1. MAQUINA DE CANECAS INTELIGENTES
SERGIO CUBILLOS MUNAR
ARNOL JIMENEZ MENDOZA
SISTEMA MECATRONICO QUE CLASIFICA RESIDUOS EN CANECAS POR
ACCIONAMIENTO DE PEDAL
ESCUELA TECNOLOGICA INSTITUTO TECNICO CENTRAL
TENCICA PROFESIONAL EN DISEÑO DE MAQUINAS Y PRODUCTOS
INDUSTRIALES
MECANISMOS
BOGOTA
2014
2. 2
AGRADECIMIENTOS
Dedicatoria
Agradecimientos al artífice del proyecto el Ing. Alejandro Martínez
Al apoyo moral y técnico de Ramón Cubillos Álvarez, Rubiel Jiménez y Tatiana de
Mendoza
A los amigos Oscar Cuesta, Raffhan Mora, Cristian Guerrero y Mauricio Rodríguez
Y a todos los que hicieron posible la realización de este proyecto
3. 3
CONTENIDO
INTRODUCCION 5
JUSTIFICACION 6
PROBLEMÁTICA 7
RECONOCIMIENTO DE LA NECESIDAD 7
DESCRIPCION DEL PROBLEMA 7
IDENTIFICACION DEL PROBLEMA 7
FORMULACION DEL PROBLEMA 7
OBJETIVOS 8
GENERAL 8
ESPECIFICOS 8
ALCANCES 9
LIMITACIONES 9
FUNDAMENTACION TEORICA 10
GENERALIDADES 10
MARCO TEORICO 10
ANALISIS DE SOLUCIONES EXISTENTES 13
CRITERIOS DE EVALUACION 13
ESPECIFICACIONES DE DISEÑO 24
ESPECIFICACIONES DE MANUFACTURA 24
PRESENTACION DE ALTERNATIVAS 25
ANALISIS Y EVALUACION DE ALTERNATIVAS 30
MATRIZ DE DECISION 31
SELECCIÓN DE LA MEJOR ALTERNATIVA 35
ANALISIS DE COSTOS 36
CONCLUSIONES 37
BIBLIOGRAFIA 38
4. 4
RESUMEN
Este documento describe detalladamente el proceso de diseño y fabricación de la
máquina de canecas inteligentes
Busca solucionar problemas anteriores como falta de incentivo hacia el usuario
para reciclar, haciéndolo más interactivo y generar en él, mayor conciencia sobre
la importancia del reciclaje
5. 5
INTRODUCCIÓN
Los cambios climáticos en el ecosistema, y las tendencias de un mundo
moderno, han hecho para el hombre, una línea arbitraria, imaginaria hacia un
cambio de pensamiento “ EL RECICLAJE.“ Todas las naciones de América
Latina, presentan cifras alarmantes y desalentadoras en la práctica del reciclaje.
Ningún país supera el 15% de material reciclado por la basura que producen al
año. Vemos que Chile lidera la generación de residuos sólidos en Latinoamérica,
con 16,9 millones de toneladas anuales, y ni siquiera llega al 10% en la
recuperación de los desechos que deberían ser reutilizados. Además, nos alegra
saber que la Cultura del Reciclaje se empieza a retratar en las voces de los
jóvenes latinoamericanos, quienes serán los agentes de cambio en busca de un
futuro idóneo para la Tierra.
Sin embargo en Colombia, hay sectores educativos que dan importancia a
las nuevas culturas de reciclaje. LA ESCUELA TECNOLÓGICA INSTITUTO
TÉCNICO CENTRAL por excelencia es una de las instituciones pioneras de la
ciudad de Bogotá, en la búsqueda de nuevas tendencias orientadas al buen
uso de estos residuos.
Es así como sus estudiantes de la facultad de ingeniería de diseño de
máquinas tiene un gran reto, el diseño y fabricación de un prototipo capaz de
reciclar diferentes residuos renovables, de una forma práctica e inteligente para
el usuario
6. 6
JUSTIFICACIÓN
El reciclaje es factor de suma importancia como determinante para la
preservación del medio ambiente. Al igual que en la cuidad de Bogotá, ya es
reglamentario el uso y buen manejo de los desechos producidos por sectores
residencias e industriales ( DECRETO 349 DE 2014 )
La implementación de un sistema inteligente para el manejo de los residuos, que
sea fácil de operar y lo más importante amigable con el medio ambiente, capaz
de crear cultura ciudadana. Sin embargo es un sistema de caneca autónomo,
ecológico y alimentado con fuentes limpias de energía (SOLAR). Además de ser
un diseño versátil, innovador y único en Colombia.
7. 7
1.2 PROBLEMÁTICA
Impacto del hombre en el medio ambiente
1.2.1 Reconocimiento de la necesidad.
Diseñar y fabricar un sistema clasificador de residuos favorable al medio ambiente
1.2.2 Descripción del problema.
El problema se centra en la necesidad de crear un sistema que además de
clasificar residuos para su reciclaje, sea interactivo con el usuario utilizando
energía eficiente
1.2.3. Identificación del problema.
El desentendimiento y desinterés hacia el reciclaje es causa de la deficiencia en la
información básica acerca de que residuo se recicla y donde y también del
monótono y desinteresado proceso de colocación de residuos en las canecas
recicladoras
1.2.4. Formulación del problema.
En el reciclaje debemos preguntarnos
¿Qué beneficios trae reciclar?
¿Qué tan importante es colocar cada residuo donde corresponde?
¿Qué concluimos al reciclar residuos usando energía eficiente
8. 8
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 Objetivo general.
Implementar en el mercado local una caneca inteligente, para la
clasificación de residuos sólidos (papel-vidrio-plástico-metal)
1.3.2 Objetivos específicos.
1. Clasificar 4 materiales: Papel, vidrio, plástico y metal
2. Utilizar batería de 12V a 24V para el funcionamiento del sistema
3. Detectar cuando la caneca tenga en volumen 5 litros de residuos
9. 9
1.4 ALCANCE
Fabrica un sistema electromecánico de reciclaje usando energía de 12V a
24V
Detecta el máximo volumen de capacidad de residuos en cada caneca
Identifica cada material con su respectiva caneca
Aprovecha un accionamiento de pedal para generar mayor interacción entre
usuario y sistema
1.5 LIMITACIONES:
Una limitante es el tiempo para el desarrollo del proyecto.
Los recursos económicos disponibles, $ 300.000 pesos donde enlaza los
parámetros para su ejecución al 100% (estudio, diseño, fabricación e
implementación.)
10. 10
2 FUNDAMENTACION TEORICA
Los mecanismos de barras articuladas se caracterizan por que sus elementos
rígidos se articulan entre sí para conformar una cadena cinemática con la
capacidad de generar un determinado movimiento.
2.1.1. Generalidades.
Los mecanismos de barras articuladas se caracterizan por que sus elementos
rígidos se articulan entre sí para conformar una cadena cinemática con la
capacidad de generar un determinado movimiento.
2.1.2. Marco teórico.
Los mecanismos son en esencia, cuerpos articulados que permiten transmitir o
transformar los movimientos presentes en una máquina, para tal efecto, en el
diseño de las máquinas se deben tener en cuenta aspectos importantes como el
tipo de mecanismo, la cantidad necesaria de elementos que conforman el
mecanismo y las dimensiones adecuadas para satisfacer las necesidades
específicas en la máquina.
El análisis de los mecanismos incluye análisis cinemáticos para estudiar el
movimiento de los mecanismos y los métodos para crearlos.
En el diseño de un mecanismo se identifican 3 tareas puntuales que se denominan
áreas de la síntesis.
1. Síntesis de tipo.
2. Síntesis analítica o cuantitativa (de número).
3. Síntesis dimensional.
11. 11
La síntesis de tipo se refiere a la clase de mecanismos seleccionado y constituye
el primer paso del diseño.
La síntesis cuantitativa se ocupa del número de eslabones y articulaciones, pares
o juntas que se requieren para obtener una movilidad determinada, esta etapa
constituye el segundo paso de diseño.
La síntesis dimensional se constituye en el tercer paso de diseño y consiste en
determinar las dimensiones de los eslabones.
Conceptos básicos
Para analizar correctamente es importante conocer los conceptos básicos y
características de los elementos que conforman un mecanismo de barras.
Grados de libertad: el grado de libertad de un sistema es el número de
parámetros independientes que se necesitan para definir su posición en el
espacio, en otras palabras es el número de movimientos que puede realizar un
cuerpo en cada uno de
los ejes, en rotación o translación.
Los grados de libertad de un mecanismo plano se pueden obtener con la siguiente
ecuación:
W = 3 (n - 1) – 2 J1 – J2 Donde: n es el número de eslabones.
J1, es el número de pares o pares de V clase.
J2, es el número de semijuntas o pares de IV clase.
En los mecanismos planos no pueden existir pares de clase I, II, III, ya que estos
poseen movimientos relativos posibles de carácter espacial.
Mecanismo plano: se denomina mecanismo articulado plano, aquel en el cual
todas las trayectorias recorridas, por cualquiera de los puntos de los elementos
que componen el mecanismo, están contenidas en un mismo plano (a nivel
práctico, en planos paralelos).
En mecanismos más complejos, es necesario utilizar un análisis espacial. Un
ejemplo de esto es una rótula esférica, la cual puede realizar rotaciones
12. 12
tridimensionales. Aunque en la mayoría de los casos los mecanismos de barras se
pueden analizar empleando un enfoque bidimensional, lo que reduce el análisis a
un plano.
Eslabón: hipotéticamente se define un eslabón como un cuerpo rígido el cual
debe poseer por lo menos dos nodos o puntos de unión con otros eslabones
Los eslabones se pueden clasificar de varias formas entre las más comunes
están:
nodos
• Binarios.
• Terciarios.
• Cuaternarios.
• Fijos.
• Móviles: rotativos, traslativos, oscilantes.
• Fijos.
• Eslabones conductores.
• Eslabones transductores.
• Eslabones conducidos.
13. 13
3. ANALISIS DE SOLUCIONES EXISTENTES
Nuestra responsabilidad hacia el medio ambiente no termina con la descarga de
desechos en un contenedor. Piensa en el futuro, por favor! ¿Cuál es el destino de
estos residuos? ¿Están siendo reciclados y utilizados correctamente? Ser verde
no sólo nos impide ensuciar la tierra, sino también nosotros los huevos para
limpiar la basura existente.
Y para ayudarnos en esta campaña tenemos algunos cubos de basura frescos y
contemporáneos.
1. e bin
http://www.greendiary.com/10-creative-bins-designed-promote-
recycling.html
14. 14
¿Quién hubiera pensado alguna vez que las palabras 'móvil',, 'pantalla táctil'
'electrónico' y 'con energía solar "sería utilizado en una sola frase para describir un
cubo de la basura! Londres diseñador basado Baharash Bagherian ha hecho una
frase como sea posible con su único e-bin. La papelera informa al usuario si el
elemento que se está destrozado es reciclable, si el depósito está lleno y el lugar
de la próxima bin e informa a la empresa de reciclaje para venir y vaciarlo. Hecho
de fibra de carbono formada al vacío es durable, fuerte y ligero. Por otra parte,
está protegido contra manipulación indebida por una contraseña de administrador
y se recarga a través de su pantalla táctil de la energía solar.
2. Ovetto contenedor de reciclaje
15. 15
Esperando para salir del cascarón a cabo a gran escala en el mercado es el huevo
de reciclaje o Ovetto. Practicar lo que se predica, la Ovetto está hecha de
polipropileno reciclado. Es amplio, con una capacidad de 15-17 litros y cuenta con
diferentes aberturas en la parte superior para llevar a la basura. Borrado es tan
fácil como sacar secciones más grandes desde abajo! El Ovetto también se ha
diseñado con elegancia para agregar a la belleza del paisaje circundante,
haciendo que los $ 250 que cuesta en una inversión inteligente.
16. 16
3. Yo [hago] reciclaje
"Salgan temprano, manejen despacio, y llegar con seguridad", se dice a
menudo. Enseñar la importancia vital de reciclaje y reducción de residuos en una
misma edad joven, tenemos esta pequeña i [hacer] bin lindo de reciclaje que está
dirigido para los niños. Viene con un diseño que su hijo simplemente amar.
4. papelera de reciclaje Neo
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Un bote de basura de nueva generación que pueden instruir a sus usuarios, Neo
es definitivamente algo que nuestras necesidades de generación. Diseñado por
Ingrid Njono, Neo clasifica como basura electrónica, basura, reciclables o compost
digno instruye a través de códigos de colores, iconos simples, y sensores. Los
residuos se muestrea y se clasifica antes de la existencia de dumping. El plato
giratorio debajo garantiza el acceso a todas las cámaras de todos los lados.
5. Eco bin
18. 18
Agregando a la lista de contenedores decorativos de reciclaje es un diseñador
indio, Aditya Malaker, que está fuera para demostrar que la vida verde es fresco e
interesante. Residuos de papel? Por favor, use la lata amarilla. Los residuos
orgánicos va en el bote verde mientras que las llamadas rojas para los residuos
reciclables. Los colores primarios, junto con las imágenes fáciles de entender en lo
alto de cada bin, parecen recordarnos nuestro deber principal para ir verde.
6. ecoMOD
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Las viviendas pueden ahora presenciar el matrimonio feliz entre la basura y la
elegancia como la vanguardia todavía ecofriendly ecoMOD hace su entrada
real! El ingenioso diseño de esta caja asegura que separa papel, plástico, y
aluminio y también les aplasta a través de una técnica de giro-n-turn para asegurar
el almacenamiento de la basura voluminosa. Así que no deje que su elegante
cuerpo te engañe acerca de su capacidad para comer lejos la basura - de una
manera verde.
7. Pescado
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A, bloque compacto construcción de un cubo de la basura, el Ribe es especial
porque se puede unir entre sí para dar una fila de contenedores para sostener
más basura. Se economiza en el espacio por las asignaciones separadas sobre la
base de la forma. Hasta 400 tazas y vasos pueden ser apilados en dos ranuras y
paja y palos entran en la tercera ranura. Dos grandes compartimentos entre los
marcos de madera de colores brillantes completan esta bandeja de estilo
victoriano. Medición 50X36X85 cms, esta papelera elegante puede añadir a la
belleza de su hogar!
8. Braun Envi
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Diseñado por los diseñadores industriales, el Braun Evi es un moderno foso
elegante y atractivo abono! Para su uso en parques, áreas urbanas, y los lugares
públicos, la papelera ha en-construido, sustancias bio-reactiva, que la foto-
catalizan los desechos orgánicos en abono fértil. Además de ayudar a la unidad de
color verde, la bio-reactividad de la papelera también asegura hedor mínimo y
olores.
9. Caneca abono en la Ciudad
22. 22
Diseñador francés, Mathieu Azema, está incubando la idea de reclutar fuerza de
los ciudadanos para convertir las ciudades verdes. El C mirada impresionante / N
Compost Bin se encuentra todavía en fase de concepto, pero su trabajo es muy
práctico. "No se puede cambiar a la gente, sino utilizar sus modales de una
manera positiva" parece ser el lema que se espera que la gente a seguir haciendo
lo que siempre han hecho - verter los residuos en un contenedor. El abonado,
asistente municipal ciudad hace girar el bin basado en el nivel de descomposición
necesario. Las puntuaciones resultantes de fertilizantes naturales más de los
derivados del petróleo y químicos basados.
10. Modo Todo-en-Uno
23. 23
¡No! Eso no es una bóveda. Pero sí tiene algo precioso y que es la capacidad de
reciclar los residuos! Esta bandeja tiene un compactador mecánico para aplastar
latas y botellas de plástico, una tapa de derivación para separar vidrio, metal y
otros no compactables y una bandeja de papel para mantener los periódicos viejos
y electrónico de desecho. Sólo clave en el recordatorio de los días de reciclaje y lo
hace el resto! Su precio es de 250 dólares.
24. 24
4 CAPITULO
4.1. ESPECIFICACIONES DE DISEÑO
Las canecas inteligentes deben cumplir con lo siguiente:
3 o 4 canecas para la clasificación de los desechos de 4,5 lt c/u
Un punto de depósito de residuos
Un mecanismo de distribución de los residuos
Un motor eléctrico de 12 o 24 VDC para su accionamiento
Sensores que identifiquen y emitan señales visuales y sonoras relacionadas
con el proceso y la capacidad de las canecas
Botones de accionamiento general del mecanismo
Sistema eléctrico y fuente de energía limpia para el accionamiento
4.2. ESPECIFICACIONES DE MANUFACTURA
El sistema de contar con lo siguiente:
Estructura de soporte del mecanismo y recipientes
Mecanismo de accionamiento y motor
Recipientes para el reciclaje, que pueden ser removidos para vaciarlos
Panel de control, señales sonoras y visuales del proceso
Indicadores de capacidad de cada recipiente contenedor
Fuente de energía limpia para el accionamiento
25. 25
5 CAPITULO
PRESENTACION DE ALTERNATIVAS “A”, “B”, “C”.
5.1.2 Alternativa 1
Maquina con disco intermitente mediante cruz de malta
Consiste en un sistema donde se vierten los residuos manualmente a 4 depósitos
propulsados electrónicamente y con movimiento intermitente continuo gracias al
mecanismo de cruz de malta
La máquina será para clasificar los residuos, como papel-vidrio-plástico-
metal, el individuo que va depositar el desecho, pulso inicialmente un
botón, que estará en el master de control; a continuación que se da esta
orden, existirá un mecanismo de cruz de malta, anclado a un moto
reductor el cual se activa.
Luego el sistema girara intermitentemente, el cual trasportara cuatro
Canecas cargas con desecho.
27. 27
5.1.3 Alternativa 2
Maquina con rodamiento de trinquete y marcha por pedal
Consiste en un sistema activado mecánicamente por medio de un pedal y que
luego transmite el giro por medio de articulaciones a un rodamiento de trinquete
que da la intermitencia giratoria a 4 depósitos.
28. 28
Accionamiento mecánico por medio de un pedal, el cual a partir de un
movimiento oscilante dado por el usuario ( PUSH PEDAL ) genera un
torque a un eje, este estará gobernado por un sistema de trasmisión de
barras y piñones, dando como salida un movimiento giratorio intermitente
Posterior a esto existirá, el control de la máquina que consiste:
1. La fuente de energía 12v c/c que se alimentara de un panel
solar( foto celda )
2. Diseño de un sistema off/on para accionamiento de los finales
de carrera, que darán la información de la caneca en
disposición al funcionamiento del usuario.
3. Instalar luces de cinta red “R.G.V” para brindar información
visual.
Utilizar un sensor inductivo para el control de llenado
Material acero inoxidable
La idea es que existirá en la parte superior de la maquina una sola
recamara de entrada para la basura, esta estará a un lado, no centrado.
Como va estar a un lado, se quiere que mientras gira el sistema
mecánico, vaya encendendiendo las luces sobre un fondo en acrílico,
color característico de cada desecho, este se ubicara en las master o
tapa de la máquina.
29. 29
Cuando x caneca se alinee con el true de entrada, los desechos deberán
ser alineados paulatinamente por un sensor inductivo que informara el
estado de cada caneca en funcionamiento.
Material acrílico
5.1.4 Alternativa 3
Maquina con flujo de residuos en banda:
Consiste en una banda transportadora que transporta los residuos hasta el punto
que son vertidos mediante cilindros neumáticos de forma lineal a su
correspondiente depósito
Se piensa en un depósito, donde solo tenga
una única entrada, la idea es que cuando el usuario deposite los residuos;
estos lleguen a un sistema de trasporte por medio de una banda giratoria, que
constantemente estará en continuo movimiento, durante el desplazamiento
existirá 3 brazos mecánicos que se activaran al momento de sensar el tipo de
residuo que pasa por su lado, esto lo realizara con la ayuda de un sensor
detector de materiales.
Sin embargo paralelo a la banda, se ubicaran al final del sistema 3 canecas
que recibirán cada una su respectivo residuo.
La parte del control sea pensado un sistema de sensores de materiales y de
distancia, al igual que una fuente de energía a 24
Material lamina HR
30. 30
6 ANÁLISIS Y EVALUACION DE ALTERNATIVAS.
6.1Criterios de análisis.
Precio
Demanda
Comodidad
Estética
Funcionalidad
Complejidad
31. 31
6.2MATRIZ DE SELECCION.
Clasificación de requerimientos.
idea requerimientos Clasificación de
importancia según la
funcionalidad
Vital-alta-media- baja o
deseable.
1 comodidad media
2 Estética Alta
3 funcionalidad deseable
4 complejidad media
Organización y ponderación de requerimientos.
idea Orden de importancia requerimientos Ponderación de
rango de 1-10
1 vital comodidad 10
3 Alta estética 9
4 Alta funcionalidad 8
5 media complejidad 7
CLASIFICACION MAXIMA 34
Evaluación de alternativas
requerimiento
Idea 1 Idea 2 Idea 3
comodidad 9 8 7
32. 32
estética 9 7 7
funcionalidad 8 7 9
complejidad 7 7 7.5
PUNTOS 33 29 30.5
PLANILLA DE
COSTOS
CANTIDAD DESCRIPCION VALOR
UNITARIO
VALOR TOTAL
PARTES
ELECTRONICAS
1 ALQUILER
SENSOR OPTICO
$ 100,00 $ 100,00
4 PULSADOR
DE12V
$ 10,00 $ 40,00
10 METROS CABLE
#22
$ 3,00 $ 3.000,00
1 BATERIA 12 C.C $ 30,00 $ 30,00
1 RELAY
TERMPORIZADOR
$ 10,00 $ 10,00
1 METRO CINTA
LED RGV
$ 22,00 $ 22,00
1 SERVICIO
ELECTRICO
$ 100,00 $ 100,00
TOTAL $ 300,00
PARTES
EXTRUCTURALES
9 METROS DE
TUBO CUADRADO
$ 21,60 $ 195,00
33. 33
EN ACERO INOX
1 SOPORTE
SENSOR
$ 15,00 $ 15,00
1 DISCO
REPUJADO
$ 60,00 $ 60,00
1 SOPORTE
MECANISMO
$ 15,00 $ 15,00
1 DISCO
COMPUESTA
ACRILICO
$ 7,00 $ 7,00
1 TAPA ESPECIAL
DE 60 CM
DIAMETRO
ACERO INOX
$ 120,00 $ 120,00
2 TAPA LATERALES
DE 80 *100* CM
EN ACERO INOX
$ 120,00 $ 120,00
1 SERVICIO DE
SOLDADURA TIG
$ 100,00 $ 100,00
2 TAPAS
FRONTALES
30*20 ESPECIAL
$ 30,00 $ 60,00
PARTES
MECANICAS
TOTAL $ 685,00
2 PIÑONES
CONICOS
$ 60,00 $ 120,00
1 EJE ACERO
PLATA 19MM
$ 20,00 $ 20,00
35. 35
6.3Selección de la mejor alternativa.
Se selecciona la alternativa 2 por las siguientes razones:
1. Estética
El diseño junto con la alternativa 3 es más llamativo y compacto que el de la
alternativa 1
2. Funcionalidad
La funcionalidad es superior a las otras 2 alternativas ya que el mecanismo de
accionamiento mediante pedal no requiere provisión de energía al ser totalmente
mecánico.
3. Complejidad
El grado de complejidad es el menor de las 3 y eso la hace más práctica de
fabricar para su procesamiento en serie.
4. Comodidad
El grado de comodidad está en un valor medio con respecto a las otras
5. Economía
Esta alternativa está en el valor más alto de economía ya que sus procesos
de manufactura fueron accesibles y también los materiales utilizados son
reutilizados y debidamente seleccionados para una inversión razonable
36. 36
7 CAPITULO VIII
7.1 ANALISIS DE COSTOS
Aplicación Valor
Montaje $ 120.000
Materiales $ 650.000
Puesta en marcha $ 50.000
Mano de obra directa $ 200.000
Mano de obra indirecta $ 50.000
Suministros $ 50.000
Imprevistos $ 70.000
Total $ 1.190.000
37. 37
8. CONCLUSIONES
Se fabricó satisfactoriamente el prototipo, logrando ser el más inteligente
e innovador de la feria “ EXPO DISEÑO 2014”
Se logra pactar con INDUSTRIAL DE ACEROS INOX la fabricación de 3
modelos para ser comercializados en la ciudad de Bogotá.
Se clasificaron 4 materiales: Papel, vidrio, plástico y metal
Se usó una batería de 12V a 24V para el funcionamiento del sistema
El sistema detecta cuando la caneca tenga en volumen 5 litros de residuos
