Diseño, fabricación y puesta en marcha de una báscula industrial para el cálculo del centro de gravedad

Abstract

Este trabajo de fin de grado describe el diseño, fabricación y puesta en marcha de una báscula industrial de bajo coste para la determinación experimental del centro de gravedad de objetos, con aplicación directa en la verificación de satélites de formato Cubesat. El sistema se basa en el principio de equilibrio estático. Una plataforma instrumentada con cuatro células de carga recibe las fuerzas ejercidas por el objeto de ensayo. Las señales son acondicionadas, digitalizadas y procesadas mediante un microcontrolador arduino y un software desarrollado en python, que calcula las coordenadas del centro de gravedad en dos y tres dimensiones. además, dicho software permite mostrar los resultados en una interfaz gráfica intuitiva y la exportación de datos. El diseño mecánico ha sido optimizado mediante simulación por elementos finitos, combinando mecanizado convencional e impresión 3d para garantizar rigidez estructural a bajo coste. la calibración con masas patrón y la validación experimental han demostrado que el sistema cumple holgadamente los requisitos de precisión exigidos por la normativa Cubesat. El coste de materiales del prototipo es bastante inferior en comparación a los dispositivos comerciales existentes, lo que permite obtener una gran capacidad de ahorro. Esta excepcional relación coste-prestaciones, unida a la autonomía tecnológica y la capacidad de personalización que ofrece, justifica plenamente la viabilidad del desarrollo. Se trata, en definitiva, de un instrumento de metrología funcional, fiable y estratégicamente valioso, directamente transferible a entornos empresariales de i+d y fabricación.

This final degree project describes the design, manufacturing and commissioning of a low-cost industrial scale for the experimental determination of the center of gravity of objects, with direct application in the verification of cubesat format satellites. The system is based on the principle of static equilibrium. A platform instrumented with four load cells acquires the forces exerted by the object under test. The signals are conditioned, digitized and processed by an arduino microcontroller and custom software developed in python, which calculates the center of gravity coordinates in two and three dimensions, displays the results through an intuitive graphical interface, and allows data export. The mechanical design has been optimized through finite element simulation, combining conventional machining and 3d printing to ensure structural rigidity at low cost. Calibration with reference masses and experimental validation have demonstrated that the system comfortably meets the accuracy requirements established by the cubesat standard. The material cost of the prototype is significantly lower compared to existing commercial devices, enabling substantial cost savings. This exceptional cost-performance ratio, together with the technological autonomy and customization capabilities it provides, fully justifies the viability of the development. In short, this is a functional, reliable and strategically valuable metrology instrument, directly transferable to industrial r&d and manufacturing environments.