathematical calculations are carried out on environmental and physical parameters important in the selection of the optimal materials for the mechanical structure of the solar tracking system and its construction, also important for the proper selection of the electronic and automatic control elements necessary for the single-axis solar tracker. The designed system is composed of electronic sensors of current, voltage, irradiance and HDR's, which make it possible to calculate the nominal power generated by the solar tracker, the total irradiance captured by the solar panel over time during the day, solar elevation angle (altitude) and solar azimuth angle; values from which and using mathematical methods, programming and automatic control techniques, have allowed in this work to design and program 2 solar tracking algorithms: solar tracking by astronomical programming and solar tracking by light point, guaranteeing with them an incidence perpendicular to the sun on the system during the day and thus achieving the objective of maximum energy capture and maximum production of the photovoltaic system. In the system, the information obtained from the census variables and the calculated values is stored on a microSD memory card and through an ethernet connection the user can view them in real time through a graphic interface (HMI). Finally, once the monitoring algorithms have been implemented and the system is in operation, using as a reference a 100 W photovoltaic system with fixed positioning installed in the city of Riobamba under the same conditions as the single axis solar monitoring system, it is carried out a comparison between this and the photovoltaic system for solar tracking of a horizontal axis, counteracting the values of the surveyed variables and the calculated values of nominal power, irradiance, solar elevation angle (altitude) and solar azimuth angle measured for each one systems. From which it is concluded that the one-axis solar tracking system exceeds the fixed photovoltaic system in efficiency in values between 8.51% to 35.46%

Influence of the increase in mass on the variation of mechanical energy and momentum in a horizontal simple harmonic oscillator

En el presente estudio se aplica la teoría de la Energía y Momento Lineal en el Movimiento armónico simple M.A.S. demuestra que el incremento de masa afecta las condiciones de un oscilador armónico simple, dependiendo de la posición en la que se produce esta perturbación haciendo que la energía mecánica se reduzca en caso de que este incremento se produzca en la posición de equilibrio, o se mantenga en el caso de que la perturbación debido al incremento de masa se produzca en un extremo de la oscilación. Con esta aplicación se consigue demostrar las dos leyes más importantes del estudio de la Física como son: La ley de la conservación de la energía mecánica combinada con la ley de la conservación de movimiento lineal en choques inelásticos, en la que la velocidad después del impacto resulta ser la misma ya que los cuerpos se mueven con una velocidad conjunta.  In the present study, the theory of Energy and Linear Moment is applied in the simple harmonic motion M.A.S. demonstrating that the increase in mass affects the conditions of a simple harmonic oscillator, depending on the position in which this disturbance occurs causes the mechanical energy to be reduced if this increase occurs in the equilibrium position, or be maintained in the event that the disturbance due to the increase in mass occurs at one end of the oscillation. With this application the two most important laws of the Physics study have been demonstrated, such as: The law of conservation of mechanical energy combined with the law of conservation of linear motion in inelastic shocks, in which the speed after impact It turns out to be the same since the bodies move with a joint speed

Comprobación experimental de la velocidad de salida de una esfera en una rampa elevada.

El presente artículo tiene como finalidad determinar la velocidad horizontal de salida en una rampa acanalada, utilizando la ley de la conservación de la Energía Mecánica, y el movimiento de caída libre de una esfera, a través del desarrollo de una experimentación basada en una rampa casera. El método consistió en liberar la esfera a partir de diferentes alturas para determinar la velocidad que alcanza la misma al salir de la rampa. Se analizan el movimiento parabólico generado de esta interacción al caer la esfera al piso y por medio de la determinación de las ecuaciones del movimiento se evalúa sus componentes horizontal y vertical. Se comprueba que la componente horizontal de velocidad de dicho movimiento coincide con el valor de la velocidad alcanzada por la esfera al abandonar la rampa y una vez ha recorrido una distancia d determinada.The main purpose of this article is to determine the horizontal exit speed in a ribbed ramp by using the Law of Conservation of Mechanical Energy and the free falling of a sphere, through the development of an experiment based on a homemade ramp. Sphere is released from different heights with the purpose of determine its reached speed when leaving the ramp. The parabolic movement generated when the sphere falls to the ground is analyzed, and its horizontal and vertical components are evaluated through the determination of the equations of motion. Also it is verified that the horizontal component of speed is equal to the value of the speed reached by the sphere when leaving the ramp and once it has travelled a certain distance d

Análisis de estabilidad del sistema de potencia de una micro-red Híbrida para operación conectado y no-conectado a la red utilizando el software ETAP.

El este artículo se trabajó bajo un diseño de micro-red híbrida que incluye generación fotovoltaica y red eléctrica para realizar un análisis de estabilidad de la respuesta de la micro-red considerando escenarios de operación aislada y conectada a la red red. La metodología de análisis de estabilidad se desarrolló utilizando el software ETAP, a partir del modelado y simulación de 4 casos correspondientes a distintos escenarios de operación de la micro-red de carga concentrada de 400 kW, en los que se identificó las posibles fallas de estabilidad. Finalmente se probó y resolvió el peor tipo de falla ocurrida, determinando que el sistema fotovoltaico no influye en la estabilidad en operación aislada, adjudicando la inestabilidad a los dispositivos auxiliares de la red, y a la rapidez de respuesta de los mismos a las fallas. Se concluyó que el tiempo de despeje crítico y el ángulo de despeje crítico de la falla son cruciales para saber si un sistema de energía eléctrica podrá volver a una condición estable o volverse inestable.In this article, we worked under a hybrid microgrid design that includes photovoltaic generation and electrical network to perform a stability analysis of the microgrid response considering off-grid and on-grid operation scenarios. The methodology used for stability analysis was developed using the ETAP software, from the modeling and simulation of 4 cases corresponding to different operating scenarios of a 400 kW concentrated electrical load micro-grid, in which possible stability failures were identified. Finally, the worst type of failure that occurred was tested and resolved, determining that the photovoltaic system does not influence the stability in off-grid operation, assigning the instability to the auxiliary devices of the network, and to the speed of their response to the failures. It was concluded that the critical clearance time and the critical clearance angle of the fault are crucial to know if an electrical power system will be able to return to a stable condition or become unstable

Evaluación del rendimiento de la modulación Binary Offset Carrier (BOC) versus la señal Civil GPS/L1

En este artículo se realiza una comparación de   evaluación del rendimiento de las técnicas de modulación de señales satelitales de GPS L1, Binary Offset Carrier (BOC) vs. Binary Phase Shift Keying (BPSK). Se realiza un análisis del estado del arte del sistema de posicionamiento GPS desde su lanzamiento hasta la actualidad.  El desarrollo de la simulación se realiza utilizando el software matemático Matlab y se analizaron parámetros para la generación y acondicionamiento de la señal satelital civil de GPS L1, para ser codificada mediante el codificador convolucional (2, 1, 3) y modulada con BOC antes de ser enviada al canal de transmisión. En la etapa de trasmisión se analizaron dos canales de desvanecimiento tipo Rayleigh y Rician. En su etapa de resultados se detallan los gráficos y tablas de los datos obtenidos por la simulación para evaluar el rendimiento del canal en función de los parámetros BER y SNR

La Matematización y su influencia en el aprendizaje de la Matemática

El presente estudio se sustenta en la teoría constructivista de Vygotsky y Ausubel para conseguir un aprendizaje significativo y funcional. El aspecto teórico se centra en la variable independiente que corresponde el proceso de Matematización y la variable dependiente relacionada al Aprendizaje de Matemática.  El diseño de la investigación es documental y de campo, de tipo exploratorio y correlacional, utilizando los métodos: científico, inductivo, deductivo y analítico-sintético. La técnica aplicada fue la encuesta tipo Likert en base a un cuestionario estructurado dirigido a los estudiantes del Tercer Semestre de Tecnología en Mecánica Industrial del Instituto Tecnológico Superior “Carlos Cisneros”, con la finalidad de determinar los procesos involucrados en la Matematización y detectar las dificultades que encierran dichos procesos; así como, determinar las experiencias de los docentes y los estudiantes durante el proceso de enseñanza-aprendizaje. Con estos datos se procedió a la elaboración de cuadros y gráficos estadísticos, para realizar el análisis e interpretación de resultados. Se concluyó que los docentes de Matemática dan más énfasis a la utilización de la Matematización para potenciar el proceso de enseñanza- aprendizaje y se recomienda que los docentes fomenten procesos de Matematización y de relación de la matemática con el entorno desde edades tempranas

Optimal Fuzzy-Based Energy Management Strategy to Maximize Self-Consumption of PV Systems in the Residential Sector in Ecuador

This paper proposes a fuzzy-based energy management strategy (EMS) to maximize the self-consumption from a PV installation with an energy storage system (ESS) for the residential sector adapted to the Ecuadorian electricity market. The EMS includes two control levels: Energy management at the end-user level (Fuzzy-based EMS and optimized by genetic Algorithm) and Energy management at the distribution grid level (Fuzzy-based EMS). Both strategies aim to maximize the use of the energy generated at home (taking into account the local solar generation profile), fulfilling the loads’ demand and injecting the energy surplus into the main grid to be economically compensated. Additionally, this paper presents economical modeling according to the electricity market in Ecuador. The main results showed a cost reduction in the electricity bill up to 83.64% from the base case (residential consumption without a PV system). In the scenario of a community electricity market (still not contemplated under the Ecuadorian electricity law), the potential economic savings may be more than double compared to the exact case but only with a self-consumption system

Multiple Input-Single Output DC-DC Converters Assessment for Low Power Renewable Sources Integration

This paper presents a comparison of Isolated (Flyback) and non-Isolated (Buck) multiple input-single output (MISO) DC-DC converters. The analysis of DC-DC converters is based on pulsed voltage source cells (PVSC). The modeling of both converter types is detailed through their mathematical models and electrical simulations using Matlab/Simulink and PSIM. The comparison focuses on the sizing parameters, non-ideal output characteristics and efficiency. Results show that the output voltage of the MISO Buck converter exhibits a linear dependence on the duty cycles control signal and has slightly higher efficiency than the Flyback converter. To validate the operation of both converters, a scenario with two inputs (low-power hydroelectric and photovoltaic voltage sources) is considered. The modeling and control of both source systems are detailed and the MISO converter performance response is evaluated under sources changes and efficiency point of view

Multiple Input-Single Output DC-DC Converters Assessment for Low Power Renewable Sources Integration

This paper presents a comparison of Isolated (Flyback) and non-Isolated (Buck) multiple input-single output (MISO) DC-DC converters. The analysis of DC-DC converters is based on pulsed voltage source cells (PVSC). The modeling of both converter types is detailed through their mathematical models and electrical simulations using Matlab/Simulink and PSIM. The comparison focuses on the sizing parameters, non-ideal output characteristics and efficiency. Results show that the output voltage of the MISO Buck converter exhibits a linear dependence on the duty cycles control signal and has slightly higher efficiency than the Flyback converter. To validate the operation of both converters, a scenario with two inputs (low-power hydroelectric and photovoltaic voltage sources) is considered. The modeling and control of both source systems are detailed and the MISO converter performance response is evaluated under sources changes and efficiency point of view