Monografias | Análisis de las matemáticas básicas para simulación de actividades industriales

RESUMEN
Este trabajo de investigación se realizo en base al análisis de un tema del área de las matemáticas para realizar algunas propuestas y sean consideradas por pequeños, medianos y grandes empresarios con el fin de obtener un mejor rendimiento de sus actividades. El desarrollo consistió en evaluar el sub-tema de coordenadas polares del tema de vectores de la geometría analítica y aplicarlo para mejorar o crear nuevos modelos de sistemas industriales.

INTRODUCCIÓN
La aplicación de las matemáticas para el desarrollo de nuevos equipos industriales de tipo eléctrico, electrónico y mecánico. En muchas ocasiones las propuestas de estudiantes y maestros quedan a la deriva y no se aplican. Es por esto que por la vía de medio de comunicación se desea dar a conocer lo que la poderosa herramienta de las matemáticas en el área del diseño industrial. A continuación se presentan algunos casos de diseño mejorado para actividades industriales:

CASO 1. REMODELACIÓN DE UN SISTEMA DE ENGRANES EN BASE A MEDICIONES ANGULARES.
Alumno
 Almanza Pérez Héctor, Castro Rosas Omar, García Jiménez Julio Cesar y Nevarez Ocampo Diana.

1. Que es?
Es un ejemplo simple de la interacción entre 2 engranes, mostrando como se necesita tener un ángulo y una distancia para que no interfiera con sus operación.

2. Como se desarrolla?
Simplemente se puede realizar con una tabla de madera cortadas en tres secciones: una es la base y las otras dos para los engranes y una caladora para darle forma a los engranes.

3. En donde se puede aplicar?
En casi cualquier mecanismo electrónico, como por ejemplo en relojería, en mecanismos de apertura, en automóviles, se podría usar en mecanismo electrónicos, como por ejemplo en ventanas eléctricas.

4. De donde provino la idea ?
Del surgimiento de problemas de algunas maquinas industriales y automóviles principalmente, que tienen este tipo de mecanismo, en donde se quiebran los dientes de los engranes.

Desarrollo del proyecto. Este proyecto es fácil de realizar y a continuación se explica su procedimiento:
A).Tener el material, que son los tres pedazos de madera, un arcador, una caladora para dar forma y dos tornillos con rosca.
A1) En los pedazos de madera se le pinta con el plumón la forma de los engranes, debe de quedar claro que al hacerlo se debe dejar una cierta distancia y un cierto ángulo entre cada diente de los engranes.
A2) Al haberlo dibujado, se corta con una segueta lo mejor posible. Después de eso se le da con la caladora para aquellos espacios pequeños entre los dientes de cada engrane. Al haber terminado se pintan los engranes (esto es opcional, pero le da un mayor presentación al proyecto).
A3) Al tener los dos engranes listos solo se deben poner sobre una tabla de madera, a cierta distancia para que los engranes puedan dar vuelta sin atorarse. Ya obtenida la distancia solo se clava el tornillo en medio de cada engrane para que no se mueva y se le agregan las roscas a los tornillos para que no se salga este.
A4) El proyecto esta terminado y listo para entregarse, el proyecto deberá lucir algo como esto:

Conclusiones
Este proyecto es muy sencillo de realizar ya teniendo todo el material y puede ser aplicado aunque ya existen maquinas de este tipo y bien diseñadas para mejorar los diseños actuales y promover los nuevos con cada diente con un ángulo y distancia. adecuada.

CASO 2. DISEÑO DE UN TOMA-TODO MATEMÁTICO POLAR CON COORDENADAS Y GRADOS.
Alumnos
Chávez Ruiz Edgar, García Vera Rocío, Meza Villanueva Maura y Torres Villagrana José Manuel

A) Introducción.
 El juego del tomatodo con coordenadas polares y grados, es tan solo un aparato con un parecido a una brújula común solo que aun NO EXISTE UN MAPA, el mapa se hace con la imaginación o se toman ciertos puntos polares como referencia ya sean en una estancia o espacio confinado, solo para poder dirigirse al punto que da la flecha roja del tomatodo y así poder aprender a moverse a una persona a los polos del mundo, con coordenadas y grados.

B) Desarrollo
El desarrollo del juego se lleva a cabo con más de 2 personas, se pone el tomatodo en una mesa, ubicando los polos imaginarios o bien dirigirlos de acuerdo al lugar y tus alrededores según los conozcas, girando el toma-todo. El caso que este juego ayuda a aprender las polaridades donde estés ubicado, parado o quieras estar.

C) Para que sirve?
Además de servir como un juego, realmente sirve también como una brújula común, ya que tiene las especificaciones de esta, solo que se debe ubicar según coordenadas del lugar, salida del sol, luna, etc. En si es un juego que sirve de entretenimiento y al mismo tiempo conocer las polaridades de tu entorno, se sabe que mucha gente NO sabe utilizar una brújula, o NO conoce los polos ni mucho menos coordenadas graduales. Aquí en México como sabemos NO se usan los polos Norte, Sur, Este y Oeste, se usan como Oriente, Poniente. En las carreteras USA es muy común ponerles los 8 polos polares mundiales como los 4 ya mencionados, además Noreste, Noroeste, Suroeste y Sureste.

D) Como se usa?
El uso es simple, este juego consta de 2 círculos, (circulo Ext. e inf.) el exterior es el disco mayor que consta de los trazos lineales de una circunferencia con sus grados de 0°- 360° y además de las 8 polaridades y sus coordenadas. Como se observa en el disco Ext. Son claros las posiciones de c/u de los datos, solo se debe de colocar el disco inf. en el int. hoyo central, donde este girara en forma de "toma-todo", el cual se gira manualmente y la flecha ROJA indicara la posición que deberá acomodarse el jugador conociendo primero las coordenadas polares.

Al girar el toma-todo indicara a donde ir y por lo tanto el jugador se debe ubicar correctamente de lo contrario pierde puntos, el jugador que mas acierte las ubicaciones ganara mas puntos el cual será el ganador. Este juego se puede llevar a cabo en espacios confinados, un cuarto común, pero sirve mas en un espacio abierto, tomando en cuenta que el disco Ext. (Polos) se coloque correctamente, según posición de un mapa, lugar exacto, ubicación del sol, etc., se inicia colocando siempre el NORTE-SUR.

Por lo general se deben de poner los 8 puntos polares, con su clásica referencia: “La orientación por métodos naturales, el Sol sale por el Este y se pone por el Oeste, esto es en los equinoccios de Primavera y Otoño (21 de Marzo a 23 de Septiembre), el resto de los días, a partir del equinoccio de primavera, se desvía al Solsticio de verano (22 Junio) sale por el Noreste y se pone por el Noroeste, volviéndose a "desviar" hasta su posición normal en el equinoccio de Otoño. Este proceso se repite con el desvió hacia el Sureste a partir de esta fecha. En cambio la orientación del Sol a mediodía (punto de máxima verticalidad) es siempre hacia el Sur con espaldas al sol se pone nuestra sombra e indica el Norte".

- La LUNA, cuando se encuentra en su fase creciente con forma "D", los cuernos apuntan al este, mientras que en el periodo menguante, con forma "C", estos apuntan al oeste.
- Con el RELOJ, fijar la hora solar y apuntar con la manecilla pequeña hacia el sol. La bisectriz del ángulo que forman la manecilla pequeña y las doce del reloj sitúa el Sur.
- LA ESTRELLA POLAR, además de ser la única estrella fija del firmamento esta situada marcando el norte geográfico. Para localizarla hay que trazar una línea imaginaria que sea cinco veces la longitud distante entre las dos últimas estrellas de la Osa mayor.
- INDICIOS NATURALES, los árboles y las rocas suelen tener musgo en su parte Norte, las hormigas abren su boca de sus hormigueros mirando hacia el sur.
Los círculos concéntricos de los tocones de los árboles cortados están mas juntos en la dirección Sur, al mediodía, el Sol se encuentra inclinado en dirección Sur.

Recomendaciones
Se recomienda utilizar espacio abierto, parejo, rocoso, mojado, etc., lo mas común en áreas a la naturaleza expuesta, para poder poner en practica las bases "tips" anteriores.
· Poner en una mesa fija o tabla para poner el tomatodo polar y girarlo correctamente.
· El juego se puede llevar por varias personas en equipos o individualmente.
· El polo Norte será siempre la guía para ubicar el disco Ext., los grados servirán de orientación para una exacta ubicación del jugador, casi sin margen de error, se pueden ubicar ya sean por los 8 polos o los grados referentes a cada polo en una circunferencia 0°-360°.

Conclusiones
En conclusión es un juego en el que aprenderás a saber con números (grados) y nombres (coordenadas polares) sabrás donde estas parado o a donde ir en caso de perderte y conocer ubicaciones de las cosas según los mapas, naturaleza, luna, posición Sol, etc.…. un amplio conocimiento a las ¡Coordenadas polares del mundo¡

CASO 3. PROTOTIPO SEMEJANDO LOS ÁNGULOS EN UNA PLANTA DEL LLENADO DE BARRILES DE 200 LITROS.
Alumnos
Curiel Huerta Edgar, Melgoza Solís Jesús, Melgoza Luis, Mendez Soberanes Dorian, Romero Romo Oscar y Sacarías Iván.

Introducción
El siguiente invento es un proyecto diseñado para el llenado de barriles de 200 litros. Para cualquier empresa o compañía que desee cubrir alguna necesidad de este tipo. Su funcionamiento consta de una manguera de material sintético de 4 pulgadas de diámetro conectada a una bomba de 25hp. Con un rotor, sujetada a una base central de un balero y una biga de acero reforzada de 4 metros.

Para llenar los barriles se colocan en una base circular a cada 45 grados, donde llega la manguera programada a cierto tiempo, en donde un operador la conecta a la entrada del barril y oprimiendo el botón de descarga efectuándolo en 1.30 min. Sucesivamente llena 7 barriles de 200 litros en menos de 12 minutos su diseño fue basado de las bases de una ranchería donde entrenan y amansan a caballos.

CASO 4. CORTADOR UNIVERSAL DE ARCO
Alumnos
Álvarez Serrano Candelario, Contreras Llamas David, Duarte Acosta Alonso, Espinoza Aguilar Roberto Isaac, Figueroa Leyva Edgar Antonio, Leyva Arvizu Sergio Hernán, Machuca Gaona Marcos, Ortega Martín del Campo Juan Carlos, Lizarraga Zazueta Oscar.

Introducción
Este trabajo presenta varios puntos referentes a las matemáticas, se exponen el significado de las matemáticas actualmente en los trabajos que hay, su importancia, funciones y se explica por que se le considera una solución del problema surgido del incremento de operaciones, dentro de las actividades que llegan a cumplir un objetivo.

Desarrollo
Este trabajo consta de varios objetivos unos de ellos es detectar movimientos a base de un radar láser que se encuentra girando sobre su mismo plano cartesiano, esto seria que girara de las medidas que le dieras al láser que abarcara su potencia al detectar movimientos, en el lugar que sea instalado este láser será dividido en cuatro partes así como en un plano cartesiano.

Cuando se encuentre un movimiento recibirás una señal, te dirá en cuales de los cuatro cuadrantes esta, su Angulo, incluso te puede dar el cuadrante en radianes. Esto sirve mas que nada por si en tu negocio se meten los amantes de lo bueno en horas de la madrugada y tu encuentras dormido, este te avisara y te avisara en que partes de tu negocio se encuentra este movimiento. Requiere de un aprendizaje de buen nivel académico como saber manejar radianes, ángulos y coordenadas. Las matemáticas es una repuesta a esta necesidad, teniendo como ayuda a un menú o a la vez servicio al cliente o tu proveedor.

Procedimiento
El presente prototipo fue basado con la finalidad de solucionar un problema que se nos presenta en el área laboral enfocado en el corte de arcos de madera, cristal, acero, y cualquier material plano que se pueda manejar. Esta herramienta fue diseñada a partir de una base de madera y una regla graduada (In). Principalmente esta constituida por acrílico y esta sentada sobre un eje estable que gira sobre un transportador el cual nos sirve como punto de referencia para definir la longitud del arco.

Principalmente, la herramienta se monta sobre la madera que se le aplicara el corte. Se verifica que este bien montada para comenzar a trazar el arco que nos servirá como referencia para realizar el corte. Nos basamos en la necesidad que se presenta en los diversos talleres donde se realizan este tipo de cortes, ya que se requiere un cierto grado de precisión en los trazos, por que no nos podemos dar el lujo de tener errores al utilizar los materiales con los que se desea trabajar.

Para concluir, deducimos que el uso de esta herramienta es algo práctico y esencial para reducir perdidas de materia prima que se refleja en la parte económica y reducción del tiempo en la realización de los objetos.

Conclusiones
Después de haber realizado este trabajo, se puede observar que las matemáticas se presentan a cada instante en la vida cotidiana, debido a su complejidad de operaciones que presenta el trabajo debe de tener un buen nivel de matemáticas para así saber de coordenadas, ángulos y radianes. Este trabajo se llego a que tendrás mejor seguridad en tu negocio o casa ver que es lo que anda mal.

CASO 5. SIMULADOR DE UN AJUSTE MECÁNICO POLAR EN UN DISTRIBUIDOR ELÉCTRICO DE UN AUTOMÓVIL.
Alumnos
Espinoza Duran Benjamín, Esquer Vivanco Daniel, Lara Pérez Oscar, Rángel Espinoza Silvia y Rivera Román Eric.

A). Que es un Distribuidor?
La función de cortar la corriente la hace el distribuidor , el distribuidor tiene dos funciones , una es hacer la función de un interruptor [switch] de alta velocidad; y la otra es distribuir la corriente que recibe de la bobina, entre las bujías.; en otras palabras el rotor del distribuidor da vueltas sincronizadas a las vueltas que da el motor.

Si usted no encuentra chispa en la bobina, no es porque la bobina no sirva, sino porque el distribuidor no esta haciendo la función de switch. La bobina envía la chispa al conector central de la tapa, dentro de la tapa y ensamblado en el distribuidor esta el rotor, la función del rotor es dar vueltas, pero en su estructura lleva ensamblado una lamina desde su centro hacia el extremo de su figura, esta lamina recibe en su centro la chispa que envía la bobina y por el extremo al hacer su giro la distribuye entre los conectores que llevan chispa a las bujías.

Los cables son los que llevan la chispa de la bobina al distribuidor, y del distribuidor a las bujías; y las bujías son las encargadas de entregar la chispa en la cámara de combustión, soportando a su vez el calor de la explosión, que se genera como consecuencia de ello. Las bujías están diseñadas, y fabricadas para ser usadas, de acuerdo con el trabajo al que será sometido el vehículo, y tomando en cuenta el clima, y altura en el cual estará funcionando el motor, las bujías fuera del rango de las especificaciones indicadas para su vehículo, ocasionara fallas, y consecuente falta de fuerza al motor.

Conclusiones
En el trabajo que realizamos es una simulación del funcionamiento de un distribuidor en la industria automotriz, en ele cual nosotros intentamos analizar el funcionamiento del un distribuidor. Para así poder darnos cuentas de sus principales fallas que genera el distribuidor, para lo cual debemos analizar el funcionamiento y las partes que lo componen, y hemos llegado a la conclusión que necesita mejores en su funcionamiento.

CASO 6. SIMULADOR DE UN RADAR POLAR
Alumnos
Cebreros Reyes German, Nuñez Anduaga Juan Antonio, Ontiveros Hernandez Silvestre y Portillo Vega Adrian Gustavo.

Resumen
En el proceso de investigación surgió una idea o forma de prevenir una de las fallas del distribuidor, el desfasamiento de las escobillas es cuando se sale una de ellas e su ángulo y ocasiona fallas en su funcionamiento, otro problema es cuando el circuito interior del modulo empieza pegarse por el excesivo calor, al que se encuentra expuesto. La idea es poner una laminilla entre una y otra escobilla para que así no se pierda la chispa y siga con su funcionamiento normal.

Introducción
Con la presente investigación , tratamos de reducir los robos de aparatos electrónicos , en tiendas dedicadas a la venta de este tipo de aparatos, en la cual tratamos de introducir un rastreador tipo radar para buscar la ubicación del aparato dentro de la tienda, y con un margen de aproximadamente 100 metros fuera de la tienda (en sus alrededores). Para que este aparato funcione es necesario introducir dentro del aparato eléctrico un pequeño microswitch el cual pueda ser rastreado dentro del rango de radar.

Investigación acerca del robo o pérdida de aparatos eléctricos pequeños en tiendas que se dedican a la venta de componentes electrónicos. El presente trabajo es para poder evitar los robos hormiga, los cuales no son detectados a simple vista debido a su tamaño, sabemos que en las tiendas departamentales hay objetos que son robados y no son detectados tan fácilmente, ya que su tamaño pasa desapercibido la ante los ojos de los empleados de los comercios ponemos como ejemplo las menorías usb las cuales no se encuentran bajo llave o en un estante cerrado. Sabemos que a la salida de los comercios hay detectores, pero muchas veces, las personas que cometen el robo de los objetos, se las ingenias para arrancarles, los aditamentos con los que son localizados y de esta forma los extraen y la mayoría de las veces no son suficientes las cámaras de video que se utilizan para vigilar, ya que no los detectan y estos objetos son sustraídos de los negocios.

El proyecto que estamos realizando es con el fin de evitar que sigan aumentando este tipo de robos que al final son millones las perdidas que dejan. Se trata de implementar con este sistema que los objetos tengan un rango de detección dentro de la misma tienda y a 100 metros fuera de la misma , esto seria de la siguiente manera , será el instalar el dispositivo tipo radar dentro de la tienda , el cual debe de contar con un mapa de el establecimiento el cual va a contar con los grados cardinales, norte, sur, este, oeste y a su misma vez tomaremos como referencia la entrada de la tienda como nuestro norte y a su vez tomaremos el centro de la tienda para tomarlo como punto 0 y de ahí partir con los 360 grados.

Conclusiones
De esta forma tomamos la escala para determinar cual es la ubicación exacta del aparato y determinar dependiendo el cuadrante dentro y fuera de la tienda. Se tomara el sur como la parte negativa en nuestro radar, la cual será tomada como las salidas no oficiales de la tienda y de esta forma trataremos de evitar con un 93% los robos de estos aparatos y con la ayuda de las cámaras de seguridad nos daremos cuenta de la ubicación del aparato y de la persona que esta cometiendo el ilícito.

AUTOR
M.C. Gustavo López Badilla
 Investigador-Académico del Instituto Tecnológico de Mexicali (ITM), Mexicali, Baja California, México.
Alumnos del Instituto Tecnológico de Mexicali (ITM), Mexicali, Baja California, México.

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