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Tania Robles
México, D.F., 19 de diciembre 2015.- (aguzados.com).- Es el primer prototipo diseñado y fabricado en el país, desarrollado en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Se trata de un propulsor para una aplicación en el espacio, un componente que formará parte de los sistemas integrados propuestos para el microsatélite Quetzal.
El maestro en Ingeniería Eric Adrián Tejada Malpica es el desarrollador de este prototipo como parte de su tesis de maestría en la Facultad de Ingeniería de la UNAM. Su creación se ha realizado con la colaboración del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) y la Unidad de Alta Tecnología (UAT) de la UNAM. Se tiene programado su uso como parte del microsatélite Quetzal, el cual hará mediciones de los contaminantes en la atmósfera sobre ciudades mexicanas.
Los sistemas de propulsión espacial sirven para realizar diversas maniobras orbitales, por ejemplo, cuando al término de la vida útil del satélite, este es desorbitado por estos sistemas para su caída a la Tierra, o para hacer transferencias orbitales al cambiar su posición de una a otra. También para su inserción orbital, "cuando se sube un satélite, se le indica a la compañía lanzadora a qué altura y en qué órbita se quiere colocar; el cohete lo coloca lo más cerca posible, considerando que para tener una mayor exactitud se necesita de un sistema propio de propulsión que permite que se realicen las maniobras burdas que lo llevan a la órbita deseada, luego a través del subsistema de control y apuntamiento se hacen las maniobras finas", explica Tejada Malpica, quien propone este propulsor espacial.
Los asesores de tesis del maestro Tejada fueron los doctores Yu Tang Xu y Jorge Alfredo Ferrer Pérez, ambos de la Facultad de Ingeniería de la UNAM. Este desarrollo se llevó a cabo en la Facultad de Ingeniería, en el Posgrado de Ingeniería y en el Laboratorio Nacional de Ingeniería Espacial y Automotriz (LNIEA) en Querétaro, el cual se encuentra en construcción y será utilizado para realizar pruebas de precertificación de vuelo en ambientes espaciales, justamente lo requerido por este propulsor.
Por otro lado, Tejada Malpica recibió apoyo de la Red Temática de Investigación del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), Red de Ciencia y Tecnología del Espacio (Redcyte), Fondo MIT International Science and Technology Initiatives (MISTI), del mismo MIT para realizar estancias en el recinto, del Conacyt al ser becario de maestría y, finalmente, por el Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica (PAPIIT) de la UNAM.
Propulsor Hall
"Me involucré en este proyecto durante la maestría porque fue cuando se me dio la oportunidad de entrar al área de propulsión. Anteriormente a la maestría, en la licenciatura, quería relacionarme con este tema, pero no había quién me dirigiera la tesis, fue entonces cuando a la mitad de la maestría se incorporó el doctor Jorge Ferrer y me invitó a colaborar con él en la parte de propulsión del proyecto Quetzal junto al doctor Yu Tang; me dijo que esta parte la quería retomar y que sabía que yo estaba interesado en el tema", comentó.
Asimismo, el investigador, junto con sus asesores, comenzó a desarrollar un propulsor adecuado como propuesta a los requerimientos del microsatélite Quetzal. El propulsor elegido fue de tipo Hall, sobre otros tipos ya existentes, como el resistojet, arcjet, propulsores magnetoplasmadinámicos, coloidales, entre otros. "Consideramos que el propulsor de efecto Hall contaba con una tecnología muy didáctica para comenzar a adentrarnos en la propulsión eléctrica. Era el más adecuado para el microsatélite Quetzal, con base en su funcionamiento, ya que se había utilizado en misiones similares, además de que uno de los requerimientos del proyecto era que fuera un propulsor de baja potencia y los de efecto Hall cumplen con esta característica. En el espacio se utiliza la propulsión eléctrica y el Hall funciona creando un impulso a través de un plasma", agregó.
El propulsor de principio Hall es un dispositivo al cual se le introduce un propelente (combustible), que en este caso es gas xenón. Este propelente con átomos neutros se hace pasar por un circuito magnético del cual las partículas negativas (los electrones) son atrapadas y quedan confinadas en un campo magnético radial y, a su vez, los iones positivos restantes son expulsados hacia el exterior.
Esto se logra también mediante un cátodo, otra parte externa del propulsor que permite la ionización al inyectar electrones dirigidos hacia las partículas confinadas del propulsor y otros dirigidos hacia fuera, para que los iones positivos que están siendo expulsados por el propulsor se mezclen y generen un plasma cuasineutro que produce un empuje, el cual se transmite a través del circuito magnético y, a su vez, a la estructura mecánica del satélite, creando un movimiento del mismo por una propulsión eléctrica en el vacío.
El propulsor tiene un tamaño de ocho centímetros de diámetro por diez centímetros de largo, aproximadamente. Estas dimensiones del propulsor son las necesarias y correctas para el microsatélite Quetzal que hará uso de un solo propulsor, "los requerimientos lo establecen así, porque indican que el propulsor no puede consumir demasiada energía del satélite", comentó Tejada Malpica.
Este propulsor forma parte del sistema de propulsión que también contiene el tanque, el control de suministro de propelente, la unidad de control de propulsión, la unidad de procesamiento de poder y finalmente el propulsor de efecto Hall diseñado por Tejada Malpica.
Este subsistema trabajará en los momentos de desplazamiento que se requieran durante la misión e interactuará con otros subsistemas para poder otorgar movilidad al Quetzal. Estará conectado con el subsistema de potencia y suministro de energía, al subsistema de telemetría, seguimiento y comando, al subsistema de computadora de a bordo, al subsistema de control térmico y al de estructura mecánica.
Fondos y temporalidad
Este trabajo comenzó en 2012 cuando Eric Tejada realizaba su maestría. A finales de 2014, él comenzó la fabricación de este prototipo espacial con la ayuda del experto en manufactura de alta exactitud y precisión, el profesor Miguel Ángel Hernández Alcántara. "Durante el diseño fue muy difícil encontrar información referente al tema porque la mayoría se encuentra restringida, está en libros y artículos costosos en el extranjero o bajo el conocimiento de grandes universidades como el MIT, mismos que nos ofrecieron la oportunidad de realizar dos estancias en el Laboratorio de Propulsión Espacial y el Laboratorio de Sistemas Espaciales para aprender y conocer sobre esta área. Por otra parte, la manufactura del propulsor nos dio nuevos retos y desafíos por la gran precisión que se requería y la gran complejidad de algunos de sus componentes”, afirmó.
Con los fondos otorgados al proyecto, Tejada Malpica tuvo la posibilidad de comprar entre tantos, dos elementos muy importantes de importación para su propulsor: una cerámica especial usada por su alta resistencia al calor y por su baja erosión ocasionada por el plasma generado, y un metal que usará para hacer una pieza que va dentro del propulsor. Los materiales que se utilizan en estas tecnologías son especiales, pues necesitan que no se gasifiquen y que soporten los cambios de altas y bajas temperaturas, gran resistencia y algunas otras características que demanda el ambiente espacial.
El costo del propulsor ha sido relativamente económico y posible de manufacturar en el país. "Si lo comparas con otros propulsores comerciales que andan en el orden de 80 mil dólares, nuestro propulsor al comercializarlo saldría en menos de la mitad de ese costo, lo que lo volvería muy competitivo", explicó.
Este propulsor acaba de ser concluido en su etapa de manufactura y actualmente el proyecto se encuentra en trámites para ser registrado con la patente del diseño. El siguiente paso será la realización de pruebas en el Laboratorio de Propulsión Espacial del MIT que se llevarán a cabo en el mes de enero. Se busca compartir la información referente a su diseño para que más países de Latinoamérica puedan trabajar en este tema.
Finalmente, con base en la información recabada de las pruebas se pretende hacer un protocolo con el fin de mejorar el diseño y hacer pruebas a nivel nacional. "En el LNIEA se encuentra el Laboratorio de Propulsión Espacial y Termovacío, el cual contará con una cámara de vacío en el que se harán las pruebas de los siguientes propulsores que desarrollaremos", comentó el maestro Tejada.
Una de las razones por la que se comenzó a hacer este propulsor tipo Hall tiene que ver con limitaciones que México ha tenido al estar restringido en adquirir algunas tecnologías como lo podría ser un propulsor espacial, "si desarrollamos los conocimientos de ingeniería y de sistemas espaciales necesarios, entonces podemos crear nuestra propia tecnología y no tener que depender de otros países. Con este propulsor queremos crear las bases de una independencia tecnológica para el país", concluyó.
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- Dioreleytte Valis
Tuxtepec, Oax, 19 de diciembre 2015.- (aguzados.com).- José Luis Meneses González, egresado del Instituto Tecnológico de Tuxtepec, desarrolló un proyecto que permite el diseño y fabricación de prótesis de manos y brazos mediante impresión tridimensional (3D), para ayudar principalmente a menores de familias de bajos recursos.
A través de una incubadora de proyectos, el joven ingeniero obtuvo financiamiento del Instituto Nacional del Emprendedor (Inadem) para adquirir dos impresoras 3D, que son el equipo principal que emplea para la manufactura de las piezas.
La ventaja del uso de prótesis creadas a través de la impresión 3D es su bajo costo, que fluctúa entre dos mil y cinco mil pesos, que es accesible para personas de bajos recursos. En contraste, una prótesis fabricada por métodos convencionales tiene un precio mínimo de 15 mil pesos, que puede elevarse hasta 100 mil cuando son importadas.
Aunque las prótesis desarrolladas por Meneses González las puede utilizar cualquier persona, resultan ideales para niños, debido a que su etapa de crecimiento demanda su constante reemplazo y ajuste.
Egresado de ingeniería en electrónica, Meneses González ha invertido su tiempo en estudiar de forma autodidacta diseño industrial, con la finalidad de enriquecer su conocimiento en la fabricación y diseño de las piezas. Es parte también de la comunidad E-Nable que se dedica a brindar apoyo con prótesis de impresión 3D, y ha recibido colaboración por parte de asociaciones como Choca esos 5, de Colombia.
Tecnología para devolver la sonrisa a un menor
La fabricación de la prótesis de mano requiere poco más de dos semanas. Las medidas de la extremidad pueden obtenerse mediante un molde en yeso, o si se trata de un beneficiario a distancia, por medio de fotografías en donde se muestren las longitudes con una cinta métrica. El diseño virtual de la prótesis se ejecuta en programas como Autocad o Inventor, para continuar con la fase de impresión 3D que tiene una duración de 48 horas, en promedio, dependiendo de la complejidad de las piezas. El armado o ajuste final de la prótesis también lleva un par de días, detalló el ingeniero Meneses González.
Tecnología y conocimiento solidario
E-nable es una comunidad mundial sin fines de lucro que trabaja por medio de Internet, cuyo objetivo es la búsqueda de propietarios de impresoras 3D que participen voluntariamente en la fabricación de prótesis de manos, los denominados makers, conformando así una comunidad que vincula al voluntario y la persona que necesita la prótesis. La finalidad de la red E-nable es la asistencia a través de la tecnología para lograr la inclusión social de las personas que han resultado afectadas en algunas de sus extremidades.
El proceso para fabricar una pieza de cualquier índole consiste en realizar el diseño asistido por computadora, el cual indica las coordenadas que funcionan mediante codificación digital, y es así como el modelo plasmado en la computadora se traduce a ese código. La impresora recibe las coordenadas y crea las piezas mediante el uso de una extrusora, el engrane pasa una boquilla caliente y derrite el plástico que, finalmente, después de unas horas se convierte en la pieza diseñada.
El filamento a base de plástico utilizado en las impresoras 3D, particularmente para la fabricación de prótesis, es el ABS o PLA. Otros materiales que exige su manufactura son los tensores transparentes, los cuales hacen la función de tendones, el velcro para el ajuste de la prótesis e hilos resistentes como el de cáñamo. También se puede incorporar robotización a la prótesis mediante sensores de movimiento muscular, en donde al momento de detectar un cambio de presión en la extremidad, el circuito integrado detecta la señal e inicia la actuación de los dedos.
Finalmente, Meneses González comentó que continúa trabajando en la vinculación del proyecto con asociaciones y centros médicos que requieran este tipo de asistencia. Para concluir, él lamenta que en México son pocos los voluntarios o makers en comparación con la demanda de prótesis para personas que resultan afectadas de sus miembros por pérdida de movilidad o amputación.
CONTACTO:
Ingeniero José Luis Meneses González. Correo electrónico: Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.
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Lidia Vázquez
Aguascalientes, Ags, 11 de diciembre 2015.- (aguzados.com).- En la Facultad de Ingeniería de la Universidad Panamericana (UP) Campus Bonaterra, el doctor Ramiro Velázquez Guerrero desarrolló un prototipo de silla de ruedas robótica, de bajo costo, para personas con grados severos de discapacidad motora.
En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, el investigador explicó que este prototipo lo desarrolló a partir de una silla de ruedas estándar plegable de aluminio, disponible comercialmente, a la que se le adaptaron motores eléctricos en sus ruedas y una serie de dispositivos electrónicos como cámara de video, un joystick, una computadora, baterías y microcontroladores.
Velázquez Guerrero, miembro nivel II del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), mencionó que las sillas de ruedas son los dispositivos más populares para la asistencia motora, aunque el uso de las sillas de ruedas convencionales se limita a las personas que tienen la fuerza física necesaria para moverlas y maniobrarlas. En contraste, las sillas de ruedas eléctricas (SRE) están diseñadas para personas con grados mayores de discapacidad motora.
Sin embargo, agrega el investigador, las SRE convencionales no siempre compensan las discapacidades motrices: personas que padecen de coordinación y destreza física, espasticidad cerebral, tetraplejia/paraplejia, temblores, espasmos o traumatismo craneoencefálico no pueden usar una SRE y se les prescribe una silla de ruedas estándar cuya movilidad depende de la asistencia de otra persona. En este caso, la robótica y la mecatrónica son herramientas esenciales para desarrollar SRE con cierto grado de autonomía.
El investigador destacó el bajo costo de la silla desarrollada, ya que representa apenas un tercio del de una silla de ruedas eléctrica disponible en el mercado. “Buscamos desarrollar un prototipo que rebasara las sillas de ruedas eléctricas convencionales, más accesible en precio y con un mayor grado de autonomía, una silla más que eléctrica, robótica”.
El prototipo desarrollado en la UP representó una inversión cercana a los 25 mil pesos, mientras que una silla eléctrica convencional se cotiza en el mercado en 75 mil pesos, en promedio.
Autonomía y visión robótica
La silla tiene tres modos de operación: manual, eléctrica y autónoma. La operación eléctrica se basa en un control joystick y está destinado para personas que, a pesar de su discapacidad, son capaces de maniobrar la silla. La operación autónoma se basa en un sistema de visión por computadora inspirado de robots móviles para navegar a lo largo de corredores, caminos y otros ambientes estructurados y está destinada para personas con grados severos de discapacidad.
"La operación en modo estándar o propulsión manual es una opción disponible para casos de emergencia, como batería agotada o fallo en algún sistema", especificó el investigador.
Por último, aseveró que este prototipo de investigación ya está concluido y listo para ser transferido a la industrialización y fabricación en serie; sin embargo, aún falta el apoyo en inversión.
Discapacidades en el mundo
La Organización Mundial de la Salud (OMS) documenta que entre siete y 10 por ciento de la población mundial vive con algún grado de discapacidad física. El organismo internacional indica que la discapacidad más común es la motora, seguida por la ceguera, sordera, intelectual y el habla. Tan solo las personas con discapacidad motriz suman 20 millones en Latinoamérica y se anticipa un crecimiento en esta cifra debido al envejecimiento, la longevidad y las lesiones por accidentes.
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Israel Pérez Valencia
Querétaro, Qro, 13 de diciembre 2015.- (aguzados.com).- Con el propósito de contribuir con herramientas tecnológicas a los procesos de rehabilitación para pacientes con alguna discapacidad física, un equipo de estudiantes del Instituto Tecnológico de Querétaro (ITQ) desarrolló dispositivos automatizados para sesiones de fisioterapia.
El equipo de trabajo está integrado por los estudiantes de ingeniería en mecatrónica del ITQ, Karla Saravia Bautista, Nayeli Frías González, Carlos Martínez Vázquez e Iván Segovia Hernández.
Al respecto, la estudiante Karla Saravia Bautista explicó a la Agencia Informativa Conacyt que este proyecto se orienta hacia las personas con alguna discapacidad, enfermedad degenerativa o que afronten las secuelas de un accidente, y que necesitan recibir terapias de rehabilitación de articulaciones para recuperar la movilidad de sus extremidades.
"Lo que hicimos fue un exoesqueleto robótico que ayude a las personas que tienen poca movilidad o mucha rigidez en sus articulaciones; estuvimos investigando acerca de qué tipo de rehabilitación necesitan y vimos que podíamos hacer un programa automatizado. Nuestro proyecto es de autoterapia, los ejercicios están pregrabados por doctores o fisioterapeutas. El especialista programaría los movimientos, que se guardan en el dispositivo, y con esto puede dejar listas las rutinas que debe realizar el paciente", subrayó.
Respecto al funcionamiento de estos dispositivos, el estudiante Carlos Martínez Vázquez indicó que esta tecnología consiste básicamente en un codificador (encoder) rotativo que reproduce el movimiento previamente programado a través de un controlador.
"Con base en el sensado que se obtiene del encoder, lo reproducimos con un servomotor. Dependiendo del peso de la extremidad que deseamos mover puede variar. Por ejemplo, el servomotor que usamos para el codo es de 40 kilogramos por centímetro de torque. El dispositivo reproduce exactamente lo que el encoder le indica e imita el movimiento que se proponga el fisioterapeuta", explicó.
Martínez Vázquez describió que el fisioterapeuta se coloca el dispositivo para grabar los movimientos que requiere el paciente y estos queden guardados para que pueda aplicarse la autoterapia de manera correcta, y destacó que los diseños realizados hasta el momento, que están enfocados para el codo y la muñeca, ya han sido evaluados por especialistas, por lo que se tiene considerado, en una segunda etapa del proyecto, modificar el diseño para adaptarlo a otro tipo de extremidades.
"Los especialistas nos señalaron que este proyecto se puede enfocar en otras extremidades; aunque se requeriría otro tipo de servomotor. La siguiente etapa sería la aplicación del dispositivo en partes como los hombros, piernas y rodillas, donde la gente sufre muchas lesiones; los servomotores que se necesitan para esta segunda etapa son más pesados", puntualizó.
El estudiante de ingeniería en mecatrónica informó que el costo inicial de estos prototipos fue de ocho mil pesos, y que los recursos provinieron a través de una convocatoria impulsada por el Instituto Tecnológico de Querétaro.
"Nosotros buscamos que esta tecnología cubra las necesidades de las personas con problemas en sus articulaciones y que puedan tener el beneficio de una terapia programada por profesionales. Con estos dispositivos la gente no tendrá que invertir en terapias costosas en su rehabilitación; el fisioterapeuta puede programar fácilmente las rutinas de ejercicios que necesita su paciente sin la necesidad de que esté presente", finalizó.
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Joel Cosío
La Paz, B.C.S., 11 de diciembre 2015.- (aguzados.com).- El Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE) unidad La Paz, iniciará en 2016 una serie de proyectos con drones de última generación financiados a través del Programa de Apoyo a la Infraestructura Científica del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).
El doctor Armando Trasviña Castro, jefe del grupo de Oceanografía Tropical del CICESE, unidad La Paz, y miembro nivel II del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), en entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, enumeró las aplicaciones científicas que tendrán los vehículos aéreos no tripulados en este centro público de investigación.
"Será una gran ventaja contar con estos equipos, en particular nosotros los utilizaremos en mapeo de la zona costera, monitoreo de vida salvaje, detección de características térmicas mediante fotografía infrarroja, y tengo mucha curiosidad por explorar el uso de cámaras multiespectrales a nivel pequeño", agregó Trasviña Castro.
El especialista informó que actualmente el CICESE ya realiza estudios con drones equipados con cámaras ópticas en la región del Parque Nacional Cabo Pulmo, con apoyo de una boya oceanográfica que mide propiedades como temperatura, fluorescencia, pH, oxígeno disuelto y variables meteorológicas en la costa.
Tecnología de altura
Los nuevos drones que recibirá el CICESE estarán equipados con instrumentos de última generación: dispositivos de telemetría, sistema de posicionamiento global (GPS), transferencia de información en tiempo real, además de cámaras infrarrojas optimizadas para escenas nocturnas y sensibles a diferencias de temperatura.
Las cámaras infrarrojas, explicó Trasviña Castro, permitirán observar sitios de anidación de aves —como pelícanos— con bandas espectrales en alta definición. Una cámara óptica de 23 megapixeles permitirá el estudio geográfico de las costas mediante mosaicos fotográficos.
El ingeniero Agustín Payén Montoya, especialista en operación de drones y responsable del aeromodelismo de los equipos del CICESE, comentó que la utilización de drones con aplicaciones específicas es una tendencia que se está fortaleciendo rápidamente.
"Los drones se pueden aplicar para evaluación de daños, monitoreo, control de incendios, seguridad pública; las aplicaciones e implicaciones son enormes. La interacción de estas herramientas y su utilización en institutos de investigación es muy amplia, es una herramienta que facilita el estudio y análisis de zonas costeras, fauna y flora, entre otros".
El ingeniero precisó que el uso de drones está regulado por la Dirección General de Aeronáutica Civil (DGAC), dependiente de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT).
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