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cortina digital de agua a base de servomotores para la promocion de espectaculares e iluminar espacios publicos con agua y luz audioritmicaTRANSCRIPT
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA EN INGENIERÍA Y TECNOLOGÍAS
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PROTOCOLO
INGENIERÍA MECATRÓNICA
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AVISO DE PRIVACIDAD: Los datos recabados serán protegidos, incorporados y tratados por el Departamento de Tecnologías Avanzadas de la UPIITA, cuya finalidad es el uso de los mismos exclusivamente para el proceso de registro de
protocolos y proyectos de trabajo terminal y proyecto terminal, para la titulación por opción curricular de las carreras de Ingeniería Biónica, Ingeniería Mecatrónica, Ingeniería Telemática e Ingeniería en Sistemas Automotrices. El responsable
de los datos personales es el Departamento de Tecnologías Avanzadas, perteneciente a la Subdirección Académica de la Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas del IPN, donde el interesado podrá ejercer
los derechos de acceso y corrección en la dirección: Av. Instituto Politécnico Nacional No. Col. Barrio la Laguna Ticomán, Gustavo A. Madero, México DF, CP. 07340, en el Edificio 1 primer piso. Lo anterior se informa en cumplimiento del
Decimoséptimo de los Lineamientos de Protección de Datos Personales, publicados en el Diario Oficial de la Federación el 30 de septiembre de 2005.
TÍTULO DEL PROTOCOLO
CORTINA DIGITAL DE AGUA CON SISTEMA DE ILUMINACIÓN
DATOS DEL PROTOCOLO
Número de Revisión (Primera, segunda, tercera o Protocolo para Registro) Semestre
Número Proyecto Asignado (Número asignado por el profesor de Especialidad)
Fecha (Fecha programada)
Confidencialidad (Público o confidencial, incluir documento que lo avale)
Número de Hojas (Cantidad de Hojas del Protocolo)
Patrocinador (En caso de existir, incluir el nombre en caso contrario dejar en blanco)
Número Convenio o Registro (Incluir número de convenio patrocinio o número de proyecto de investigación que patrocina)
´
ALUMNO 1
DATOS ALUMNO 1 FIRMA
Nombre del Alumno PÉREZ ROSAS MARÍA LILIANA
Número de boleta 2011640285
Teléfono 5591696547
Correo electrónico [email protected]
ALUMNO 2
DATOS ALUMNO 2 FIRMA
Nombre del Alumno JAIME CORTÉS LUIS
Número de boleta 2011640074
Teléfono 5513404883
Correo electrónico [email protected]
ALUMNO 3
DATOS ALUMNO 3 FIRMA
Nombre del Alumno
Número de boleta
Teléfono
Correo electrónico
DATOS ASESOR 1 VISTO BUENO ASESOR 1
Nombre Asesor (Grado Académico)
Academia Interno Externo1
Cédula Profesional (Obligatorio)
Correo electrónico
DATOS ASESOR 2 VISTO BUENO ASESOR 2
Nombre Asesor (Grado Académico)
Academia Interno Externo
Cédula Profesional (Obligatorio)
Correo electrónico
DATOS ASESOR 3 VISTO BUENO ASESOR 3
Nombre Asesor (Grado Académico)
Academia Interno Externo
Cédula Profesional (Obligatorio)
Correo electrónico
1 En caso de Asesores Externos, deberá incluirse copia de su Cédula Profesional y Curriculum Vitae resumido en un archivo anexo al Protocolo.
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ÍNDICE GENERAL
INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................................................................................... 3
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ....................................................................................................................................................... 3
JUSTIFICACIÓN ...................................................................................................................................................................................... 4
OBJETIVOS ............................................................................................................................................................................................. 5
OBJETIVO GENERAL ......................................................................................................................................................................... 5
OBJETIVOS PARTICULARES ............................................................................................................................................................ 5
MARCO TEÓRICO................................................................................................................................................................................... 6
CONCEPTOS ..................................................................................................................................................................................... 6
¿QUÉ ES LA CORTINA DE AGUA DIGITAL? ................................................................................................................................ 6
MÓDULO DISTRIBUIDOR ............................................................................................................................................................. 6
LED’S DE POTENCIA .................................................................................................................................................................... 6
ESPECTRO RGB ........................................................................................................................................................................... 6
BOMBA .......................................................................................................................................................................................... 7
TIPOS DE BOMBAS....................................................................................................................................................................... 7
INTERFAZ ...................................................................................................................................................................................... 8
SENSOR ........................................................................................................................................................................................ 8
SENSOR DE DETECCIÓN DE MOVIMIENTO ............................................................................................................................... 8
ACTUADOR ................................................................................................................................................................................... 9
CONDUCCIONES HIDRAÚLICAS. ................................................................................................................................................ 9
ANTECEDENTES ............................................................................................................................................................................. 10
PROPUESTA DE SOLUCIÓN ................................................................................................................................................................ 11
MÓDULO DISTRIBUIDOR DE AGUA ........................................................................................................................................... 11
INTERFAZ HOMBRE - MÁQUINA ................................................................................................................................................ 12
SISTEMA DE ILUMINACIÓN ........................................................................................................................................................ 12
SENSORES DE MOVIMIENTO .................................................................................................................................................... 12
ESTRUCTURA ............................................................................................................................................................................. 13
PLAN DE TRABAJO .............................................................................................................................................................................. 13
CAPITAL HUMANO .......................................................................................................................................................................... 13
CAPITAL CONTABLE ....................................................................................................................................................................... 14
ALCANCES ............................................................................................................................................................................................ 14
CRONOGRAMA ..................................................................................................................................................................................... 14
TAREAS PROGRAMADAS ............................................................................................................................................................... 14
FUENTES DE CONSULTA .................................................................................................................................................................... 15
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INTRODUCCIÓN
La ingeniería en mecatrónica tiene diferentes formas de trascendencia ya que, ésta cuenta con capacidad analítica, crítica y creativa, que permite diseñar, proyectar, construir, innovar y administrar proyectos y sistemas en el sector social y productivo; así también ésta integra y opera con un compromiso de calidad en un marco sustentable.
Como consecuencia a lo anterior, se ha propuesto diseñar y construir un prototipo de una cortina digital de agua sincronizada con sistema de iluminación.
Es necesario el marco referencial mecatrónico para desarrollar un escenario que sea apreciativo al mismo tiempo como atracción visual para ser usado en ambientes exteriores e interiores adecuando, la forma y rendimiento para satisfacer las necesidades del cliente, incluyendo una solución a medida del consumidor.
Se propone construir un prototipo de una cortina digital donde se visualizan imágenes y texto por medio del control del agua. Este control es manipulado a través de una interfaz hombre-máquina que permite seleccionar la salida a visualizar. En general, dichos elementos están en sincronía con un sistema de iluminación. Se considera implementar un sensor que podrá interrumpir el flujo de agua con la presencia de algún cuerpo.
Su funcionamiento está basado en el control del flujo de agua de la cortina por medio de la programación para crear imágenes y texto, simultáneamente el sistema de iluminación actúa.
Dicha cortina de agua se interrumpe con la presencia de algún cuerpo por medio de sensores de movimiento a distancia.
Todo esto sin perder en cuenta la estética y elegancia que precede de la misma.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Principalmente se contempla tener una sinergia en los sistemas de control, mecánica clásica y de fluidos, así como en la integración de una interfaz externa que funcionará como un ordenador que controla a una impresora de agua que muestra los gráficos y textos efectuados por los actuadores. Esto produce segmentos descendentes de agua que sirven como pixeles, creando una sorprendente pantalla que constantemente se desplaza hacia abajo. Todo en conjunción con la electrónica de potencia adecuada para nuestro prototipo.
Es de gran importancia tener un diseño estratégico del prototipo, ya que se considera en primera instancia sea compacto, estético y atractivo visualmente.
El prototipo contempla diferentes operaciones, la función más importante es la creación de imágenes y texto, en plano de actuación el módulo distribuidor de agua es el encargado de dicha labor, éste debe de permanecer a una presión constante siendo indiferente el accionamiento de los
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actuadores, por lo que se debe de regular la presión. De ésta misma operación se debe de tener una adecuada selección de elementos, tales como: el tipo de bomba empleada, las conducciones hidráulicas ejemplares y los accesorios de cada elemento descrito, ya que el objetivo es mantener controlada la presión del agua en el módulo distribuidor.
Se desarrollará una interfaz de programación la cual satisfaga la creación de imágenes y texto. En ésta área funcional se establece la selección del microcontrolador que reciba y envíe información para que los actuadores cumplan su debida función. Las conexiones eléctricas deben de ser prácticas, sintéticas y funcionales, por tanto será adecuado diseñar un sistema eléctrico que tenga como característica reducir espacios sin afectar las funciones que le corresponden.
El sistema de iluminación debe contener el número de LED´s de potencia correspondientes al número de actuadores que forman parte del módulo distribuidor de agua. Los LED’s deben de iluminar longitudinalmente el hilo de agua correspondiente al actuador, esperando que éste cubra la mayor longitud posible. La señal que reciban los actuadores será la misma que hará que cada LED sea controlado. El entramado de cables debe ser sintético, práctico y que cumpla la función correspondiente.
Por medio de sensores de movimiento se debe de interrumpir el flujo de agua de cada actuador, se necesita encontrar las características de distancia y tiempo de actuación.
La estructura es el soporte del sistema en conjunción, éste debe de ser resistente al contacto al agua, tiene de soportar la carga que le corresponde a los sistemas que serán montados en él, factible a que sea montable y desmontable, debe ser compacta y estética.
JUSTIFICACIÓN
El desarrollo de este prototipo impulsa al progreso de innovación creativa de la aplicación tecnológica, por lo que se amplía la posibilidad de diseñar y construir nuevos productos involucrando las disciplinas tecnológicas y el arte.
La implementación del prototipo es el primero en ser desarrollado de manera integral en la Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas del Instituto Politécnico Nacional. Con un antecedente incompleto, el cual sólo contemplaba un sistema de actuadores con una red de distribución de agua simple, la cual consistía en la conexión directa a la toma general de agua, también contaba con un control por medio de un microcontrolador; éste no contaba con un sistema de retroalimentación de agua, ni con un sistema de iluminación sincronizado con los actuadores, sin sensores de presencia que interrumpieran el flujo de agua, no se consideró el control de presión y no contaba con una interfaz hombre – máquina.
Por tal motivo el prototipo propuesto reunirá los elementos ya efectuados y los no avistados del diseño descrito en el párrafo anterior, la investigación estará destinada a la resolución de problemas relacionados en la incorporación de los sistemas funcionales y elementos que componen al mismo.
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El beneficio será hacer uso de este proyecto para atraer personas a determinados eventos de asistencia pública y que esto genere interés en el espacio en el cual se incorpora haciendo uso de este medio para tener bienes complementarios de cualidad social, económica y cultural, es decir, la integración de ésta a campañas publicitarias que atraigan al público para la adquisición de un producto o servicio, el impulso turístico en un determinado espacio público que de imagen y prestigio al lugar donde éste se encuentre, la integración a un establecimiento en exteriores e interiores como elemento decorativo o muro divisorio de espacios o como una pantalla de proyección.
Esta investigación promueve el desarrollo de la tecnología como herramienta práctica y funcional en las disciplinas artísticas donde se encuentran grades oportunidades en su empleo.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Diseñar y construir una cortina digital de agua para crear imágenes y texto sincronizado con un sistema de iluminación e interrupción del flujo por medio de sensores.
OBJETIVOS PARTICULARES
Crear una interfaz hombre – máquina para la transmisión de datos.
Diseñar una estructura que soporte los elementos que se montarán en ella.
Diseñar y montar un sistema compacto de contención y distribución del agua.
Diseñar y construir el sistema de iluminación a la distribución armónica de los actuadores.
Implementar sensores de movimiento para la interrupción del flujo de agua.
Investigar los materiales de los elementos que integran cada área funcional del prototipo.
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MARCO TEÓRICO
CONCEPTOS
¿QUÉ ES LA CORTINA DE AGUA DIGITAL?
La cortina de agua digital es un concepto arquitectónico diseñado para ser integrada en grandes proyectos al aire libre, adecuando la forma y rendimiento para satisfacer cualquier necesidad del cliente, incluyendo una solución a medida para cada proyecto de ingeniería.
Las cortinas de agua tienen una función semejante a las impresoras, imprimen imágenes con las gotas de agua. Increíbles espectáculos acuáticos creados por las cascadas atraen la atención de los participantes de los eventos, tales como:
Ferias.
Conferencias.
Exhibiciones.
Conciertos.
Exposiciones (centros comerciales, museos, galerías).
MÓDULO DISTRIBUIDOR
Este es la parte más importante de este producto. Es un colector que tendrá orificios en los cuales se coloca un actuador con su boquilla correspondiente. Este colector es la sujeción física también de los focos lineales compuestos por LED´s RGB.
LED’S DE POTENCIA
Los LED’s de alta potencia son diseños más completos que incluyen diversas alternativas de ópticas de control del flujo luminoso y se fabrican en potencias mayores a 1 W; este tipo de LED´s se utilizan principalmente en aplicaciones arquitectónicas de iluminación en exteriores e iluminación para calle, permitiendo tener más posibilidades de diseño y efectos de color.
ESPECTRO RGB
RGB (en inglés Red, Green, Blue, en español rojo, verde y azul) es la composición del color en términos de la intensidad de los colores primarios de la luz.
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BOMBA
Una bomba es una máquina hidráulica generadora que transforma la energía (generalmente energía mecánica) con la que es accionada en energía hidráulica del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser líquido o una mezcla de líquidos y sólidos como puede ser el hormigón antes de fraguar o la pasta de papel.
TIPOS DE BOMBAS
La principal clasificación de las bombas se realiza atendiendo al principio de funcionamiento en el que se basan:
Según el principio de funcionamiento
Bombas de desplazamiento positivo o volumétrico, en las que el principio de funcionamiento está basado en la hidrostática, de modo que el aumento de presión se realiza por el empuje de las paredes de las cámaras que varían su volumen.
Bombas rotodinámicas, en las que el principio de funcionamiento está basado en el intercambio de cantidad de movimiento entre la máquina y el fluido, aplicando la hidrodinámica.
TIPOS DE BOMBAS DE ÉMBOLO
Bomba peristáltica, es un tipo de bomba de desplazamiento positivo usada para bombear una variedad de fluidos. El fluido es contenido dentro de un tubo flexible empotrado dentro de una cubierta circular de la bomba (aunque se han hecho bombas peristálticas lineales). Un rotor con un número de 'rodillos', 'zapatos' o 'limpiadores' unidos a la circunferencia externa comprimen el tubo flexible. Mientras que el rotor da vuelta, la parte del tubo bajo compresión se cierra (o se ocluye) forzando, de esta manera, el fluido a ser bombeado para moverse a través del tubo.
Bomba centrífuga, es un tipo de bomba hidráulica que transforma la energía mecánica de un impulsor rotatorio llamado rodete en energía cinética y potencial requeridas. Aunque la fuerza centrífuga producida depende tanto de la velocidad en la periferia del impulsor como de la densidad del líquido, la energía que se aplica por unidad de masa del líquido es independiente de la densidad del líquido. Por tanto, en una bomba dada que funcione a cierta velocidad y que maneje un volumen definido de líquido, la energía que se aplica y transfiere al líquido, (en pie-lb/lb de líquido) es la misma para cualquier líquido sin que importe su densidad. Por tanto, la carga o energía de la bomba en pie-lb/lb se debe expresar en pies o en metros y es por eso por lo que se denomina genéricamente como "altura".
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INTERFAZ
1. En software, parte de un programa que permite el flujo de información entre un usuario y la aplicación, o entre la aplicación y otros programas o periféricos. Esa parte de un programa está constituida por un conjunto de comandos y métodos que permiten estas intercomunicaciones.
2. Interfaz también hace referencia al conjunto de métodos para lograr interactividad entre un usuario y una computadora. Una interfaz puede ser del tipo GUI, o línea de comandos, etc. También puede ser a partir de un hardware, por ejemplo, el monitor, el teclado y el mouse, son interfaces entre el usuario y el ordenador.
3. En electrónica, un interfaz es el puerto por el cual se envían o reciben señales desde un sistema hacia otros. Por ejemplo, el interfaz USB, interfaz SCSI, interfaz IDE, interfaz puerto paralelo o serial, etc.
SENSOR
Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc.
SENSOR DE DETECCIÓN DE MOVIMIENTO
Los sensores de movimientos son dispositivos capaces de emitir y recibir señales, que le permiten detectar movimiento en la zona de vigilancia.
CLASIFICACIÓN
El sensor de movimiento en cuanto a su zona de instalación se clasifica entre apto para exterior o para aplicación interior.
Para poder ser instalado un sensor en el exterior debe cumplir las condiciones de estanqueidad establecidas por la normativa, así como contar con la potencia de emisión necesaria, dado que la zona de vigilancia es mayor.
El detector de movimiento, en cuanto al sistema de detección que utiliza se clasifica como:
Detector de movimiento de rayos infrarrojos pasivo.
Detector de movimiento de microondas.
Detector de movimiento dual de rayos infrarrojos y de microondas.
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Detector de movimiento de ultrasonidos.
ACTUADOR
Un actuador es un dispositivo inherentemente mecánico cuya función es proporcionar fuerza para mover o “actuar” otro dispositivo mecánico. La fuerza que provoca el actuador proviene de tres fuentes posibles: Presión neumática, presión hidráulica, y fuerza motriz eléctrica (motor eléctrico o solenoide). Dependiendo del origen de la fuerza el actuador se denomina “neumático”, “hidráulico” o “eléctrico”.
CONDUCCIONES HIDRAÚLICAS.
Son las tuberías necesarias para conectar la bomba y los módulos distribuidores de agua. Existe una conducción de aporte y otra de retorno, que evita excesos de presión en el colector cuando todas las electroválvulas estén cerradas.
ELECTROVÁLVULAS
Una electroválvula es la combinación de dos partes fundamentales, un solenoide (bobina) y un cuerpo de válvula con 2 o 3 vías que sirve para abrir o cerrar el paso de un fluido a través de una señal eléctrica.
Una electroválvula es una válvula electromecánica, diseñada para controlar el flujo de un fluido a través de un conducto como puede ser una tubería. La válvula está controlada por una corriente eléctrica a través de una bobina solenoidal.
Pueden desempeñan distintas funciones, recibiendo en cada caso un nombre diferente.
Una posible clasificación sería:
Válvulas distribuidoras: Su función es dirigir el flujo por el circuito según nos convenga. Alimentan a los actuadores y a otras válvulas.
Válvulas de cierre: Impiden el paso de fluido en un sentido, permitiendo la libre circulación en el sentido contrario.
Válvulas de flujo: Permiten modificar la velocidad de un actuador.
Válvulas de presión: Limitan la presión de trabajo en el circuito, actuando como elemento de seguridad. A su vez se pueden clasificar en:
Válvulas limitadoras, cuando se supera un determinado valor de presión descargan el circuito.
Válvulas reductoras, limitan o reducen la presión. En ocasiones un determinado componente del circuito necesita, para su correcto funcionamiento una presión inferior a la del fluido, en esta situación se utilizaría una válvula reductora.
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Válvulas secuenciadoras: En ocasiones dentro de un circuito interesa que dos cilindros que se alimentan simultáneamente, deseamos que uno actúe antes que el otro, en esta situación con el uso de una válvula secuenciadora se conseguiría producir un desfase entre los cilindros.
Válvulas de frenado: Son utilizadas para el retorno de los motores hidráulicos, ya que evitan excesos de velocidad cuando el motor recibe una sobrecarga, así mismo evitan que se produzcan sobrepresiones cuando se desacelera o se detiene la carga.
ANTECEDENTES
La cortina digital de agua es de gran innovación, lo que hace que en México sea casi nula su implementación. Sustentando que solo existe una empresa 100% mexicana dedicada a la renta y venta de este prototipo como producto.
AGUA DIGITAL es una empresa dedicada a la innovación y desarrollo tecnológico en el área de arquitectura en agua, se especializa en el diseño, fabricación e instalación de cortinas de agua digital, cada una con un diseño especial, lo que la hace única para cada cliente.
Dicha empresa hace énfasis en el uso que puede ser utilizado su producto como:
Atractivo en hoteles, centros comerciales, salones de fiestas, restaurantes, bares y cualquier tipo de inmueble comercial.
Muros divisorios con sensores de movimiento.
Decoración para jardines y residencias.
Pantalla para proyección de videos.
Existen en el extranjero una gran diversidad de empresas dedicadas a la creación de las cortinas digitales de agua, otro ejemplo es WORDFALL, sus inicios de proyecto de la cortina de agua digital se remontan al año 2010. El prototipo de la cascada mágica se fabricó por completo de acero inoxidable y medía 3 × 3 metros. Su diseño y construcción fue dificil.
El año 2011 fue un año de siguientes prototipos, intentos, fracasos y sobre todo grandes gastos. Finalmente en el año 2012 se registró el negocio en Polonia y por primera vez las cascadas gráficas Wordfall aparecieron en el mercado.
Rápidamente tuvo gran popularidad en Polonia, por lo que en 2013 decidieron dar un paso y abrir un taller de cascadas digitales cerca de Montpellier en Francia. Eligieron este lugar no solamente por las condiciones meteorológicas si no porque pueden fácilmente organizar espectáculos de agua para los eventos en Francia, Italia y Suiza.
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de los datos personales es el Departamento de Tecnologías Avanzadas, perteneciente a la Subdirección Académica de la Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas del IPN, donde el interesado podrá ejercer
los derechos de acceso y corrección en la dirección: Av. Instituto Politécnico Nacional No. Col. Barrio la Laguna Ticomán, Gustavo A. Madero, México DF, CP. 07340, en el Edificio 1 primer piso. Lo anterior se informa en cumplimiento del
Decimoséptimo de los Lineamientos de Protección de Datos Personales, publicados en el Diario Oficial de la Federación el 30 de septiembre de 2005.
PROPUESTA DE SOLUCIÓN
Es necesario hacer una gestión y un tratamiento sobre los elementos y accesorios que componen al prototipo y de éste modo seleccionar prudentemente los elementos que conforman al modelo. Para ello es necesario hacer consideraciones funcionales de cada pieza tomando rubros de criterio que tengan alusión morfológica, estructural técnica, costo - beneficio, tiempo de adquisición y espacio.
Además de información funcional que permita la eficiencia, eficacia del proceso de desarrollo y posteriormente de diseño y construcción
Se considera implementar una cortina de agua digital contemplando sus respectivas áreas funcionales:
MÓDULO DISTRIBUIDOR DE AGUA
Establecer la selección apropiada de los actuadores, como premisa haremos la proposición de empleo de electroválvulas. Su selección debe ser precisa para determinar la respuesta de entrada para la salida de presión del caudal de agua. Éstas electroválvulas pueden contener indumentaria para el control de presión, ya que de no ser así, se harán consideraciones de accesorios tales como válvulas de presión que regulen la entrada para cada actuador y la salida sea controlada y constante. La cantidad de electroválvulas se recomienda que sea seleccionada en múltiplos de ocho, ya que se deben formar un byte de ocho bits.
Se considera un colector el cual contendrá orificios por metro lineal. En cada orificio se coloca un actuador con su boquilla correspondiente que permite la correcta distribución de agua.
Así mismo, se selecciona la bomba correcta, esto se delibera de acuerdo a la complejidad que permita desarrollar el sistema interno de cada bomba mencionada con anterioridad.
En esta sección se encuentra el depósito en el cual se instalará una bomba que es encargada de suministrar el caudal necesario a los módulos distribuidores de agua con la presión suficiente para un correcto funcionamiento. Dentro de unos límites, cuanto mayor es la presión en la boquilla de salida, mayor es la definición de la imagen o texto creado.
El depósito de agua se propone que sea de algún polímero que sea resistente al agua, tenga resistencia mecánica, sea flexible y que sea lo más ligero posible.
Las conducciones hidráulicas son las tuberías necesarias para conectar la bomba y los módulos distribuidores de agua. Existe una conducción de aporte y otra de retorno, que evita excesos de presión en el colector cuando todos los actuadores estén cerrados.
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AVANZADAS
PROTOCOLO
INGENIERÍA MECATRÓNICA
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INTERFAZ HOMBRE - MÁQUINA
Ella será el centro de control que dé instrucciones a los actuadores por medio de un lenguaje de programación, éste lenguaje será seleccionado de acuerdo a la funcionalidad que éste pueda tener para nuestro prototipo, por tanto, se debe de considerar el desarrollo lógico, la estructura, sus expresiones, compilación y tiempo de acción para la transmitir datos de manera sintética y se creen de manera clara las imágenes y el texto
El desarrollo del código se escribirá por medio de un ordenador con apoyo de un software, el software será seleccionado de acuerdo al lenguaje de programación elegido, éste será transmitido a un microcontrolador conectado a multiplexores que envíen la señal de control que permita que los actuadores creen la imagen por medio de su accionamiento.
SISTEMA DE ILUMINACIÓN
Se propone el uso de LED’s RGB de potencia, ya que de no ser considerados, la iluminación que será sincronizada a todo el sistema podría ser deficiente lo cual, puede implicar que la impresión
de imágenes o texto se difumine o no sea apreciada correctamente, por tanto, haciendo consideración para que esto no ocurra se colocará en cada actuador un LED que cubra lo mayor posible el hilo de agua.
El criterio de selección será expresado de acuerdo a la potencia lumínica de los LED´s, respecto a esto la altura de la estructura podrá ser definida, ya que lo que se debe resolver es la claridad lumínica de la imagen y el texto. La finalidad de este elemento es la sustentación a un determinado posicionamiento de los módulos distribuidores de agua.
La sincronización del sistema de iluminación con los actuadores será manipulada con la misma señal de control que envíe el microcontrolador.
SENSORES DE MOVIMIENTO
Los sensores de movimiento tienen como finalidad detener el flujo de agua cuando se reconozca la presencia de un cuerpo por medio del movimiento, los sensores que pueden resolver esta tarea es el infrarrojo y el ultrasónico respectivamente; el infrarrojo tiene una distancia de detección de tres a diez metros con un radio de diez a veinte metros, mientras que el ultrasónico tiene una distancia de detección de tres a seis metros. La decisión de selección entre estos dos elementos se verá reflejada en su costo, en su respuesta de actuación y su instalación.
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ESTRUCTURA
La estructura será metálica, ésta tiene que tener resistencia mecánica y resistencia al agua, para resolver esta cuestión se podría proponer un acero inoxidable, pero éste tiene un costo elevado, por tanto, se puede emplear sólo acero pero con un recubrimiento especial. El recubrimiento lo protege contra la corrosión y erosión, dejándolo resistente al ácido y alcalino, repelente al agua y aceite, con características antimicrobianas y mejor conductividad. De éste recubrimiento requerimos la repelencia al agua, evitar la corrosión y resistencia a la erosión.
La estructura estará formada por vigas y será diseñada estratégicamente para que ésta sea ensamblable y este compuesta por tres secciones, dos laterales y una superior. De la superior haremos ajustes para que los elementos tengan una montura sencilla y práctica, esto se logrará por barrenos en sitios específicos y elementos de sujeción que deberán de facilitar el montaje y desmontaje de los elementos colocados en ella.
PLAN DE TRABAJO
CAPITAL HUMANO
Serán dos personas las encargadas de la investigación, el diseño y la construcción del prototipo propuesto, autores de éste mismo protocolo, con apoyo de tres asesores nombrados al inicio de éste documento.
Las tareas serán distribuidas de acuerdo a las capacidades académicas de cada integrante, por lo que la resolución de éstas será más productiva. Se tomará criterio de cada integrante para tomar decisiones definitivas sobre el desarrollo del prototipo.
Por tanto, lo correspondiente a la investigación procede a atender rubros tales como gestión técnica de elementos y accesorios que componen al prototipo, estudio; evaluación y selección de los mencionados, desarrollo integrativo, comparación y toma de decisiones, administración financiera del desarrollo económico del proyecto, implementación y aporte interdisciplinario. Ajuste de detalles y elementos por ahora no contemplados.
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CAPITAL CONTABLE
ALCANCES
Las metas esperadas para este proyecto son: la conclusión de un reporte técnico que describa de manera detalla el desarrollo de consumación del prototipo; de tal modo que en el futuro alguna persona pueda desarrollarlo, que este proyecto tenga la posibilidad de tener mejoras que contribuyan a su progreso y de pauta a proyectos de esta cualidad.
Esperando también que con modificaciones funcionales, éste prototipo pueda convertirse en un artículo que se pueda introducir al mercado como producto y/o servicio, es decir, que sea un producto económicamente con fines de lucro y que genere recursos monetarios.
También se espera que con el desarrollo de esta investigación sobre el prototipo sea posible seguir extendiendo esta posibilidad de innovación, creatividad y flexibilidad de la mecatrónica como herramienta funcional sobre proyectos.
CRONOGRAMA
TAREAS PROGRAMADAS
Análisis y formulación de requerimientos y especificaciones del prototipo.
Diseño conceptual equivalente a los requerimientos y especificaciones.
Diseño detallado equivalente a los requerimientos y especificaciones.
Diseño del sistema de control.
Gestión de elementos y accesorios que compongan al prototipo.
Investigación técnica de elementos tratados: especificaciones, funciones, aporte al prototipo, costo, tiempo de envío, integración, manufactura, construcción…
Investigación sobre lenguaje de programación, software y hardware necesario al proyecto.
Selección de elementos y accesorios físicos del prototipo.
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Selección del lenguaje de programación, software y hardware.
Evaluación y probación de los elementos y accesorios seccionados.
Investigación relacionada al tiempo de adquisición, proveedores y costo de los productos evaluados.
Investigar respecto a la estructura: material, resistencia de materiales, recubrimientos metálicos, construcción, costo de manufactura…
Investigación sobre herramientas técnicas que optimicen la energización del prototipo, conexiones eléctricas, circuitos electrónicos y sus componentes…
Selección de elementos de la estructura adecuada.
Investigación relacionada al tiempo de adquisición, proveedores y costo de los materiales seleccionados.
Análisis morfológico y cronología para la construcción del prototipo.
Examinar y evaluar a detalle las soluciones propuestas en el análisis morfológico.
Selección de la solución más adecuada.
Se muestra a continuación el cronograma propuesto del diseño del prototipo con ayuda de la herramienta Gantt Project:
NOTA.Se adjunta el cronograma en formato . gan para más detalles.
FUENTES DE CONSULTA
Alegsa, Leandro. (s. f.). Definición de Interfaz. Alegsa.com.ar. Recuperado de http://www.alegsa.com.ar/Dic/interfaz.php
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Crespo, Juan David. (Miércoles, 12 Febrero 2014). Cómo hacer una cortina de agua digital. Safe – Rain. Recuperado de http://www.saferain.com/es/blog/29-como-hacer-cortina-de-agua-digital.html
Espín Torres , Raúl. (12 de Enero de 2011). CORTINA DE AGUA PROGRAMABLE. (Memoria Proyecto Final de Carrera, Universidad Politécnica de Catalunya). Recuperado de http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/11374/1/Memoria_PFC2.pdf
Lisiakiewicz , Dominik (s. f.). Wordfall. Recuperado de http://wordfall.eu/?lang=es
Actuadores. [archivo PDF]. Disponible en http://www.aie.cl/files/file/comites/ca/abc/actuadores.pdfpdf
Bomba hidráulica. [archivo PDF]. Disponible en http://www.siled.com.mx/catalogos/potencia/files/leds%20de%20potencia.pdf
CORTINA DE AGUA DIGITAL. [archivo PDF]. Disponible en www.saferain.com
Digital Water Curtain, Lumiartecnia Internacional. Recuperado de http://www.lumiartecnia.com/?page_id=21
ELECTROVÁLVULAS CEME. [archivo PDF]. Disponible en http://www.sfcalefaccion.com/pdfcatalogos/DIVISION_5%20electrovalvulas%20ceme.pdf
LEDs de POTENCIA. [archivo PDF]. Disponible en http://www.siled.com.mx/catalogos/potencia/files/leds%20de%20potencia.pdf
AguaDigital. Recuperado de http://aguadigital.mx/?page_id=4
¿Cómo funciona un detector de movimiento?, Overblog. Recuperado de http://intrepido1.over-blog.es/article-como-funciona-detector-movimiento-85924119.html
5. Válvulas hidráulicas. Recuperado de http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/4750/4918/html/5_vlvulas_hidrulicas.html