REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD PRIVADA DR. RAFAEL BELLOSO CHACÍN

FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE ELECTRÓNICA

MENCIÓN AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL

SISTEMA INALÁMBRICO PARA EL CONTROL DE LOS MOVIMIENTOS DE UN BUCKY DE MESA EN UN EQUIPO DE RAYOS X

TELECOMANDADO

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERIA ELECTRÓNICA, MENCIÓN AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL

PRESENTADO POR GUTIERREZ RAQUEL OLIVAREZ RICHARD

URDANETA DIOMARYS

ASESORADO POR M.Sc. JOSÉ OROZCO

DR. RICARDO CARABALLO

MARACAIBO, NOVIEMBRE DE 2016

SISTEMA INALÁMBRICO PARA EL CONTROL DE LOS MOVIMIENTOS DE UN BUCKY DE MESA EN UN EQUIPO DE RAYOS X

TELECOMANDADO

iii

iv

v

vi

DEDICATORIA

A mis padres, por su esfuerzo, amor incondicional, por siempre creer

en mí, y ser mi apoyo fundamental en la vida. A mis familiares, por ser lo que

son, a ellos mi eterno agradecimiento. A mi abuela Carmen Pastrán siempre

ha creído en mí y me ha brindado todo su amor y bendición. José Uzcategui

por sus palabras de aliento las cuales nunca permitieron que me derrumbara.

Edward Morales y su familia, que siempre me acompañaron en este viaje. A

mis ángeles en el cielo, aunque estén ausentes siempre me acompañan y

me guían por el buen camino; Juana Castillo, Enrique Gutiérrez, Manuel

Romero y Sonia González.

Gutiérrez Raquel.

A las personas más importantes en mi vida, mis padres Ramón Olivarez

y Liliana Pineda por ser mi base, dedicarme la atención y ayuda en todo

momento, por su confianza incondicional, y por formar parte de este triunfo

porque sin ellos no sería lo mismo.

Olivarez Richard.

A mi mama, por ser ese pilar de apoyo toda mi vida, por ser una madre

ejemplar que se merece este logro y muchos más, que van especialmente

dedicado a ella. Y finalmente dedico este trabajo a mis compañeros de tesis,

que juntos hemos logrado llegara esta meta desde el principio de la carrera.

Urdaneta Diomarys

vii

AGRADECIMIENTO

A Dios el Eterno Padre, y la Virgen María quien confió en nosotros al

concedernos el derecho a la vida y representaciones que nos conducen a

grandes y transcendentes metas.

A nuestros familiares y amigos quienes con amor y paciencia nos han

acompañado en todos los momentos de lucha y han sido la fuerza de empuje

para seguir perseverando.

A la Ilustre Universidad Rafael Belloso Chacín por abrirnos sus

puertas y permitir formarnos en sus recintos.

A los profesores por compartir e impartir sus conocimientos para con

nosotros.

A nuestro tutor académico Msc. José Orozco por brindarnos ese

apoyo y asesoramiento producto de su amplio conocimiento para lograr este

trabajo de grado.

Al Dr. Ricardo Caraballo tutor metodológico por ese asesoramiento

oportuno en materia de investigación que permite cristalizar este trabajo

especial atendiendo a todos los aspectos metodológicos.

A nuestros compañeros de estudios por formar parte de la carrera

estudiantil y ser excelentes amigos.

A todos, gracias

viii

Gutiérrez, Raquel; Olivarez, Richard; Urdaneta, Diomarys. “Sistema inalámbrico para el control de los movimientos de un bucky de mesa en un equipo de rayos x telecomandado”. Universidad Privada Dr. Rafael Belloso Chacín. Facultad de Ingeniería. Escuela de Electrónica. Mención Automatización y Control. Maracaibo, 2016.

RESUMEN La presente investigación tiene como propósito desarrollar un sistema inalámbrico para el control de los movimientos de un bucky de mesa en un equipo de rayos x telecomandado. Se sustentó en los postulados Price (2008), Savant (2004), Forouzan (2007), entre otros. La investigación de acuerdo con los objetivos establecidos es proyectiva y descriptiva siendo su diseño de campo, no experimental transeccional. Dirigida a un objeto llamado Rayos X Telecomandado. Su técnica de recolección de datos fue la observación directa, y como instrumento la guía de observación. La metodología es hibrida conformada por Savant (2004) y Angulo (2004), constituida por 5 fases, la fase 1 definición del problema. Luego en la fase 2 definir las especificaciones. En la fase 3 crear documentación. Siguiendo la fase 4 construcción del diseño. La fase 5 finalización del diseño.se concluyo en la necesidad de resolver el problema planteado. En cuanto al análisis de la situación actual del equipo de rayos x ya que este presenta un cable que obstruye el movimiento del bucky de mesa cuando este se deteriora, por lo consiguiente se recomienda implementar un sistema inalámbrico para el control de los movimientos de un bucky de mesa en un equipo de rayos x telecomandado. PALABRAS CLAVE: Sistema Inalámbrico, Control de Movimientos, Rayos X.

ix

Gutiérrez, Raquel; Olivarez, Richard; Urdaneta, Diomarys. "Wireless system for controlling the movements of a bucky tabletop in remote-controlled x-ray equipment". Private University Dr. Rafael Belloso Chacín. Faculty of Engineering. School of electronics mention automation and control. Maracaibo, 2016..

ABSTRACT

The present research aims to develop a wireless system to control the movements of a tabletop bucky in remote controlled x-ray equipment. It was based on the postulates of Price (2008), Savant (2004), Forouzan (2007), among others. The research, according to the established objectives is projective and descriptive, being its type a field design, not experimental transectional. Aimed at an object called Remote X-Ray. its technique of data collection was direct observation, and as an instrument the observation guide. The methodology is hybridized by Savant (2004) and Angulo (2004), who constituted by 5 phases, phase 1: definition of the problem. Then in phase 2: define the specifications. In Phase 3 create documentation. Following, phase 4 design construction. The phase 5 is the finalization of the design which concluded the need to solve the problem. As for the analysis of the current situation of the x-ray equipment since it presents a cable that obstructs the movement of the bucky table when it deteriorates, therefore it is recommended to implement a wireless system to control the movements of a bucky on a remote controlled x-ray machine.

KEY WORDS: Wireless system, movements control and X-rays.

x

ÍNDICE GENERAL

Pág.

VEREDICTO………………………………………………………………………..iii

DEDICATORIA……………………………………………………………………..vi

AGRADECIMIENTO……………………………………………………………….vii

RESUMEN…………………………………………………………………………viii

ABSTRACT…………………………………………………………………………ix

ÍNDICE GENERAL………………………………………………………………….x

ÍNDICE DE CUADROS…………………………………………………………...xv

ÍNDICE DE FIGURAS……………………………………………………………xvi

ÍNDICE DE TABLAS...................................................................................xviii

INTRODUCCIÓN……………………………………………………………..........1

CAPÍTULO I. EL PROBLEMA

1. DESCRIPCIÓN DE LA SITUACIÓN OBJETO DE ESTUDIO……………..5

1.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA…………………………………..9

2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN…………………………………........9

2.1. OBJETIVO GENERAL…………………………………………………9

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS…………………………………………9

3. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN..............................................10

4. DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN………………………………….11

CAPÍTULO II.MARCO TEÓRICO

1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN……………………….......14

xi

2. BASES TEÓRICAS………………………………………………………..19

2.1. SISTEMA INALÁMBRICO……………………………………………19

2.1.1. TIPOS DE SISTEMAS INALÁMBRICOS……………….21

2.1.2. MEDIOS DE TRANSMISIÓN..…………………………..25

2.1.2.1. MEDIOS DE TRANSMISIÓN FÍSICOS………………….25

(A) MEDIOS DE COBRE……………………………...26

(B) CABLE DE PAR TRENZADO NO BLINDADO…26

(C) CABLE COAXIAL…………………………………..27

(D) MEDIOS DE FIBRA………………………………..27

2.1.2.2. MEDIOS DE TRANSMISIÓN INALÁMBRICOS………..28

(A) TIPOS DE REDES INALÁMBRICAS.

(ESTÁNDARES IEEE)…………………………………….29

(B) RADIOFRECUENCIA…………..…………………30

(C) MICROONDAS…………………..........................30

(D) SATÉLITE…………………………………………..31

(E) INFRARROJO……………………………………...32

2.1.3. TRANSMISIÓN DE DATOS……………………………..33

2.1.3.1. ANCHO DE BANDA……….………………………33

2.1.3.2. PUNTO A PUNTO…………………………………34

2.1.3.3. PUNTO A MULTIPUNTO…………………………34

2.2. SISTEMA DE CONTROL…………………………………………….35

2.2.1. TIPOS DE SISTEMAS DE CONTROL…………………..36

2.2.1.1. LAZO ABIERTO……………………………………36

xii

2.2.1.2. LAZO CERRADO……….………………………….37

(A). MÉTODOS MONOVARIABLES……..……………...39

(B). MÉTODOS MULTIVARIABLES…………………….39

2.2.2. DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS…………………………….40

2.2.2.1. ARDUINO…………………………………………..41

2.2.2.2. APLICACIONES……………………………………42

2.2.2.3. ESQUEMA DE CONEXIONES (ENTRADAS Y

SALIDAS)………………………………………………………..….43

2.2.2.4. LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN ARDUINO…43

(A). FUNCIONES BÁSICAS Y OPERADORES………..43

(B).SINTAXIS BÁSICA……………………………………44

(C). ESTRUCTURAS DE CONTROL……………………44

(D).VARIABLES………………………………………..…..44

(E).CONSTANTES…………………………………………45

(F). COMUNICACIÓN POR PUERTO SERIE……….....45

(G). MANIPULACIÓN DE PUERTOS……………………45

2.3. MÓDULO DE BLUETOOTH…………………………...…………….46

2.3.1. INTEGRADO PUENTE H L293D……………………………….47

2.3.1.1. INTERRUPTORES DE FINAL DE CARRERA….48

2.3.1.2. DIODO RECTIFICADOR…………………………....48

2.3.1.3. CABLES JUMPER……………………………………48

2.3.1.4. MOTOR DC……………………………………...……49

xiii

2.4. EQUIPO DE RAYOS X…………………………….…………………50

2.4.1. HISTORIA DE RAYOS X…………………………………….….52

2.4.2. PRODUCCIÓN FÍSICA DE LOS RAYOS X…….…………….53

2.4.2.1. EL TUBO CON FILAMENTO……………….……..54

2.4.2.2. ESQUEMA DE UN TUBO DE RAYOS X.….……..54

2.4.3. BUCKY DE MESA………………………………………………55

2.4.3.1. TIPO DE BUCKY DE MESA……………………...56

(A) REJILLA PARALELA………………………………56

(B) REJILLA CRUZADA……………………………….57

(C) REJILLA ENFOCADA O FOCALIZADA…………57

(D) REJILLA MÓVIL……………………………………58

2.4.3.2. MECANISMO DEL BUCKY…………….…………59

(A) LA PROPORCIONALIDAD DE LA RADIACIÓN

DIFUSA…………………………………………………….60

(B) ANTIDIFUSORES O REJILLAS POTTER-

BUCKY……………………………………………………..60

(C) FOCALIZACIÓN DE LAS PARRILLAS O

REJILLAS…………………………………………….…….61

2.4.3.3. FUNCIONAMIENTO DEL BUCKY……………….61

3. SISTEMA DE VARIABLES……………………………………………….63

3.1. DEFINICIÓN NOMINAL………………………………………………..63

3.2. DEFINICIÓN CONCEPTUAL………………………………………….64

3.3. DEFINICIÓN OPERACIONAL………………………………………...65

xiv

CAPÍTULO III.MARCO METODOLÓGICO

1. TIPO Y DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN…………………………….68

2. POBLACIÓN……………………………………………………………….70

3. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS…71

4. METODOLOGÍA SELECCIONADA……………………………………..73

5. CUADRO Y CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES Y RECURSOS…..78

CAPÍTULO IV.RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

1. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE LOS DATOS Y RESULTADOS………….83

1.1. DESARROLLO DE LA METODOLOGÍA………………………………83

CONCLUSIONES………………………………………………………………108

RECOMENDACIONES…………………………..…………………………….110

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS………………………………………….112

ANEXOS......................................................................................................115

A…………………………………………………………………….....................

B……………………………………………………..……………………………

C……………………………………………………..……………………………

xv

ÍNDICE DE CUADROS

PÁG.

Cuadro

1. Población de objeto(s)…………………………………………………….71

2. Actividades y Recursos……………………………………………………78

3. Cronogramas de actividades…………………………………………….79

xvi

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura PÁG

1. Sistema inalámbrico………………………………………………………20

2. Servicios de comunicación personal…………………………………….22

3. WI-FI………………………………………………………………………...23

4. Bluetooth……………………………………………………………………24

5. Medios de transmisión físicos…………………………………………....28

6. Medios de transmisión inalámbricos…………………………………….28

7. Microondas…………………………………………………………………31

8. Satélite………………………………………………………………………32

9. Sistema de control…………………………………………………………35

10. Lazo abierto………………………………………………………………..37

11. Lazo cerrado……………………………………………………………….38

12. Métodos monovariables…………………………………………………..39

13. Métodos multivariables……………………………………………………40

14. ArduinoUNO………………………………………………………………..41

15. Módulo de Bluetooth………………………………………………………47

16. Integrado L293D…………………………………………………………..47

17. Cables Jumper…………………………………………………………….49

18. Equipo de rayos X…………………………………………………………50

19. Producción física de los rayos X…………………………………………53

20. Bucky de mesa……………………………………………………………..56

xvii

21. Diagrama lógico…………………………………………………………..100

22. Diseño del circuito………………………………………………………..103

23. Circuito esquemático…………………………………………………….103

24. Diseño de la aplicación móvil…………………………………………..104

25. Diseño de la programación de la aplicación móvil……………………105

26. Diseño del prototipo……………………………………………………..107

27. Diseño del prototipo………………………………………………………..107

28. Flat cable……………………………………………………………………120

29. Declaración de variables, entradas y salidas……………………………122 30. Proceso de la programación ……………………………………………..122 31. Condición para los motores……..………………………………………....123 32. Condiciones en el proceso……..……………………………………..…....123 33. lógica para complete view……..……………………………………..…....124 34. lógica para 2 divisions……..………………………………………….…....124 35. Condiciones de espera……..……………………………………………....125 36. Finalización del proceso……..…………………………………….……....125

xviii

INDICE DE TABLAS

Tabla PÁG.

Tabla Nº: 1. Ítem 1…………………………………………………………..86

Tabla Nº: 2. Ítem 2…………………………………………….…………….86

Tabla Nº: 3. Ítem 3…………………………………………….……………..87

Tabla Nº: 4. Ítem 4…………………………………………….……………..88

Tabla Nº: 5. Ítem 5…………………………………………………………....88

Tabla Nº: 6. Ítem 6……………………………………………………………88

Tabla Nº: 7. Ítem 7…………………………………………………………….89

Tabla Nº: 8. Ítem 8………………………………………………...…………...89

Tabla Nº: 9. Ítem 9……………………………………………………………...90

Tabla Nº: 10. Ítem 10……………………………………………………………91

INTRODUCCIÓN

En la historia de la humanidad la tecnología cuenta en su haber con

invenciones que han marcado un antes y un después con su aparición,

cambiando radicalmente al mundo y la manera como lo percibimos. Muchas

de esas invenciones pueden describirse como la concreción de sueños y

fantasías de la humanidad, incluso como afortunados accidentes. Otras,

Internet o la telefonía celular, han transformado radicalmente a la humanidad

en la manera de comunicarnos, acortando drásticamente las distancias.

Por su parte, avances tecnológicos como la imprenta permitieron el

desarrollo de las ciencias y las artes de manera espectacular , abriendo paso

a nuevas tecnologías que han desembocado en lo que hoy se disfruta sin

siquiera imaginar el trayecto histórico que ha transcurrido desde entonces

hasta los actuales avances tecnológicos encontrados y puestos a la

disposición del hombre; a solo un clic de alcance como es el caso del uso de

las computadoras; las cuales no solo se han convertido en herramientas

imprescindibles sino que, además llevan a preguntar hasta dónde ha de

conducir la inteligencia humana.

En este orden de ideas, los avances tecnológicos que a nivel de salud

disfrutados en el campo de la medicina hace volver la mirada atrás y

observar el hecho que en alguna época la medicina era una ciencia artesanal

que utilizaba unas pocas herramientas para curar a los enfermos. Pero

desde unos quinientos años, aproximadamente; y, gracias a los notables

2

avances científicos que vienen produciéndose, la medicina se ha vuelto una

disciplina tecnológica. Esto significó que las expectativas de vida aumentaran

significativamente permitiendo curas que anteriormente se pudieran

considerar milagrosas hoy sean rutina médica.

Ciertamente, esta no es una historia terminada, todavía quedan muchas

enfermedades y dolencias sin cura, pero estos avances van en vía de curar

muchísimos males que hoy resultan terribles alcancen una solución médica.

Dentro de los avances en tecnología médica destacan los rayos X puesto

que esta forma de radiación electromagnética tiene la capacidad de

atravesar los tejidos blandos, pero no el tejido óseo, convirtiéndose en una

herramienta fundamental en la medicina ya que permite estudiar y

diagnosticar de manera incruenta las afecciones del cuerpo humano.

Cabe señalar que desde su invención en 1895 por Wilhen Röntgen,

básicamente estos rayos funcionan atendiendo los mismos principios de

funcionamiento sin que estos hayan sufrido alteraciones profundas, partiendo

de esos principios de funcionamiento en este trabajo de investigación se

plantea:

Un diseño que permita cambios significativos en el funcionamiento de los

actuales equipos de Rayos X en aspectos tan importantes dentro de su

mecanismo como la supresión del uso de elementos, como el cable Flat que

tiene la finalidad de alimentar los motores que desarrollan los movimientos

del bucky de mesa … para brindar una alternativa que represente calidad en

el funcionamiento del equipo y mayor rendimiento en la vida útil del mismo si

3

alterar las condiciones del servicio que presta el equipo.

Para ello el presente estudio está estructurado de la siguiente manera:

Capítulo I: Titulado El Problema, donde se expone la situación problemática

objeto de estudio, los objetivos de la investigación, la justificación, la

definición del problema.

Capítulo II: Titulado, Marco Teórico, donde se muestran los antecedentes

de la investigación, sobre la base de una revisión de trabajos anteriores

relacionados con la investigación, así como la fundamentación teórica.

Capítulo III: Incluye el marco metodológico, donde se describe la

metodología empleada, señalando el tipo de investigación, los métodos, las

técnicas de recolección de datos, los procedimientos aplicados para la

recolección, organización y análisis de la información.

Capítulo IV: se presentan los resultados de la investigación, en cada una

de las cinco fases esquematizadas de la investigación, conclusiones, así

como las recomendaciones finalmente la bibliografía y los anexos

correspondientes.