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AÑO 3
Enero – junio 2016
ISSN – En trámite
R e v i s t a
ITMochis
Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LOS MOCHIS
5
Revista Científica ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano.
Vol. 2016 Número 5 enero – junio de 2016
Publicación del Instituto Tecnológico de Los Mochis
Revista Científica ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano.
Editor General Mtro. Juan Manuel Montoya Valenzuela
Director M. en C. Manuel de Jesús López Pérez
Subdirector M.C. Valente Ochoa Espinoza
ISSN en trámite D.R. © Revista ITMochis
Hecho en México Printed in México
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
El Nombre
La identificación de esta revista con el nombre de ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano, hace referencia al trabajo de vincular la ciencia desde el aspecto académico y tecnológico, para acortar la posible brecha existente entre ellos, siempre orientado al beneficio de alumnos, académicos, investigadores y empresarios de la región, buscandocontinuamente un contexto mejor.
Diseño de portada: Mtro. Juan Manuel Montoya Valenzuela Portada: “SUSTENTABILIDAD” Foto: Mtro. Juan Manuel Montoya Valenzuela
Todos los artículos publicados son sometidos a arbitraje por especialistas. El contenido de los artículos es responsabilidad de los autores. Se aceptan colaboraciones de acuerdo con las políticas de la revista. Enviar colaboraciones a: revista.itmochis@gmail.com
Revista ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
COMITÉ EDITORIAL
COMITÉ EDITORIAL
PROFESORES INVESTIGADORES:
M.C. Marco Antonio Rodríguez Rodríguez Instituto Tecnológico de Los Mochis, Ciencias Básicas.
M.C. Gerardo Cazares Ayala. Instituto Tecnológico de Los Mochis, Eléctrica y Electrónica.
M. Arq. Lorenzo Valdez Colunga. Instituto Tecnológico de Los Mochis, Arquitectura.
M.C. Lucia Ochoa Romo Instituto Tecnológico de Los Mochis, Informática.
M.C. Luis Armando Valdez. Instituto Tecnológico de Los Mochis, Ingeniería Industrial.
M.C. Patricia Miramontes Aguilar. Instituto Tecnológico de Los Mochis, Ciencias Económico Administrativas.
COMITÉ DE ARBITRAJE
PROFESORES INVESTIGADORES:
Dr. Iván Juan Carlos Pérez-Olguín Universidad Tecnológica de Ciudad Juárez. Dr. Jesús Manuel Díaz Gaxiola. Instituto Tecnológico de Los Mochis, Química y Bioquímica.
Dr. Jesús Martín Cadena Badilla. Universidad de Sonora.
Dr. Luis Felipe Romero Dessens. Universidad de Sonora.
Dr. Ramón Arturo Vega Robles. Universidad de Sonora.
Dra. Linda García Rodríguez Instituto Tecnológico de Los Mochis
Dr. Dario Fuentes Guevara Instituto Tecnológico de Los Mochis
Traductor: M.C. José Alberto Estrada Beltrán Instituto Tecnológico de Los Mochis
Mtro. Juan Manuel Montoya Valenzuela Editor General Instituto Tecnológico de Los Mochis
M. en C. Manuel de Jesús López Pérez Director Instituto Tecnológico de Los Mochis M.C. Valente Ochoa Espinoza Subdirector Instituto Tecnológico de Los Mochis
Revista ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
Revista Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
Vol. 2016 Número 5 Edición Semestral / Enero – junio 2016 ISSN – En trámite
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LOS MOCHIS
DERECHOS DE AUTOR Y DERECHOS CONEXOS, año 3, No. 5, enero – junio 2016, es una Publicación semestral editada por Juan Manuel Montoya Valenzuela, Boulevard Juan de Dios Batiz y 20 de Noviembre C.P. 81259 Los Mochis, Sinaloa, Tels. 668-8125858, 668-8125959, http://www.itmochis.edu.mx/index.php/9-tecnologico/235-revista-itlm, revista.itmochis@gmail.com. Editor responsable: Juan Manuel Montoya Valenzuela, Reserva de Derechos al Uso Exclusivo No. En trámite, ISSN: En trámite, ambos otorgados por el Instituto Nacional del Derecho de Autor. Responsable de la última actualización de este Número, Juan Manuel Montoya Valenzuela, Boulevard Juan de Dios Batiz y 20 de Noviembre C.P. 81259, fecha de última modificación, 30 de septiembre de 2014.
Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura del editor de la publicación.
Queda prohibida la reproducción total o parcial de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización del Instituto Nacional del Derecho de Autor. Todos los artículos publicados son sometidos a arbitraje por especialistas en el tema mediante el sistema de “pares ciegos”. El contenido de los artículos es responsabilidad de los autores.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
CONTENIDO
Volumen 2016 Número 5 enero – junio 2016.
Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
ISSN En trámite.
1 Presentación
6
Implementación de sistema de control distribuido basado en
microcontroladores inalámbricos SNAP.
David Martínez López; Gerardo Cazarez Ayala; Martín Corral
Domínguez.
20 Casa inteligente.
Juan C. Retes Camacho; Juan P. Núñez Félix; Jesús Fernando
Hernández Borboa; Gerardo Cazarez Ayala.
30
Estación de control didáctica.
José Guillermo Parra Rodríguez; Jesús Martín Carrizosa Torres;
Fausto Miguel Acuña Inzunza; Gerardo Cazarez Ayala.
43
Control y monitoreo de una granja acuícola.
Francisco Armando Vizcarra Pineda; Manuel Alejandro Pineda
Martin del Campo; Dalila Félix Adriano; Ana Laura Astorga Corrales;
Gerardo Cazarez Ayala.
59
Sistema de telemedición de temperatura para la conservación de granos.
Gerardo Cázarez Ayala; Martín Corral Domínguez; Antonio
Rodríguez Beltrán; Sócrates Lugo Zavala; Miguel E. Ramírez
Montenegro; Hugo Castillo Meza; David Martínez López.
79
Aplicación de la metodología 5’s en área de herramientas.
Lizbeth Caldera Morales; José Mario Rocha Rubio; Alma Delia Pérez
Limón.
93
Ensayo: La enseñanza de la arquitectura.
Patricia Fox Mendívil.
99
Gobierno electrónico: proceso e implicaciones de su implementación. Caso
de estudio h. Ayuntamiento de Ahome.
Alejandrina García Hernández; Juan A. Miranda Arnold.
113
Teorías: anglosajona y la de los distritos industriales como punto de
partida para estudiar a los Clúster.
Olga Tapia López.
134
Evaluación del uso del software Mathematica para el desarrollo de
competencias en la asignatura de cálculo integral.
Bertha Leticia Zavala Buitimea; Claudia María Carrillo Gálvez;
Liliana Rodríguez Barrera; María del Socorro Rábago Hernández.
146 Instrucciones para postular artículos.
Directorio
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
1
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano ISSN – En trámite
Volumen 2016 Número 5 Enero – junio 2016
PRESENTACIÓN
El presente volumen, ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,
volumen 2016, número 5, está conformado por temas de interés por parte de
académicos de nivel superior y además aborda diferentes temáticas llevadas por
estudiantes de ingeniería, generadas a partir de diferentes proyectos de
investigación, así como por invitados con experiencia práctica en diferentes ámbitos
laborales.
Se presentan una variedad de temas, los cuales se detallan a continuación.
El primer artículo, tiene como objetivo principal proponer la utilización del sistema
SNAP, el cual una de sus principales características es la topología de su protocolo
inalámbrico, al ser su configuración tipo malla permite generar una red no
centralizada entre 2 o más dispositivos dentro de su alcance, propiciando la
formación de múltiples rutas de tráfico entre nodos que aumente la probabilidad de
llegada de la información hacia su destino.
El segundo artículo es producto de una investigación que la idea principal es tener
un control de refrigeración tanto automática como manual en cada una de las
recámaras, sala y cocina, además de un control de humedad, un sistema de alarma
para prevención de robo a la casa instalada en cada una de las recámaras, un
sistema de iluminación de las recámaras y del patio trasero tanto de manera
automática con un sensor de luz como de manera manual y un sistema de seguridad
para la puerta principal con activación y desactivación de seguros por medio de
contraseña enviada directamente desde un dispositivo móvil.
Después, el artículo siguiente describe la implementación de un control de posición
en una barra que presenta un grado de libertad, el cual consiste en el giro respecto
a un eje que pasa por su centro de gravedad, el movimiento de giro será provocado
por una fuerza de empuje producida por una hélice y un motor de corriente directa,
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
2
de manera que controlando la velocidad de giro del motor se podrá regular la fuerza
de empuje que actúa sobre la barra y con ello la posición de la misma, para muchos
todo lo anterior se puede resumir como “helicóptero con un grado de libertad”.
En el cuarto trabajo se realiza una simulación a escala de una granja camaronera.
Basados en tres estanques para el crecimiento de la cría de camarón, en el cual las
variables más importantes son: temperatura, nivel, y pH.
En el quinto artículo se trabaja el diseño e implementación de un sistema de
entrada-salida distribuido, enfocado en el monitoreo de variables en silos para el
almacenamiento de granos como una alternativa a los sistemas de monitoreo
tradicionales. El sistema está basado en un protocolo de comunicación inalámbrico;
Digimesh y es capaz de operar en topologías de redes en malla.
En el siguiente artículo se presenta la aplicación de la metodología de 5’S, en el
área de herramientas de un taller mecánico automotriz, ubicado en Ciudad Juárez,
Chihuahua, México; con el objetivo de tener un área organizada que facilite el
manejo y la localización de las herramientas.
El ensayo la enseñanza de la arquitectura aborda el tema de los tópicos que afectan
las oportunidades de mejorar dentro de éste ámbito.
Como octavo artículo se investigó la forma de conocer los efectos que causa en la
ciudadanía el tener un gobierno electrónico en el ayuntamiento de Ahome.
El ensayo “Teorías: anglosajona y la de los distritos industriales como punto de
partida para estudiar a los clúster.” Se aborda que, al generalizarse la globalización
en las economías, las regiones experimentaron cambios profundos para adecuarse
a los avances tecnológicos y a las nuevas estrategias de segmentar los procesos
de producción que han modificado la competitividad de las empresas. Estas
transformaciones condujeron a nuevas formas de organización económica y
empresarial para enfrentar la competencia, lo cual condujo a la formación del
clúster, los cuales impactan de manera importante en el desarrollo regional
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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Por último, el artículo se presenta como continuación del artículo “Uso del software
Mathematica, una propuesta para el desarrollo de competencias en la asignatura de
Cálculo Integral” (Zavala, et. al., 2015) publicado en la edición anterior de la
presente revista y su objetivo principal es mostrar el análisis de los resultados
obtenidos con la evaluación del uso del mencionado software como estrategia
didáctica en el estudio del tema “Aplicaciones de la integral”, en el curso de Cálculo
Integral impartido a estudiantes del Instituto Tecnológico de Los Mochis. La
población evaluada (N=24) estuvo conformada por estudiantes de segundo
semestre de Ingeniería Química. Se utilizó la prueba estadística t pareada para
dicha evaluación, obteniéndose un impacto significativo (p<0.05) en el índice de
mejora (79%) de la comprensión del tema de estudio.
Terminando así nuestra edición.
4
REVISTA ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
5
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
Instituto Tecnológico de Los Mochis
ISSN: En trámite
México
2016
IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMA DE CONTROL DISTRIBUIDO BASADO EN
MICROCONTROLADORES INALÁMBRICOS SNAP.
David Martínez López; Gerardo Cazarez Ayala; Martín Corral Domínguez
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,
Enero – junio, 2016/Vol. 2016, Número 5 Edición Semestral
Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 6 – 19
ITmochis
Revista de Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
6
IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMA DE CONTROL DISTRIBUIDO BASADO EN
MICROCONTROLADORES INALÁMBRICOS SNAP.
DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM IMPLEMENTATION BASED IN SNAP
WIRELESS MICROCONTROLLERS.
David Martínez-López1; Gerardo Cazarez-Ayala2; Martín Corral-Dominguez2 1Ingeniero en electrónica egresado del Instituto Tecnológico de Los Mochis, Blvd. Juan de Dios Bátiz y 20 de
Noviembre, Los Mochis, Sinaloa. 2Profesor-Investigador del Instituto Tecnológico de los Mochis, Departamento de Ingeniería Eléctrica y
Electrónica, Blvd. Juan de Dios Bátiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa, México.
RESUMEN
En la actualidad uno de los sistemas más populares para llevar a cabo las acciones de control
y supervisión en procesos industriales, es el denominado Sistema de Control Distribuido
(DCS). Esto se debe a la posibilidad de dividir procesos extensos y/o complejos, en tareas
con controladores locales para cada sección de todo un sistema utilizando herramientas de
telecomunicación con el propósito de coordinarlo y monitorearlo. De ello surge el interés en
módulos microcontroladores inalámbricos SNAP, los cuales al ser programables por el
usuario, a diferencia de la gran mayoría de los módulos de comunicación existentes, dan la
posibilidad de unificar en un dispositivo características que la gran mayoría de los
controladores existentes carecen.
Palabras clave: Topología de red malla, SNAP Connect, Interfaz gráfica de usuario.
SUMMARY
One of the most popular systems to perform control and monitoring actions in industrial
processes is the Distributed Control System (DCS). This is because to divide processes large
and complex into tasks with local controllers for each section of an entire system using
telecommunication tools in order to coordinate and monitor it. The interest in SNAP wireless
microcontrollers arises, which upon user programmable, unlike majority of
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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telecommunication modules existing, given the possibility of unifying in a device features
that most controllers lack.
Keywords: Mesh topology, SNAP Connect, Graphical User Interface.
1. INTRODUCCIÓN
En el área de investigación del laboratorio de electrónica del Instituto Tecnológico de los
Mochis se desarrollan todo tipo de investigaciones referente a nuevas tecnologías y sistemas
de control. Por ello se busca el desarrollo de sistemas de control capaces de funcionar en
forma autónoma confiables para llevar a cabo pruebas de interacción con el entorno y de
igual manera pueda ser utilizado para la docencia en las áreas de ingeniería.
Es así como se planteó la evaluación del sistema SNAP, que se compone de un protocolo de
comunicación combinado con una línea de módulos microcontroladores inalámbricos, con el
objetivo de probar el desempeño de hardware y software, explotando las capacidades que
ofrece esta tecnología.
Una de las principales características del sistema SNAP es la topología de su protocolo
inalámbrico, al ser su configuración tipo malla permite generar una red no centralizada entre
2 o más dispositivos dentro de su alcance, propiciando la formación de múltiples rutas de
tráfico entre nodos que aumente la probabilidad de llegada de la información hacia su destino.
Esto sumado a la capacidad de llamada a procedimientos remotos (RPC), permite la
ejecución remota de funciones nativas o programadas por el usuario; de tal forma que un
nodo dentro de la red ejecute funciones en otro nodo, a diferencia de la mayoría de los
módulos de comunicación limitados a solo el intercambio de información o ejecución de
funciones preestablecidas por el fabricante.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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Figura 1. Posible configuración malla por grupos de la malla SNAP.
2. METODOLOGÍA
Se llevaron a cabo pruebas de software y hardware en dos aplicaciones distintas, esto con el
propósito de explotar y evaluar las características tanto del microcontrolador como la librería
SNAP Connect.
Para la realización del presente trabajo se hizo el uso principalmente de las siguientes
herramientas y periféricos:
Portal 2.6.6: Software de lenguaje SNAPpy para compilación y depuración de scripts
para los módulos SNAP.
LabVIEW 2013: Software de programación, encargado del diseño de interfaces gráficas
de usuario (GUI).
Python 2.7.9: Software de programación, utilizado para la implementación de librería
SNAP Connect y servidor.
SNAP Connect: Librería de comunicaciones entre protocolo y el equipo de cómputo por
medio del puerto UART.
SimpleXMLRPCServer: Librería de Python para la implementación de servidor por medio
de código XML.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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SNAP Engine RF266PC1: Módulo de microcontrolador inalámbrico desarrollado por
Synapse Wireless Inc.
Protocolo Universal Asinchronous Reseiver/Transmitter (UART): Protocolo de
comunicaciones serial, utilizado para el intercambio de datos entre interfaz y el módulo
por medio del estándar RS232. El RF266PC1 cuenta con 1 puerto físico.
Protocolo Inter Integrated Circuits (I2C): Protocolo de comunicaciones serial, utilizado
para el intercambio de datos entre sensores digitales y el módulo. El RF266PC1 cuenta
con 1 puerto físico.
Figura 2. SNAP Engine RF266PC1.
2.1. Librerías desarrolladas
Las siguientes librerías de fueron desarrolladas en Portal para probar la estabilidad del código
y módulo, con los siguientes dispositivos:
PWM_RF266PC1.py: Para manejo de las salidas de modulación de ancho de pulso
(PWM) y control de servomotores de 50Hz para el módulo SNAP RF266.
I2C_24C04.py: Lectura y escritura de la memoria EEPROM M24C04.
I2C_DS1624.py: Manejo y configuración del sensor de temperatura DS1624.
I2C_DS1307.py: Lectura y configuración del reloj en tiempo real (RTC) y salida digital
que posee el DS1307.
I2C_LSM303D.py: Manejo y configuración del acelerómetro y magnetómetro digital de
3 ejes LSM303D.
I2C_TCS34725.py: Lectura y configuración del sensor RGB e infrarrojo TCS34725.
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2.2. Hardware desarrollado para pruebas.
Se diseñaron 2 tipos de tarjetas de circuito impreso para utilizar y adaptar los módulos SNAP.
Las características principales de ambos son las siguientes:
Terminales hembra de 2mm para conectar módulo SNAP.
Terminales de 2.54 mm conectadas a las terminales del dispositivo SNAP.
Conectores de 2.54 mm para servomotores, compatibles con conectores Futaba.
Regulador de tensión de 3.3 voltios.
Intercambiadores de nivel para puerto I2C y UART con salida a terminal hembra de
2.54mm.
Botón de reset.
Capacitores de filtrado de 47 µF (regulador) y 100 µF (alimentación).
La tarjeta SNAP Tester 1.1 se hizo a modo de operar como nodo remoto, refiriéndose al
dispositivo que se encontrará en trabajo de campo.
El diseño de la tarjeta puente SNAP Tester 1.2 contempla las funciones de nodo puente
(comunicación entre el equipo de monitoreo y los nodos remotos) para ello esta tarjeta cuenta
con un conversor USB-UART CH340G.
Figura 3. SNAP Tester 1.1.
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Figura 4. SNAP Tester 1.2.
2.3. Prueba de comunicación LabVIEW / SNAP Connect
El objetivo de esta prueba consistió en el control de posición de 3 servomotores conectados
a un nodo remoto grabado con el script PWM_RF266PC1.py, mientras el nodo puente envía
por RPC la posición de los servomotores al nodo remoto, se utilizó SNAP Connect como
mecanismo de conexión entre la interfaz y el protocolo.
Figura 5. Front panel de la interfaz.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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La posición de los servomotores es determinada en la interfaz gráfica, para ello esta librería
se ejecuta junto con un servidor que corre sobre la Shell de Python 2.7.9. La manera en que
accede la interfaz al servidor es por medio de comandos POST de HTTP cifrado en XML, el
mensaje que contiene la función RPC a procesar por SNAP Connect y sus argumentos.
Figura 6. Diagrama de comunicación.
2.4. Prueba de comunicación LabVIEW / SNAP_API.py
Se planteó para esta prueba el control de posición en un servomotor de acuerdo a la
inclinación del eje X del acelerómetro LSM303D.
Figura 7. Diagrama de conexión del LSM303D.
Dado los resultados de la prueba SNAP Connect se planteó ofrecer una alternativa de
comunicación simple emulando la estructura API utilizada en los módulos XBEE de Digi
International. Para ello se realizó la librería SNAP_API.py para comunicación por medio del
puerto UART directamente entre el nodo puente y la interfaz gráfica. La estructura de la
cadena de datos entre el byte 0 al 6 es la siguiente:
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Marca de inicio: Inicio del mensaje, lo define el caracter ~ (0x7E).
Tamaño: Extensión de bytes de la cadena entrante en el puerto UART.
Comando: Argumento para selección de RPC. La función a llamar debe ser definida por
el usuario en el script.
Dirección MAC: Se comprende de los últimos 3 bytes del módulo destino del RPC.
Datos útiles: Abarca todos los argumentos a introducir en el RPC, se utilizan diagonales
para separación entre argumentos.
El nodo remoto se cargó con las librerías PWM_RF266PC1.py y I2C_LSM303D.py; a su vez
el nodo puente conectado directamente al equipo de cómputo se cargó con el script
SNAP_API.py.
Figura 8. Front panel de interfaz.
El funcionamiento comienza al requerir las lecturas del acelerómetro; estas lecturas son
tomadas del nodo remoto y devueltas a la interfaz mediante RPC; la interfaz se calcula los 3
ángulos y realizar una representación 3D del acelerómetro, mediante otro RPC se cambia la
posición del servomotor en el nodo remoto de acuerdo al ángulo calculado del eje X. Este
procedimiento se repite cíclicamente mientras la interfaz se encuentre en ejecución.
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Figura 9. Diagrama de comunicación.
3. RESULTADOS
Sobre las dos pruebas realizadas descritas anteriormente se obtuvieron los siguientes
resultados.
3.1. Comunicación LabVIEW / SNAP Connect
Este tipo de comunicación al utilizar una herramienta creada por Synapse Wireless Inc
permitió interactuar directamente con el protocolo inalámbrico SNAP aprovechando en su
totalidad todas las ventajas que posee y evitando las limitaciones encontradas en la prueba
intentando emular la estructura API. Los resultados principales fueron:
Permite funcionalidad completa que proporciona el software Portal (RPC, uso de
funciones nativas y carga de scripts Over the Air).
La implementación de SNAP Connect dentro del servidor permite el acceso de la
información desde diferentes equipos en la red con una misma interfaz.
Al utilizar comandos HTTP brinda una conectividad más amplia entre dispositivos para
futuras aplicaciones (computadoras, módulos Ethernet, módulos WiFi y dispositivos
móviles).
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Esta vía de comunicación se puede considerar muy estable, dado que no hubo fallos de envío
en pruebas realizadas desde 5 a 8 metros con y sin línea de vista directa entre el módulo
puente y remoto. La comunicación fue probada utilizando la interfaz y servidor en el mismo
equipo de cómputo, como en diferentes equipos en la misma red de área local.
A pesar de resultados confiables obtenidos, este tipo de comunicación es bastante compleja
ya que requiere del dominio de hasta 3 herramientas de software.
Figura 10. Circuito implementado.
3.2. Comunicación LabVIEW / SNAP_API.py
En la interfaz de prueba descrita en los puntos anteriores se probó una taza de envío y
recepción de datos cada 200 milisegundos con la interfaz y el nodo puente a una velocidad
de 9600 baudios constantemente leyendo los datos del sensor LSM303D y una vez
interpretados enviando el ángulo al servomotor del nodo remoto. Siendo un éxito la
implementación del script SNAP_API.py. Principalmente se destaca:
Simpleza de implementación al no requerir el manejo de un tercer software.
Puede adaptarse la estructura API de acuerdo a las necesidades del usuario.
Baja pérdida de datos inclusive a velocidades de transferencia de 200 milisegundos entre
nodos.
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Sin embargo, una de las principales desventajas señaladas es la necesidad de agregar un nodo
extra para operaciones de grabado o depuración, debido a que el nodo puente al estar cargado
con el script SNAP_API.py lo imposibilita para interactuar con el software Portal al ocupar
el puerto UART. Además de limitar el uso de las funciones disponibles en el dispositivo al
no interactuar directamente con protocolo SNAP y el sistema.
Figura 11. Circuito implementado.
4. CONCLUSIONES
Los módulos de microcontroladores inalámbricos SNAP presentan una cantidad de ventajas
superiores con respecto a otros módulos de comunicación más comunes en el mercado. Entre
las ventajas más sobresalientes se encuentran:
Compatibilidad con adaptadores y sockets XBEE.
Tamaño reducido, propiciando la implementación.
Bajo consumo de energía (entre 150 y 180 miliamperios a 3.3 voltios).
Estabilidad frente a caídas de voltaje y demandas de corriente.
Largo alcance de señal en interiores y exteriores.
Capacidad de división en grupos o subredes dentro de un mismo canal para separar
sectores en específico y aminorar el tráfico dentro de la misma.
Posibilidad de grabar scripts en nodos de forma inalámbrica (Over the Air).
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Sin embargo sus desventajas encontradas fueron las siguientes:
Necesidad de tener un mínimo de dos dispositivos SNAP, considerando su precio y
limitación de proveedores dentro del mercado.
La implementación de SNAP Connect es compleja de utilizar debido a carencia de
información.
Limitaciones de software de programación por falta de tipos de variables comparado con
los microcontroladores basados en lenguaje C.
Necesidad de adaptar los niveles de señal en las entradas analógicas para la mayoría de
los sensores comerciales análogos (SNAP funciona con señales de 1.6 voltios).
Considerando que es un sistema relativamente nuevo dentro del mercado y al encontrarse
todavía en desarrollo, ofrece gran estabilidad y potencial dado que sus limitaciones se
encuentran principalmente en la manipulación del lenguaje de programación, siendo las
funciones de control y comunicación funcionales. La única dificultad real encontrada es la
complejidad de SNAP Connect, se puede considerar que este tipo de comunicación es ideal
para sistemas de control y monitoreo más elaborados, ya que su alcance tanto
inalámbricamente como en su extensión a Ethernet vía SNAP Connect hacen multiplicar su
alcance. Recomendando el uso de la estructura API para comunicación en proyectos más
simples que no requieran del uso necesario de todas las características del protocolo.
Como conclusión final, la idea para implementación en sistemas de control distribuido se
debe a la posibilidad de utilizar en un sistema mínimo las capacidades de supervisión,
adquisición de datos, control, manejo de elementos finales de control y comunicación
inalámbrica. Aunque este estudio se enfocó en la explotación de capacidades de hardware y
software, al obtener los resultados se comprobó la capacidad de extender la comunicación
por subredes, pudiendo realizar funciones enfocadas a IoT (Internet of Things). Esto
propiciaría que en sistemas de control distribuido se pueda extender en intercambio de
información de los sistemas de control y adquisición de datos por SNAP hacia la red Ethernet
y poder ejercer control sobre ellos dentro de la red de área local (LAN), inclusive hasta una
red de área amplia (WAN) haciendo uso de servidores e internet.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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5. BIBLIOGRAFÍA
[1] Hoja de datos ATmega128RFA1 (Último acceso noviembre del 2015):
http://www.atmel.com/Images/Atmel-8266-MCU_Wireless-
ATmega128RFA1_Datasheet.pdf
[2] Hoja de datos SNAP RF266 (Último acceso noviembre del 2015):
http://www.synapse-wireless.com/upl/downloads/industry-solutions/reference/datasheet-
rf266pc1-rf-engine-f0d0f611.pdf
[3] Guía SNAPpy y SNAP (Último acceso agosto del 2015):
http://www.synapse-wireless.com/upl/downloads/industry-solutions/reference/user-s-guide-
snap-network-and-application-platform-da783dd4.pdf
[4] Guía Portal (Último acceso agosto del 2015):
https://forums.synapse-wireless.com/upload/Portal%20Reference%20Manual.pdf
[5] Guía SNAP Connect (Último acceso noviembre del 2015):
https://forums.synapse-
wireless.com/upload/SNAP%20Connect%203.4.5%20Python%20Package%20Manual.pdf
David Martínez-López
Ingeniero en electrónica egresado del Instituto Tecnológico de Los Mochis, Blvd. Juan de
Dios Batiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa.
Gerardo Cázarez Ayala
Maestro en ciencias docente del Instituto Tecnológico de Los Mochis, Blvd. Juan de Dios
Batiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa.
Martín Corral Domínguez
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
19
Ingeniero en Electrónica docente del Instituto Tecnológico de Los Mochis, Blvd. Juan de
Dios Batiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa.
20
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
Instituto Tecnológico de Los Mochis
ISSN: En trámite
México
2016
CASA INTELIGENTE
Juan C. Retes Camacho; Juan P. Núñez Félix; Jesús Fernando Hernández
Borboa; Gerardo Cazarez Ayala
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,
Enero – junio, 2016/Vol. 2016, Número 5 Edición Semestral
Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 21 – 29
ITmochis
Revista de Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
21
CASA INTELIGENTE
SMART HOUSE
Juan C. Retes-Camacho1; Juan P. Núñez-Félix1; Jesús Fernando Hernández-Borboa1;
Gerardo Cazarez-Ayala2
1Alumno, Instituto Tecnológico de Los Mochis, Depto. de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Blvd. Juan de
Dios Bátiz y calle 20 de Noviembre s/n, C.P. 81259. Los Mochis, Sinaloa.
2Profesor-Investigador del Instituto Tecnológico de los Mochis, Departamento de Ingeniería Eléctrica y
Electrónica, Blvd. Juan de Dios Bátiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa, México.
RESUMEN
El siguiente proyecto está diseñado para brindar a cada uno de los usuarios de este sistema
una mayor comodidad y accesibilidad en cuanto a la seguridad de un hogar y el control de
temperatura, humedad e iluminación de la misma, debido a su monitoreo y control a partir
de un dispositivo móvil o Tablet.
La idea principal es tener un control de refrigeración tanto automática como manual en cada
una de las recámaras, sala y cocina, además de un control de humedad en la antes
mencionada, un sistema de alarma para prevención de robo a la casa instalada en cada una
de las recámaras, un sistema de iluminación de las recámaras y del patio trasero tanto de
manera automática con un sensor de luz como de manera manual y un sistema de seguridad
para la puerta principal con activación y desactivación de seguros por medio de contraseña
enviada directamente desde un dispositivo móvil. Éste sistema de control se lleva a cabo a
través de microcontroladores Arduino con sus respectivos módulos Xbee Serie1 instalados,
basado en el protocolo de comunicación inalámbrica IEEE 802.15.4, mejor conocido como
Zigbee; que se encargará de tomar las muestras que reciban los sensores y enviarlas al
dispositivo central, el cual será un ordenador conectado a un dispositivo Xbee Serie1, el cual
estará recibiendo cada uno de los datos enviados por los controladores vinculados a la red
del ordenador central.
Una vez tomadas las muestras de los sensores, estos valores serán mostrados tanto en una
interfaz visual diseñada en LabVIEW, la cual estará desplegada en el ordenador, como en
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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una aplicación de un dispositivo móvil y/o Tablet, la cual estará mostrando tanto los valores
enviados por los microcontroladores enlazados a la red, como también estará activando y
desactivando de manera manual el estado de cada uno de los actuadores enlazados al sistema
Palabras clave:
Xbee, Domótica, Zigbee, Red en estrella.
INTRODUCCIÓN
Desde mediados del siglo XX se han organizado varias exhibiciones para enseñarnos ideas
de cómo las casas aparentarían y cómo funcionarían en un futuro lejano. La gente se
imaginaba cómo se podría hacer más cómoda la estancia en casa, cómo se facilitarían las
tareas domésticas, etc. Después de la aparición de dispositivos electrónicos inteligentes como
el ordenador fue surgiendo el concepto de la automatización del hogar: la domótica.
Éste concepto se refiere a la automatización y control de aparatos y sistemas de instalaciones
eléctricas y electrotécnicas de forma centralizada y/o remota. El objetivo principal del uso de
la domótica es el aumento del confort, el ahorro energético y la seguridad del hogar.
Sin embargo, llevar a cabo la automatización de un hogar no es tarea fácil. Es un sistema
complejo con una gran variedad de elementos conectados entre sí. Es imprescindible una
organización rigurosa del sistema para que en su conjunto pueda funcionar correctamente.
Se deben definir unas reglas de automatización y de comunicación de manera que los
dispositivos de percepción comuniquen el estado actual de varios aspectos de la casa a los
dispositivos que se encargan de cambiar esos aspectos para poder llevar a cabo el objetivo
principal de la domótica. Además, debe haber una interfaz para que el usuario pueda
personalizar el sistema inteligente a su antojo como, por ejemplo, la temperatura en una
habitación.
El sistema que nosotros hemos diseñado es pensando en cubrir éstos aspectos, tanto también
llevar a cabo un sistema de seguridad para la misma, esto con la finalidad de que el usuario
tenga la comodidad de saber cuándo su hogar está corriendo el riesgo de ser objetivo de robo.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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Para llevar a cabo éste proyecto hemos decidido aprovechar lo aprendido en clase, las
tecnologías inalámbricas que actualmente están siendo de mayor importancia en el mercado
e incluso implementamos algunas tecnologías extra, para eso nos tomamos el tiempo de
comparar distintos métodos, tecnologías y herramientas que están a nuestro alcance, para, de
alguna manera, usar lo más redituable y aprovechar las ventajas que ellos nos proveen.
Xbee maneja el protocolo de comunicación inalámbrica IEEE 802.115.4, mejor conocida
como Zigbee, el cual ofrece consigo un método con mucho potencial para encaminar datos,
también nos facilita el establecer la red de una manera muy sencilla y debido a que usa la
topología de red en estrella, nos da la habilidad de agregar nuevos equipos fácilmente, de
centralizar la red de manera eficaz y sencilla, además de permitirnos encontrar fallos con
facilidad.
Figura 1. Red en estrella con Xbee
Cada módulo tiene una dirección única de 64 bits que viene por default grabada por la parte
trasera del dispositivo. Cuando uno de estos se asocia a la red, se le asigna una dirección
única. Por eso el número máximo teórico de elementos que pueden existir en una red es de
65535, por lo tanto, eso nos da mucha flexibilidad en cuanto al número de unidades que
deseemos utilizar y es una característica que puede ser aprovechada para nuestro diseño.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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DESARROLLO
El control o proceso de los datos se lleva a cabo microcontroladores Arduino, los cuales
cuentan con instrucciones predefinidas para que a partir de que los datos de entrada
modificados por el usuario o por algún sensor, se lleve a cabo la acción de control hacia los
actuadores correspondientes.
Figura 2. Sensor Ultrasónico HC-SR04 conectado a un Arduino
A partir de que cada uno de los microcontroladores lleven a cabo las operaciones necesarias,
estos se comunicarán hacia sus respectivos módulos Xbee por medio de la base Xbee V5
Shield, lo que simplifica la tarea a la hora de comunicar Xbee con Arduino. Estos procesos
son:
Control de temperatura de recámaras y sala.
Control de humedad de cocina.
Sistema de iluminación inalámbrica manual en recámaras.
Sistema de iluminación exterior automática.
Sistema de alarmas anti-robo en recámaras.
Sistema de seguridad por contraseña desde teléfono celular vía Bluetooth
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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Figura 3. Xbee V5 Shield conectado a Arduino
Todos estos datos serán enviados de manera inalámbrica a un Xbee Maestro, el cual estará
conectado a un ordenador. Éste dispositivo maestro recibirá todos y cada uno de los datos
enviados por los Xbee enlazados a la red inalámbrica, y estos mismos datos recibidos serán
desplegados y monitoreados a través de una interfaz visual desarrollada en LabVIEW, la cual
visualizará cada uno de los valores enviados por los sensores y los estados de sus actuadores
en indicadores de fácil entendimiento como lo son termómetros, LEDs, etc.
Figura 4. Comunicación inalámbrica entre PC y Arduino por medio de Xbee
De igual forma, todos estos datos recibidos en la interfaz visual del ordenador serán
visualizadas en una Tablet y/o dispositivo móvil a través de la aplicación Data Dashboard, la
cual permite crear un tablero en tu dispositivo, el cual es capaz de monitorear y controlar los
mismos datos recibidos en la interfaz visual diseñada en LabVIEW, aplicación que estará
sincronizada a la interfaz por medio de una red Wi-Fi.
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Figura 5. Interfaz visual en Data Dashboards
Figura 6. Interfaz visual en LabVIEW
El control de temperatura de recámaras y sala funciona de forma que se tienen, por defecto,
un rango de trabajo establecido por un límite superior e inferior, los cuales pueden ser
modificados por el usuario tanto desde la interfaz visual del ordenador como la de la
aplicación para Tablet y teléfono celular. El sistema de refrigeración de la habitación se
activará al momento que la temperatura sobrepasa el límite superior y se desactivará al
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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momento que ésta misma descienda del límite inferior. Sin embargo, este mismo sistema
puede ser activado y desactivado manualmente desde ambas interfaces.
El control de humedad de la cocina funcionará de la misma manera que lo hace el sistema de
control de temperatura. Al momento que el nivel de humedad ascienda sobre su respectivo
límite superior, un extractor será activado y éste mismo se desactivará cuando el nivel de
humedad descienda del límite inferior. De igual forma éste sistema puede activarse y
desactivarse de forma manual desde ambas interfaces.
El control de iluminación externa funciona de forma que dicha iluminación encenderá
automáticamente al momento que el nivel de luminosidad ambiental descienda del nivel
establecido. Dicho sistema puede ser activado y desactivado manualmente desde la interfaz
del ordenador como desde la aplicación en Tablet y dispositivo móvil.
El control de iluminación inalámbrica manual en recámaras se lleva a cabo manualmente
tanto desde la interfaz en LabVIEW como desde la interfaz en Data Dashboard, al presionar
un botón, el cual activa la iluminación en la recámara mencionada en la misma interfaz.
El sistema de alarmas anti-robo en recámaras funciona de modo que, al detectarse la
presencia de un individuo a una distancia considerablemente cerca de alguna de las ventanas
de dichas habitaciones, se activará una bocina, emitiendo un sonido de alarma y esto mismo
podrá ser visualizado en ambas interfaces. Al momento de que dicho individuo se aleje a una
distancia establecida, dicha alarma dejará de sonar. Este sistema es solamente monitoreado,
por lo cual, no puede ser activado desde alguna de las interfaces.
El sistema de seguridad por contraseña desde teléfono celular vía Bluetooth es activado y
desactivado a partir de un mensaje de texto enviado a través de Bluetooth a una red pre-
establecida. El sistema cuenta con una clave de activación y una de desactivación. El mismo
sistema requerirá ingreso de contraseña al momento de acercarse a la puerta, esto debido al
sensor de presencia instalado en la misma, el cual, automáticamente al detectar a alguien,
activará el sistema, de modo que será necesaria la inserción de una contraseña para el
desactivado del sistema. Este sistema, al igual que el sistema de alarmas anti-robo, es
solamente monitoreable desde las interfaces.
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CONCLUSIONES
Xbee, hoy en día, es una de las tecnologías más utilizadas en el área de la domótica, ya que
permite una comunicación inalámbrica con un consumo mínimo de energía. Nuestro
proyecto es un pequeño ejemplo del potencial que nos brindan estos módulos, haciéndolos
redituables para ésta y muchas aplicaciones inalámbricas más.
Evidentemente, hace falta probar nuestro diseño en hogares reales, para obtener comentarios
y sugerencias de parte de los usuarios, por lo cual, en un futuro, en base a los resultados
obtenidos, se puedan modificar, e incluso mejorar los procesos de control, haciéndolo aún
mejor, ya que no sólo podríamos enfocarnos en lo que nosotros pensamos que dichos hogares
necesitan, sino en lo que realmente los usuarios de este sistema podrían requerir para sus
casas.
Aún hace falta revisar lo que se considera como prestaciones básicas de un sistema domótico,
para centrar el modo en que este tipo de instalaciones puede contribuir a la autosuficiencia.
Partiendo de las tres fundamentales prestaciones exigibles a las instalaciones domóticas:
Ahorro energético: Optimizar los recursos energéticos consiguiendo una mayor
rentabilidad en su consumo.
Seguridad: Garantizar la seguridad de las personas y de las instalaciones en el hogar.
Confort: Facilitar el uso de la vivienda y sus equipamientos necesarios para las
personas que habitan el hogar.
Pero, aun así, estamos satisfechos ya que hemos obtenido los resultados deseados desde
nuestra perspectiva.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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BIBLIOGRAFÍA
Ortega Huembes, Carlos Alberto (2008). Zigbee: El nuevo estándar global para la domótica
e inmótica. Consultado en mayo de 2016
http://www.andresduarte.com/arduino-y-xbee. (Último acceso: mayo 2016)
http://zonafranca.mx/domotica-la-tecnologia-detras-de-las-casa-inteligentes/. (Último
acceso: mayo 2016)
http://www.digi.com/products/xbee-rf-solutions/modules (Último acceso: mayo 2016)
http://www.digi.com/products/xbee-rf-solutions/modules/xbee-802-15-4 (Último acceso:
mayo 2016)
https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno (Último acceso: mayo 2016)
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ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
Instituto Tecnológico de Los Mochis
ISSN: En trámite
México
2016
ESTACIÓN DE CONTROL DIDÁCTICA
José Guillermo Parra Rodríguez; Jesús Martín Carrizosa Torres; Fausto Miguel
Acuña Inzunza; Gerardo Cazarez Ayala
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,
Enero – junio, 2016/Vol. 2016, Número 5 Edición Semestral
Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 31 – 42
ITmochis
Revista de Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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ESTACIÓN DE CONTROL DIDÁCTICA
DIDACTICS CONTROL STATION
José Guillermo 𝐏𝐚𝐫𝐫𝐚 − 𝐑𝐨𝐝𝐫𝐢𝐠𝐮𝐞𝐳1; Jesús Martín 𝐂𝐚𝐫𝐫𝐢𝐳𝐨𝐬𝐚 − 𝐓𝐨𝐫𝐫𝐞𝐬1;
Fausto Miguel 𝐀𝐜𝐮ñ𝐚 − 𝐈𝐧𝐳𝐮𝐧𝐳𝐚1; Gerardo Cazarez-Ayala2
1Alumnos Instituto Tecnológico de Los Mochis, Depto. de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Blvd. Juan de
Dios Bátiz y calle 20 de Noviembre s/n, C.P. 81259, Los Mochis, Sinaloa.
2Profesor-Investigador del Instituto Tecnológico de los Mochis, Departamento de Ingeniería Eléctrica y
Electrónica, Blvd. Juan de Dios Bátiz y 20 de Noviembre s/n, C.P. 81279, Los Mochis, Sinaloa, México.
RESUMEN
Mediante el presente trabajo, se pretende explicar la implementación de un control de
posición en una barra que presenta un grado de libertad, el cual consiste en el giro respecto a
un eje que pasa por su centro de gravedad, el movimiento de giro será provocado por una
fuerza de empuje producida por una hélice y un motor de corriente directa, de manera que
controlando la velocidad de giro del motor se podrá regular la fuerza de empuje que actúa
sobre la barra y con ello la posición de la misma, para muchos todo lo anterior se puede
resumir como “helicóptero con un grado de libertad”, quizás la anterior frase sea más
ilustrativa y permita a todos crear un esquema mental del sistema.
Palabras clave
Control, Arduino, Sistemas, Estabilidad.
SUMMARY
By the next job it is to explain the implementation of a control of position in a bar presenting
a degree of freedom, which is consists of bathroom rotation relative an axis passing through
a do center of gravity, the movement turning it is caused by a pushing force produced by a
propeller and a engine of direct current, so controlling the speed of rotation of the motor can
be regulated by the pushing force acting on the bar and thus the position thereof, for many
the above are puedere plunge as "a helicopter scam degree of freedom" the preceding
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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sentence may be more illustrative and allows everyone to create a mental diagram of the
system.
Key words.
Control, Arduino, Systems, Stability.
INTRODUCCIÓN
La estación de control como se muestra en la figura 1 está conformada de 3 variables a
controlar, temperatura de un dispositivo calentador que consta de dos transistores acoplados
a un disipador de calor, posición de grados mediante un motor que controla su posición con
la velocidad de mujer y nivel de agua en un tanque, controlando sus variables utilizando leyes
de control y aplicándola con un PID el cual deberá mantener estable el sistema en cuestión.
Figura 1.- Estación didáctica de control.
La ecuación del PID se desarrollará en Matlab, el resultado del PID se introducirá en un
Arduino Uno en el que se adaptara dicho resultado a la salida PWM de éste controlador (0-
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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255) para alcanzar el Setpoint deseado y con eso manipular los actuadores de cada sistema a
utilizar.
Objetivos
Obtener el modelo matemático del sistema en cuestión.
Realizar simulaciones sobre el modelo y comparar en cuanto a respuesta temporal
del modelo matemático obtenido y el sistema físico.
Conseguir un sistema estable conforme a su modelo matemático, lograr que en todo
momento sea la deseada.
Lograr que el sistema alcance la referencia con el menor sobre pico posible, que en
todo momento su evolución temporal sea estable.
Buena respuesta ante perturbaciones, el sistema deberá ser capaz de corregirse ante
la acción de fuerzas externas respecto a la referencia.
Implementación del algoritmo de control utilizando Arduino y Simulink
MATERIALES Y METODOS
El prototipo consta de un sensor ultrasónico (figura 2) para medir el nivel del tanque y como
actuador tenemos una bomba para introducir agua al tanque, un potenciómetro para conocer
la posición del estabilizador y como actuador para este sistema tenemos un motor de corriente
directa.
Figura2.- Sensor ultrasónico.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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Figura3.- Sensor de temperatura (DS18B20).
Para el control de temperatura se utiliza un sensor de temperatura DS18B20 (figura1.3) con
el que podremos conocer la temperatura del sistema de control de temperatura y como
actuador tenemos un disipador acoplado con un ventilador para poder enfriar el dispositivo,
una pantalla LCD para visualizar el estado del sistema, un Arduino Uno (figura1.4) con el
que podremos monitorear los estados del sistema (sensores, actuadores, elementos de
visualización) y además como interfaz de comunicación entre el programa Simulink de
MATLAP donde se encuentra el control del PID y el estado del sistema gráficamente
.
Figura4.- Arduino Uno.
Simulink.
Simulink es una herramienta de Matlab que funciona mediante un entorno de programación
visual, las funciones están representadas por bloques, lo que hace muy sencilla su utilización
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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sin necesidad de emplear lenguajes complejos de programación. Es un entorno de
programación de más alto nivel de abstracción que el lenguaje interpretado Matlab (archivos
con extensión .m). Simulink genera archivos con extensión .mdl (de "model"). Al ejecutar
un modelo implementado en Simulink se genera un código en C que el ordenador reconoce
y ejecuta.
Para implementar el control de la planta será necesario utilizar varios bloques de Simulink
que permitirán la comunicación serie y la ejecución de algoritmos de control, veamos cuales
son eso bloques a continuación:
El proceso de comunicación serie es posible gracias al uso de tres bloques, Serial
Configuration, Serial Receive y Serial Send, estos bloques emplean el Universal Serial Port
(USB), para el envío y recepción de datos, este puerto es del tipo Half-Dúplex, lo cual
significa que sólo se puede recibir o enviar datos, en un mismo instante de tiempo, o sea, que
para enviar o recibir datos el puerto debe estar libre de tráfico.
Serial Configuration: Este bloque configura los parámetros de un puerto serie que se
puede utilizar para enviar y recibir datos. Se debe dar valores a todos sus parámetros
antes de colocar un Serial Send o un Serial Receive, los parámetros a configurar son:
Communication port
Especifica el puerto serie a configurar. Se debe seleccionar un puerto disponible de
la lista. Por defecto no hay puerto serie seleccionado, el mismo puerto debe ser
utilizado para el Serial Send y el Serial Receive. Cada Serial Send y Receive debe
tener un Serial Configuration, lo que implica que si se utilizan varios puertos en una
misma simulación, se debe agregar tantos bloques de Serial Configuration como
puertos series diferentes haya en la aplicación.
Baud rate.
Especifica la velocidad de transmisión en baudios, por defecto es 9600.
Data bits.
Especifica el número de bits que se van a enviar por la interfaz serie.
Parity.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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Especifica como chequear los bits de paridad en los datos transmitidos.
Stop bits.
Especifica la cantidad de bits que determinaran el final de un byte.
Flow control.
Especifica el proceso de gestión de la tasa de transmisión de datos en el puerto
serie.
Timeout.
Especifica el tiempo que el modelo va a esperar a los datos durante cada paso
de tiempo de simulación. El valor predeterminado es 10 (segundos).
Serial Receive: Este bloque configura y abre una interfaz a una dirección remota
especificada usando el Protocolo Serie. La configuración e inicialización ocurre una
vez al comienzo de la simulación. El bloque adquiere datos durante el tiempo de
ejecución del modelo. Los parámetros principales usados en la aplicación son:
Communication port
Especifica el puerto a través del cual se van a recibir los datos.
Data size.
En esta pestaña es importante indicar el número de bits a recibir.
Data type.
Como se puede deducir, se debe indicar en esta pestaña el tipo de dato a recibir.
Block sample time.
Por último se debe indicar el tiempo de muestreo del bloque, o sea la frecuencia
con la que se leerá el dato.
Serial send: Mediante este bloque se enviarán los datos generados por el controlador
hacia el Arduino. Sus parámetros son muy similares a los del Serial Receive por lo
cual no serán explícitamente comentados.
Convert to: Este es un bloque del tipo Data Type Conversion, su única función es
convertir un tipo de dato en otro, en el caso de la aplicación se emplea la conversión
a formato double y uint8, el formato double se emplea en los elementos gráficos de
Simulink y el uint8, es el necesario para trasmitir y recibir por el puerto serie, por lo
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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que este tipo de conversiones se debe garantizar tanto en la comunicación Arduino
PC como viceversa.
Gain: Mediante este bloque se hace posible la visualización de los datos recibidos y
enviados, así como el valor de la referencia, todo ello en unidades de Volts, por ello
el valor de ganancia aplicado es 5/255 que representa la resolución de un conversor
D/A de 8 bits.
Es importante destacar que la lectura de tensión que realiza el Arduino tiene una
resolución de 10 bits y por el puerto serie sólo se pueden enviar datos de 8 bits, por
lo que es necesario llevar el valor inicial leído por el micro controlador, a un rango
de 0255, o lo que es lo mismo, a una resolución de 8 bits. Este hecho explica el porqué
del valor del bloque Gain.
PID: Aquí es donde se implementa el algoritmo de control PID, gracias a este bloque
tendremos un sistema capaz de responder automáticamente a las variaciones en el
punto de referencia. El algoritmo que implementa a este controlador en Simulink es
el siguiente, para un controlador en paralelo realizable:
Figura 5.- Algoritmo en paralelo.
Donde P; es la ganancia proporcional, I; es el tiempo de acción integral, D; el tiempo
derivativo y N es el coeficiente de filtrado que determina la ubicación del polo del
filtro derivativo.
La implementación de esta ecuación empleando bloques de Simulink, es la que se
observa en el diagrama:
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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Figura 1.6 Diagrama de control
Como vemos tendremos una señal a la salida que siendo los valores de las ganancias P, I y
D, no nulos, será una combinación de las tres acciones básicas de control.
Interfaz física.
Como es de suponer, el micro controlador Arduino es incapaz de suministrar los niveles de
tensión y corriente que se necesitan para hacer funcionar el motor empleado en la aplicación
con la potencia requerida, por lo tanto el uso de una fuente de tensión externa se hace
indispensable, además necesitaremos un elemento que sea capaz de conmutar a una
frecuencia determinada, con el objetivo de aumentar o disminuir los niveles de tensión que
llegan al motor y que finalmente es lo que permitirá controlar la fuerza de empuje que
produce la hélice. La interfaz física de forma esquemática se puede observar en la siguiente
figura:
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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Figura 1.7Interfaz física.
El microcontrolador enviará a la puerta del transistor una señal PWM, y por tanto esta misma
señal PWM pero de potencia será la que reciba el motor, de manera que se podrá controlar la
tensión del motor aumentando o disminuyendo el ancho del pulso y con ello el valor medio
de la tensión que llega al motor. La representación de este montaje será la siguiente:
Figura 8.- Esquema eléctrico.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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Lazo de control. Simulink.
En la siguiente figura se puede observar el lazo de control creado mediante la herramienta de
Matlab, Simulink.
Figura 9.- Lazo de control.
Todo comienza con la lectura de los datos enviados desde Arduino, de esto se encarga el
bloque Serial Receive, que muestrea el buffer del puerto serie, seguidamente es necesario
convertir estos datos recibidos en forma de bits en un número de valor doble entendible para
el usuario, en este paso ya tendríamos el valor de la variable que queremos controlar, ahora
la muestreamos para compararla con la referencia y corregir el error, además de graficar su
valor en unidades de tensión, para ello es necesario multiplicar el valor en doble por la
resolución de un conversor de 8 bits (5/255), ya que los datos transmitidos ocupan como
máximo un byte.
El valor de referencia es ajustable mediante un control deslizable, se ha colocado un bloque
de saturación seguido de la referencia que permite limitar el movimiento en un rango deseado
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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por el usuario y que permita al sistema moverse en una zona de estabilidad, este bloque de
saturación deja pasar el dato tal cual, siempre que se encuentre en el rango definido por los
limites inferior y superior del bloque, si está por debajo la salida del bloque será el límite
inferior, será el superior cuando ocurra lo contrario.
Una vez realizada la comprobación del valor de referencia, se compara esta con el valor
recibido del sensor y el error producido por la diferencia entre ambas es enviado al bloque
PID, que creará la señal de control correspondiente para la corrección de ese error. La salida
del regulador se ha limitado en un rango de 50 como valor mínimo y 255 como máximo, son
necesarios estos valores para poder manejar de manera correcta y eficaz la señal PWM que
escribirá arduino en su salida y que será la responsable de hacer conmutar al transistor cuya
función es trabajar como interruptor entre la fuente de tensión y el motor, incrementando o
disminuyendo el valor medio de tensión que le llega al motor.
Por último, a la salida del PID otro conversor de tipo de datos para realizar el proceso inverso
a la primera conversión, o sea, convertir a formato unit8, número de 8 bits, permitiendo de
esta manera que el bloque Serial Send pueda transmitir los datos a través del puerto serie.
CONCLUSIONES
Las pruebas realizadas al concluir la aplicación han sido satisfactorias, se ha logrado
implementar un sistema que tiene un comportamiento aceptable y que cumple con los
objetivos planteados, sin sobre picos y cuya posición evoluciona linealmente ante cambios
en la referencia.
Con la realización de este proyecto se han puesto en práctica una buena parte de los
conocimientos adquiridos durante nuestra formación como estudiantes en Ingeniería en
Electrónica. Hemos aportado un punto de vista analítico a la hora de reconocer como utilizar
los conocimientos adquiridos para resolver cierto problema de la vida real, hecho que me
servirá de experiencia para nosotros de la rama electrónica y control, así también se podrá
demostrar las leyes de control no sólo matemáticamente sino físicamente.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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BIBLIOGRAFIA
http://wechoosethemoon.es/2011/arduino
matlab-simulink-controlador-pid/
http://es.wikipedia.org/wiki/Puerto_serie
http://es.wikipedia.org/wiki/UART
http://es.wikipedia.org/wiki/USB
http://arduino.cc/en/Reference/HomePage
http://arduino.cc/it/Reference/Board
ttp://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno -Ayuda Matlab/Simulink
Parra Rodríguez J.
Alumno de la carrera de Ingeniería electrónica, Instituto Tecnológico de Los Mochis, Blvd.
Juan de Dios Bátiz y 20 de Noviembre s/n, C.P. 81279, Los Mochis, Sinaloa, México.
Carrizosa Torres M.
Alumno de la carrera de Ingeniería electrónica, Instituto Tecnológico de Los Mochis, Blvd.
Juan de Dios Bátiz y 20 de Noviembre s/n, C.P. 81279, Los Mochis, Sinaloa, México.
Acuña Inzunza F.
Alumno de la carrera de Ingeniería electrónica, Instituto Tecnológico de Los Mochis, Blvd.
Juan de Dios Bátiz y 20 de Noviembre s/n, C.P. 81279, Los Mochis, Sinaloa, México.
43
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
Instituto Tecnológico de Los Mochis
ISSN: En trámite
México
2016
CONTROL Y MONITOREO DE UNA GRANJA ACUÍCOLA
Francisco Armando Vizcarra Pineda; Manuel Alejandro Pineda Martin del Campo;
Dalila Félix Adriano; Ana Laura Astorga Corrales; Gerardo Cazarez Ayala
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,
Enero – junio, 2016/Vol. 2016, Número 5 Edición Semestral
Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 44 – 58
ITmochis
Revista de Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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CONTROL Y MONITOREO DE UNA GRANJA ACUÍCOLA
CONTROL AND MONITORING OF AN AQUACULTURE FARM
Francisco Armando Vizcarra-Pineda1; Manuel Alejandro Pineda-Martin del Campo1;
Dalila Félix-Adriano1; Ana Laura Astorga-Corrales1; Gerardo Cazarez-Ayala2
1Alumno, Instituto Tecnológico de Los Mochis, Depto. de Ingeniería Electrónica, Blvd. Juan de Dios Bátiz y
Calle 20 de Noviembre s/n, C.P. 81259, Los Mochis, Sinaloa.
2Profesor-Investigador del Instituto Tecnológico de los Mochis, Departamento de Ingeniería Eléctrica y
Electrónica, Blvd. Juan de Dios Bátiz y 20 de Noviembre s/n, C.P. 81259, Los Mochis, Sinaloa, México.
RESUMEN
En este proyecto se realiza una simulación a escala de una granja camaronera. Basados en
tres estanques para el crecimiento de la cría de camarón, en el cual las variables más
importantes son: temperatura, nivel, y pH.
Se actualizaron los estanques propios para tener un buen ambiente para el crecimiento del
camarón, programando en Arduino Uno, con la ayuda de sensores inteligentes para la
aplicación deseada. En el monitoreo y control se realizó una interface con el programa
LabView, con los módulos de XBee en modo transparente como medio de comunicación
inalámbrica y con un sensor Bluetooth.
En la interface se visualizará las variables del proceso, donde también se podrán modificar
los valores de set point de las respectivas variables, desde un celular o Tablet con una
aplicación creada en app inventor, esto para tener un mejor ambiente para las diferentes
especies de camarón que se pueda criar o etapas del crecimiento del susodicho.
Para que la cría de camarón tenga un buen crecimiento o engorde, se investigaron cuáles son
los factores más importantes para realizar una simulación de un estanque a escala, al obtener
dichos valores se realizó un diseño de tres estanques donde en cada uno de ellos se introdujo
un Arduino con los módulos XBee acoplados y el sensor Bluetooth .
Los tres estanques que se crearon son para criar los camarones y uno extra para el
manteniendo del estanque de los camarones (desagüe), en los tres estanques se midieron las
variables de pH, temperatura y nivel, estos mismos son censados y enviados por medio del
XBee a nuestra interface donde se monitorearon las variables del proceso.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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Palabras clave: Arduino Uno, LabView, monitoreo y control, variables, aplicación,
Bluetooth, XBee.
SUMMARY
In this project, a simulation is performed at the level of a shrimp farm. Based on three ponds
for the growth of shrimp farming, in which the most important variables are: temperature,
flow, and ph.
We automate our ponds to have a good environment for the growth of shrimp, programming
Arduino Uno, with the help of intelligent sensors for the desired application. Monitoring and
control an interface with LabVIEW program with XBee modules in transparent mode as a
means of wireless communication with a Bluetooth sensor was performed.
In the interface process variables, which also can modify the set point values of their
respective variables, from a cell phone or tablet with an application built in app inventor, this
to have a better environment for different species of shrimp that can be displayed raising or
growth stages of the above.
For shrimp farming has good growth or fattening, we investigate which are the most
important factors for a simulation of a pond scale, to obtain these values make a custom
design three ponds where in each introduced an Arduino coupled with XBee modules and
Bluetooth sensor.
In ponds that create the three are to raise shrimp and one extra for the holding pond shrimp
(drain) in the three ponds measured variables pH, temperature and level, these same are
sensed and sent via the XBee our interface where we monitor process variables.
Keywords: Arduino Uno, LabVIEW, monitoring and control variables, application,
Bluetooth, XBee.
INTRODUCCIÓN
En la actualidad el cultivo de camarón es una de las actividades económicas de mayor tasa
de crecimiento en el orbe, representando para México una importante fuente de divisas y
generación de empleo. El uso de la tecnología de la información (TI), se ha convertido en un
factor decisivo para mejorar la productividad y la competitividad en las empresas de
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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producción de camarón de cultivo. Estas empresas registran un bajo nivel de adopción de
aplicaciones de cómputo y en consecuencia, una brecha digital con sus homólogas de los
países con los cuales se compite en el mercado internacional. Los recientes avances en la TI
han tenido un profundo impacto en todas las empresas modernas y la acuacultura se ve como
uno de los campos con mayor potencial para su aplicación. Para atender la problemática
anteriormente planteada, se generó un modelo de simulación orientado a incrementar la
competitividad de las granjas camaroneras del país, permitiendo el análisis de producción.
Actualmente se está en una revolución tecnológica en las comunicaciones inalámbricas, ya
que una de las ventajas es el costo por la eliminación del cableado, otras de sus ventajas es
la movilidad ya que por lo dicho anteriormente no depende del cable.
En el área de la electrónica el uso de esta tecnología se va popularizando con el paso del
tiempo y por sus ventajas claro, en los procesos industriales se está eliminado el cableado
para implementar este tipo de comunicación para hacer redes de sensores inalámbricos, y así
tener un mejor control del proceso y monitoreo. Con esta finalidad tomamos el proceso de
crecimiento del camarón he implementamos sensores inteligentes para hacer un proceso
automatizado he inalámbrico, creando una red de trabajo con el cual se pueda hacer un control
y monitoreo a distancia.
El protocolo de comunicación a implementar es ZigBee, es un protocolo de alto nivel de
comunicación inalámbrica para su utilización de radiodifusión digital de bajo consumo,
basada en el estándar IEEE 802.15.4 de redes inalámbricas de área personal (wireless
personal área network, WPAN). Como se muestra en la (figura 1.)
Figura 1.- Espacio inalámbrico de IEEE 802.
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Su objetivo son las aplicaciones que requieren comunicaciones seguras con baja tasa de envío
de datos y maximización de la vida útil de sus baterías. En principio, el ámbito donde se
prevé que esta tecnología cobre más fuerza es en domótica, como puede verse en los
documentos de la ZigBee Alliance, estas son las características que lo diferencian de otras
tecnologías inalámbricas: su bajo consumo, su topología de red en malla, su fácil integración.
Digi ha amparado este protocolo y ha desarrollado los módulos XBee, estos sirven para
establecer redes inalámbricas. Los módulos XBee proveen 2 formas amigables de
comunicación: Transmisión serial transparente (modo AT) y el modo API que provee muchas
ventajas. Los módulos XBee pueden ser configurados desde el PC utilizando el programa X-
CTU o bien desde tu microcontrolador. Los XBee pueden comunicarse en arquitecturas punto
a punto, punto a multi punto o en una red mesh. La elección del módulo XBee correcto pasa
por escoger el tipo de antena (chip, alambre o conector SMA) y la potencia de transmisión
(2mW para 300 pies o 60mW para hasta 1 milla). Los módulos XBee son versátiles a la hora
de establecer diversas topologías de red, dependiendo la serie de XBee que escojas puedes
crear redes (figura 2).
Figura 2.-Topologías de redes.
Bluetooth es un enlace de radio de corto alcance que pretende remplazar conexiones por
cable(s) de dispositivos electrónicos portátiles o fijos. Sus principales características son;
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baja complejidad, bajo consumo de energía, bajos costos además de ser un dispositivo
robusto.
Bluetooth opera en la banda libre ISM de los 2.4 GHz. Para evitar la interferencia y la perdida
de información se utiliza un transmisor-receptor de frequency hop (salto de frecuencia). Para
minimizar la complejidad del transceptor se utiliza una modulación binaria de FM. La tasa
de transferencia es de 1 Msymbol/s. Se aplica un canal ranurado con una duración estándar
de 625 µs por cada slot (ranura) de tiempo. Para emular una transmisión full duplex, se utiliza
una trama de TDD (time division duplex). En el canal, la información se intercambia por
medio de paquetes. Bluetooth puede soportar un canal de datos asíncronos, hasta tres canales
de voz síncronos simultáneamente, o un canal capaz de manejar simultáneamente datos
asíncronos y voz síncrona. Cada canal de voz soporta 64 kb/s de datos síncronos (voz) en
cada dirección. El canal asíncrono puede soportar un máximo de 723.2 kb/s asimétricos o
433.9 kb/s.
El sistema Bluetooth consiste de una unidad de radio, una unidad de control de link y una
unidad de soporte para el manejo de las funciones y de la terminal de servicio de la interface
(ver figura 3). Esta cláusula describe las especificaciones del controlador de enlace Bluetooth,
el cual transporta los protocolos de banda base y otras rutinas de bajo nivel.
Figura 3.- Distintos bloques funcionales para un sistema Bluetooth.
Los sistemas Bluetooth proporcionan conexión punto a punto (solo se involucran dos
unidades Bluetooth), o una conexión punto a multipunto (ver figura 4). En una conexión
punto a multipunto, el canal se comparte entre varias unidades Bluetooth. Dos o más unidades
que comparten el mismo canal forman una pico red. Un solo dispositivo
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Bluetooth trabaja como maestro de la picores, mientras que el(los) otro(s) trabajan como
esclavos. Hasta siete esclavos pueden estar activos en una pico red. Además, muchos más
esclavos pueden estar conectados al dispositivo maestro en un estado inactivo o latente.
Dichos esclavos latentes no se pueden estar activos en el canal, pero se mantienen
sincronizados al maestro. Tanto para los esclavos activos como para los latentes, el canal de
acceso es controlado por el maestro.
Múltiples pico redes con áreas de cobertura traslapada forman una red dispersa o una
scatternet. Cada pico red puede tener solamente un maestro. Sin embargo, los esclavos
pueden participar en diferentes pico redes bajo una base de time-division multiplex. Además,
un maestro en una pico red puede ser esclavo en otra pico red. Las pico redes no deben de
estar sincronizadas en frecuencia. Cada pico red tiene su propio canal de salto.
Figura 4.- Varias formaciones de pico redes: a) Operación con un solo esclavo; b)
Operación multi esclavo; c) Operación tipo scatternet.
MATERIALES Y MÉTODOS.
Para la elaboración del proyecto se seleccionaron los siguientes sensores, los cuales se hablará
de sus especificaciones y características.
- Sensor de nivel (figura 5): consiste en un sensor ultrasónico que mide el nivel del
estanque camaronero.
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Figura 5.-Sensor de distancia HC-SR04
- Sensor de temperatura a prueba de agua (figura 6): mide la temperatura dentro del
estanque, para estar censando la temperatura dentro del rango establecido.
Figura 6.- Sensor de temperatura digital DS18B20
- Arduino Uno (figura 7)
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Figura 7.- Arduino Uno
- Funduino Arduino Xbee extensión del IO Shield (figura 8)
Figura 8.- Arduino Shield
- Módulo XBee (figura 9): comunicación: Transmisión serial transparente (modo AT)
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Figura 9.- Modulo XBee serie 2
- Modulo Bluetooth (figura 10): se comunica con cualquier por Arduino por medio del
Puerto Serie UART (TX, RX), para enviar un dato de manera inalámbrica, simplemente
el Arduino lo envía por el Puerto Serie (1 Byte), y para recibir datos inalámbricos de un
Celular, Tablet., los entrega al Puerto Serie del Arduino.
-
Figura 10.- Modulo Bluetooth UART HC-06
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DESARROLLO
Para la creación de nuestra granja acuícola ocupamos una base para los tres estanques, donde
se instalaron los sensores inalámbricos, los cuales son: sensor de temperatura y sensor
ultrasónico para medir el nivel del estanque, también pusimos su respectiva bomba para el
llenado de este y pusimos su respectivo drenado. (Figura 11)
Figura 11.- conexión del sensor de temperatura sumergible
Los módulos XBee fueron acoplados al Arduino Xbee extensión Shield, que a la vez dicho
shield es montado al microcontrolador Arduino Uno (figura 12), lo cual contiene el programa
que se ha diseñado para cada uno de los procesos.
Figura 12.- XBee montado en el Arduino Xbee extensión del IO Shield.
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Se usaron tres Arduinos con sus respectivos shields, Xbee, sensores inteligentes y Bluetooth,
(figura 13) la alimentación de los mismos es a través de un cable USB, el cual lo conectamos
a la laptop, lo cual nos da una alimentación de 5 volts o conectores directamente a una fuente
de alimentación.
Figura 13.- Circuito completo del estanque camaronero
El sistema trabaja de la siguiente manera, el estanque necesita cierto rango de límite inferior
y superior, de temperatura y del nivel del agua.
Al variar la temperatura o el nivel del agua, se envía una señal al XBee maestro, el cual
procesa la señal y la envía de regreso para que los actuadores desarrollen su trabajo en el
proceso, en el caso que el nivel de agua este en el límite inferior, la bomba de llenado
automáticamente se encenderá y dejara el nivel de agua al límite indicado en la interface
visual. Ya se lo contrario habrá que drenar el agua del estanque.
Interfaz visual
La interfaz de usuario, es el diseño de la interacción hombre-máquina.
El objetivo de la interacción de hombre a máquina sea más efectivo y el control de los
procesos sea más sencillo para el usuario, en el cual ayudara al operador en la toma de
decisiones operativas. Existen interfaces de usuario para distintos sistemas y proporcionan
un medio de:
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Entrada, permitiendo que los usuarios puedan manipular un sistema.
Salida, permitiendo que el sistema indique los efectos de la manipulación de los
usuarios.
Lo más importante del manejo de hombre a máquina es que sea fácil, eficiente y agradable
para operar un proceso y obtener los resultados deseados.
El programa que seleccionamos para crear nuestra interfaz visual fue LabVIEW, ya que este
es programado en leguaje G, y más manejable para la adquisición de datos, control de
instrumentos y la automatización industrial. (Figura 14).
Figura 14.- Interfaz Visual en LabVIEW
La interfaz recopila en una tabla los valores de los límites del nivel de agua, la temperatura
y el estado de los actuadores, así también la hora y fecha cada 200 milisegundos. El pH solo
queda indicado.
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PRUEBAS Y RESULTADOS
Al terminar el prototipo de la granja acuícola y a ver instalado los sensores inteligentes y
medios de comunicación. Hicimos las pruebas correspondientes, y los resultados fueron
positivos, la comunicación era estable y confiable, las señales de los sensores fueron precisas
y no estaban fuera de rango.
La comunicación a través de la aplicación Android fue precisa y confiable. Las señales de
los XBee no se traslaparon por el modo de trabajo programado, dichos módulos hacen un
control de buffer adecuado, lo cual da buenos resultados en la comunicación a través de la
interfaz visual.
CONCLUSIONES.
El avance en las comunicaciones inalámbricas ha beneficiado a la actividad acuícola por sus
aplicaciones en las áreas donde se monitorea y controla o supervisa un proceso.
El proyecto de la granja camaronera es un ejemplo de cómo puede aplicar dicha tecnología,
las redes inalámbricas tiene múltiples ventajas y un gran futuro esta misma, con el paso de
los años se ha venido implementado ahorrando en costoso cableado, mantenimiento e
instalaciones. Por esto es importante implementar este tipo de comunicaciones, actualizar
dichos procesos para obtener un mejor trabajo y control, para obtener mejores resultados y
ganancias con el paso del tiempo.
BIBLIOGRAFIA.
http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/10328/1/UPS-GT001238.pdf
http://pcti.mx/articulos/item/simulacion-bio-economica-para-la-competitividad-de-las-
granjas-camaroneras-de-mexico
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/archundia_p_fm/capitulo3.pdf
http://www.ti.com/lsds/ti/wireless_connectivity/zigbee/overview.page
http://es.wikipedia.org/wiki/ZigBee
http://www.xbee.cl/
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http://www.ni.com/labview/why/user-interface/esa/
Francisco Armando Vizcarra-Pineda, Manuel Alejandro Pineda-Martin Del Campo, Dalila
Félix-Adriano y Ana Laura Astorga-Corrales
Alumnos de la carrerea Ingeniería en Electrónica del Instituto Tecnológico de Los Mochis,
Depto. de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Blvd Juan de Dios Bátiz y calle 20 de noviembre
s/n, C.P 81259 Los Mochis Sinaloa.
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ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
Instituto Tecnológico de Los Mochis
ISSN: En trámite
México
2016
SISTEMA DE TELEMEDICIÓN DE TEMPERATURA PARA LA CONSERVACION
DE GRANOS.
Gerardo Cázarez Ayala; Martín Corral Domínguez; Antonio Rodríguez Beltrán;
Sócrates Lugo Zavala; Miguel E. Ramírez Montenegro; Hugo Castillo Meza; David
Martínez López
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,
Enero – junio, 2016/Vol. 2016, Número 5 Edición Semestral
Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 60 – 78
ITmochis
Revista de Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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SISTEMA DE TELEMEDICIÓN DE TEMPERATURA PARA LA
CONSERVACION DE GRANOS.
Gerardo Cázarez-Ayala1; Martín Corral-Dominguez1; Antonio Rodríguez-Beltrán1; Sócrates
Lugo-Zavala1; Miguel E. Ramírez-Montenegro1; Hugo Castillo-Meza1; David Martínez-López2
1Profesor-Investigador del Instituto Tecnológico de los Mochis, Departamento de Ingeniería Eléctrica y
Electrónica, Blvd. Juan de Dios Batiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa, México. 2Alumno de la carrera de Ingeniería en Electrónica del Instituto Tecnológico de Los Mochis, Blvd. Juan de Dios
Batiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa.
RESUMEN
El presente trabajo describe el diseño e implementación de un sistema de entrada-salida
distribuido, enfocado en el monitoreo de variables en silos para el almacenamiento de granos
como una alternativa a los sistemas de monitoreo tradicionales. El sistema está basado en un
protocolo de comunicación inalámbrico; Digimesh y es capaz de operar en topologías de
redes en malla. Asimismo, el sistema implementa un arreglo de sensores digitales de
temperatura, para el monitoreo de esta variable en el interior del silo y es capaz de detectar
zonas o sectores dentro del mismo, donde ocurran cambios repentinos en la temperatura del
aire entre los granos y activar el sistema de aireación. Para esto, se utiliza el sensor digital
DS18B20, el cual opera mediante bus 1-Wire, haciendo posible un arreglo de sensores de
temperatura en línea de hasta 128, logrando cubrir las necesidades de cualquier silo para el
almacenamiento de granos.
El sistema consta de dos tarjetas electrónicas, la primera de ellas actúa como unidad de
adquisición de datos y se basa en un microcontrolador ATmega 32U4 con bootloader
Arduino. La segunda, actúa como unidad de control central y está basada en un
microcomputador Raspberry PI modelo B.
El sistema actúa de manera completamente automático, procesa la información y actúa el
sistema de aireación o refrigeración del silo en función de la temperatura y humedad en el
ambiente exterior, para mantener la temperatura y humedad dentro del mismo en los niveles
óptimos, evitando el desarrollo de micro-organismos e insectos y salvaguardando la
integridad de los granos almacenados.
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Palabras claves: Adquisición de Datos, Digimesh, E/S distribuida.
1. INTRODUCCIÓN
La principal actividad económica en estado de Sinaloa es la agricultura, siendo las hortalizas
como el tomate, papa, calabaza y chiles algunos de los principales productos que se producen
en la región. De igual manera, los granos como el maíz, frijol y trigo ocupan una gran
cantidad de la tierra cultivable en Sinaloa y tan solo en el caso del maíz se cultivan un poco
más de 5.5 millones de toneladas en el ciclo de otoño-invierno cada año [1], logrando con
esto posicionar al estado de Sinaloa con el título de el granero de México, por ser el principal
productor de granos en el país. Por otro lado, la capacidad de almacenamiento de los granos
cosechados es inferior a la capacidad de cultivo tan solo de maíz y sin considerar los cultivos
de otros granos como: trigo, frijol y sorgo. El principal método utilizado para el
almacenamiento de la cosecha de maíz y otros granos en la región y en todo el país es en base
a silos metálicos verticales o de concreto, los cuales son de diversas capacidades que van
hasta 80,000 toneladas de maíz, diámetros entre unos cuantos metros hasta decenas de metros
y alturas de los silos que superan los 50 metros.
De acuerdo a datos de la SAGARPA y las asociaciones de agricultores en el estado de
Sinaloa, la capacidad de almacenamiento instalada en el estado es suficiente para la
producción esperada de maíz en 2015-2016. Sin embargo, existen diversas problemáticas que
se presentan en el manejo y cuidado de los granos posterior a la cosecha, entre los cuales se
encuentran: generación de moho, desarrollo de microorganismos en el grano, proliferación
de insectos en las cosechas almacenadas y hasta problemas con roedores, entre otras. La
mayoría de estas situaciones se deben principalmente al mal manejo y cuidado de las
cosechas, siendo la causa principal los altos niveles alcanzados de humedad y temperatura
en el aire alrededor de los granos almacenados en un silo.
1.1. El silo de almacenamiento.
El silo metálico para almacenamiento de granos, es una estructura cilíndrica de diámetro y
alturas diversas. Su capacidad de almacenamiento fluctúa entre unos cuantos cientos hasta
decenas de miles de toneladas de granos. La capacidad de almacenamiento del silo se maneja
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en metros cúbicos (m3) y su capacidad en toneladas se determina en función de la densidad
del grano del cultivo del cual se trate, como pudiera ser maíz, trigo y frijol entre otros. En la
tabla 1, se incluyen datos sobre las densidades típicas de los principales productos agrícolas
y granos almacenados a granel en silos [2] y la humedad recomendada.
Tabla 1. Densidades de granos y humedad recomendada
1.2. Afectación de temperatura y humedad.
Como se mencionó anteriormente, el contenido de oxígeno, humedad y temperatura elevadas
en los granos son las dos causas principales en la afectación de los granos almacenados. Esto
puede contribuir de manera determinante para acelerar o retrasar los fenómenos de
transformación bioquímica en el origen de su degradación. Se debe recordar que las cosechas
o granos, son complejos agroecosistemas por la serie de interacciones producidas entre: luz,
oxigeno, humedad, temperaturas y agentes bióticos (hongos e insectos que repercuten en la
calidad del grano). En este sentido, los granos respiran, es decir, se produce energía y
humedad, la cual tiende a acumularse en el propio lugar de la generación y conlleva el
desarrollo de focos de calentamiento. Siendo esto, el primer indicio de un proceso
degenerativo del grano almacenado.
Es posible determinar la influencia directa de altos niveles de humedad y temperatura en los
granos almacenados sobre el ritmo de desarrollo de los insectos y microorganismos como: el
moho, bacterias y levaduras. Mismos que dañan de forma dramática los granos. Asimismo,
se afecta severamente el proceso de germinación precoz de los granos.
Producto Densidad
Kg/m3
Humedad
recomendada
Maíz 680-720 13%
Frijol 750-850 15%
Sorgo 670-760 12.5%
Trigo 750-840 13%
Cebada 550-690 14%
Avena 500-540 14%
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En la tabla 2, se ilustra el comportamiento de los granos almacenados, la afectación de los
periodos de almacenamiento y buena conservación debido a los contenidos de humedad de
los granos y el nivel de temperatura en el aire intergranular (entre granos). En México, la
SAGARPA, se establece el contenido de humedad de 13%, como base-máximo en el proceso
de recepción de las cosechas en los centros de acopio y almacenamiento. El cual se aplica en
las zonas agrícolas del país. Cabe destacar que, de excederse este límite, la cosecha entregada
deberá ingresar al proceso de secado artificial previo a su almacenamiento. De igual forma,
para este nivel de humedad del grano y almacenado a una temperatura de 20°C se alcanza el
considerado como máximo periodo de almacenamiento de 180 días. Si consideramos que las
cosechas de granos típicamente son industrializadas para elaboración de diferentes productos
como harina de maíz, trigo, alimento para el ganado, etc. y difícilmente se excede este
periodo de almacenamiento.
Como puede observarse en la figura 1 se ilustra las curvas características para el
almacenamiento y conservación segura de los granos en silos metálicos. En esta gráfica se
interrelacionan la temperatura y la humedad intergranular y se destaca que a menores niveles
de humedad es posible conservar las cosechas a mayores temperaturas. De lo cual se deduce,
que el tiempo de almacenamiento y la conservación de su calidad están estrechamente
correlacionados con los contenidos de humedad y temperatura de la masa de granos.
En este sentido, un incremento de temperatura en cualquier sector del silo de almacenamiento
corresponde a una mayor actividad microbiana, lo cual puede llegar a afectar de forma
considerable al grano.
Este comportamiento interrelaciona las variables de temperatura del grano y humedad
intergranular.
Se destacan 4 zonas principales, en la cual, es posible llevar a cabo una buena conservación
de las cosechas. Además, aquellas en donde se favorece la proliferación de insectos, moho e
inclusive la germinación de los granos almacenados.
La parte baja de la línea punteada, es el área de conservación segura. En esta, se correlacionan
la humedad y temperatura intergranular en niveles bajos. Por otro lado, la parte superior a
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cualquiera de las otras curvas, demarca el área en las cuales es probable la proliferación de
insectos, generación de moho y hasta germinación de las semillas.
Tabla 2. Periodo de almacenamiento seguro en días
2. DESARROLLO.
Este proyecto consta de diversas etapas en su desarrollo. En estas, se diseñaron las tarjetas
de adquisición de datos y la tarjeta de interface para la comunicación inalámbrica y el
monitoreo de las variables de temperatura del aire y humedad relativa del ambiente. Esto con
la finalidad de determinar si es apropiado el activar el sistema de aireación para insuflar aire
seco al interior del silo y con esto disminuir la humedad y la temperatura dentro del mismo.
2.1. Arreglo de sensores en el silo.
El sistema de monitoreo y adquisición de datos en el silo para almacenamiento de granos se
basa en un arreglo de sensores digitales de temperatura DS18B20 [3], mismos se comunican
DURACION DE ALMACENAMIENTO SEGURO EN SILO METALICO DE
LOS GRANOS (DIAS).
TEMPERATURA INTERGRANULAR
HUM 5° C 10° C 15°C 20°C 25°C 30°C
13 % 180 115 90
14 % 160 100 50 30
15 % 100 50 30 15
16 % 130 50 30 20 8
17 % 65 35 22 12 5
18 % 130 40 25 17 8 2
19 % 70 30 17 12 5 0
20 % 45 22 15 8
21 % 30 17 11 7
22 % 23 13 8 6
23 % 17 10 7 5
24 % 13 8 4 4
25 % 10 3 6 3
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a través de una interface digital a un solo cable, este es conocido como protocolo de
comunicación 1-Wire.
Fig. 1. Gráfica para la conservación de los granos.
Se diseñó un arreglo de sensores de temperatura interconectados en paralelo al bus de
comunicación. Cada arreglo de sensores está predispuesto en líneas, en las cuales cada sensor
se encuentra posicionado a una distancia de 4 metros y se cubre la altura total del silo de
granos según se requiera.
De igual manera, se instalan diversas líneas de sensores con las mismas características, las
cuales deberán cubrir la totalidad del espacio de almacenamiento en el silo, respetando las
distancias entre sensores que deberán ser de entre 4 o 5 metros lineales en sentido vertical y
entre 5 y 6 metros en dirección horizontal, lo cual representa para cada sensor en el arreglo
total de sensores en el interior del silo un volumen máximo de 150 metros cúbicos. En la
figura 2 se ilustra la estructura general de un silo para el almacenamiento de granos, maíz en
este caso. En ella, se destacan los arreglos de sensores de temperatura digitales, posicionados
de forma vertical desde la parte superior del silo y cubriendo hasta la parte inferior del mismo.
Dichas líneas de sensores son interpuestas a distancias horizontales máximas de 6 metros de
otras líneas. El número de sensores por línea estará establecido por la altura del silo, siendo
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típico 40 metros de altura y el número de líneas de sensores por el diámetro o base del silo,
siendo 25 metros de diámetro una medida típica.
En la figura 2, se ilustra la ubicación del arreglo de líneas de sensores de temperatura
superpuesto en un silo.
Esta propuesta, al igual que los sistemas tradicionales, no contempla el monitoreo de la
variable humedad en el interior del silo. Debido a la existencia de polvo e impurezas entre
los granos, es difícil la medición de dicha variable, ya que cualquier sensor de humedad
relativa típico, presentaría lecturas erróneas o se saturaría por acción del polvo e impurezas.
En los centros de acopio, la humedad se mide de forma periódica cada 30-60 días mediante
sondas especiales basados en el principio de conductividad o capacitancia. Lo anterior con la
finalidad de corroborar el comportamiento indicado por el sistema de medición de
temperatura y su correlación con la humedad en el interior del silo.
2.2. UNIDAD DE ADQUISICIÓN DE DATOS.
Se diseñó e implementó un sistema para la adquisición de datos y control, la cual está basada
en una tarjeta electrónica con un microcontrolador ATmega 32U4 [4] con bootloader Arduino
pre-cargado [5].
La función principal del sistema de adquisición de datos es la de controlar el arreglo de
sensores de temperatura que se instala en el interior del silo, procesar la información y
transmitirla a la tarjeta de control central del sistema. Para esto, hace uso de una interfaz de
comunicación inalámbrica basada en protocolo Digimesh y el módulo de comunicación Xbee
Serie 1, mediante los cuales se implementa el sistema de control distribuido para la
automatización y control del almacenamiento de granos en silos.
Dicha tarjeta desarrollada cuenta con las siguientes características:
• 1 Interfaz de comunicación USB para programación
• 1 Socket para Módulo de comunicación inalámbrica
• 6 canales análogos con precisión de 10 bits.
• 6 entradas-salidas digitales
• 2 salidas PWM de 10 bits para control
• 1 Interfaz de comunicación serial RS-485 half dúplex
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• Salidas de voltaje acondicionado 5v y 3.3v
Fig. 2. Estructura silo para almacenamiento de granos
Fig. 3. PCB tarjeta para adquisición de datos y control.
En la figura 3 se ilustra el diseño PCB de la interfaz para la adquisición de datos y control
implementada y se destacan el microcontrolador base de la tarjeta y el socket para instalación
del módulo de comunicación inalámbrica, típicamente Xbee Digimesh [6], pero el cual
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pudiera ser cualquier otro con factor de forma Xbee. Esta tarjeta es similar en características
generales a Arduino Fio a excepción de que Arduino Fio está basada en un microcontrolador
ATmega 328P, corre a 8Mhz, maneja niveles lógicos de 3.3 volts y la organización del pinout
de la tarjeta es diferente al sistema propuesto.
En la figura 4 se ilustra la tarjeta de adquisición de datos y control completamente terminada.
Se destacan, el microcontrolador ATmega 32U4 instalado y el módulo de comunicación
inalámbrica Xbee en la parte superior. Aquí se destaca la interface USB micro de la tarjeta
requerida para efectos de programación de la misma.
Fig. 4. Unidad de adquisición y control
Cabe mencionar que esta interfaz realiza dos (2) funciones básicas en el sistema de monitoreo
y control de temperatura y humedad en el silo de almacenamiento de granos: 1.- Adquisición
de los datos del arreglo de sensores de temperatura y 2.- La manipulación del actuador o
sistema de aireación.
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En su función como sistema de adquisición de datos, adquiere los datos de los sensores de
temperatura DS18B20 y determina los valores promedio por nivel del silo, es decir, un nivel
equivale del silo equivale a el promedio de los sensores de todas las líneas que se encuentran
en la misma altura. Una vez determinados los valores de temperatura medios de cada uno de
los niveles, estos son transmitidos de forma inalámbrica a la Unidad Central del sistema, la
cual se basa en un microcomputador Raspberry PI [7, 8].
Cuando la tarjeta electrónica se encuentra actuando como unidad de control, se hace uso de
una salida digital con una interfaz de potencia para actuar el sistema de aireación. El sistema
de aireación se basa en un ventilador y motor trifásico de 30 amperes. Este sistema, es el
encargado de insuflar aire seco (con humedad menor al 60%1) del exterior al interior del silo.
Este aire insuflado a presión, viaja a través de los granos de maíz, expulsando el aire
intergranular húmedo hacia la parte superior del silo y posteriormente expulsándolo a través
de una escotilla de salida. Todo esto sucederá, solamente si la humedad exterior ambiental
es menor de 60%1. Es durante las noches, cuando se presenta esta condición. De otra manera,
se estaría agregando humedad del exterior al interior del silo.
2.3. Unidad de control central.
El sistema distribuido inalámbrico cuenta con una tarjeta de control central, cuya funciones
básicas en el sistema son: concentrar la información del estado de la temperatura en el interior
de los silos para el almacenamiento de granos, realizar las acciones de control, generar los
comandos o secuencias de activación de los sistemas de aireación para ser enviados a las
unidades de control en particular y atender las necesidades de requerimientos de información
de las aplicaciones clientes que soliciten información del proceso a través de enlaces
Ethernet.
La unidad de control central, se basa en un microcomputador Raspberry PI modelo B, la cual
es una computadora de tamaño reducido y altas prestaciones operando bajo una distribución
ligera del sistema operativo Linux.
1 SAGARPA establece 70% de humedad relativa del aire como máximo para activar aireación en el Silo de almacenaje. En la zona costera
del norte de Sinaloa, la mayoría de los centros de acopio y almacenaje operan con el 60% como límite por motivos de seguridad.
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Así mismo, se diseñó e implementó una tarjeta electrónica cuya función básica es la de actuar
como interface de sensores y entradas-salidas para la Raspberry PI. Esta tarjeta desarrollada
fue basada en un microcontrolador ATmega 32U4 con bootloader Arduino y contiene sensor
de humedad relativa del aire, sensor de temperatura y un sinfín de entradas análogas,
entradas-salidas digitales para manipulación de sensores y actuadores si es el caso.
Lo anterior con motivos de centralizar las funciones de alto nivel al computador Raspberry
y la interface con sensores ambientales, actuadores e interface de comunicación inalámbrica
a la tarjeta interfaz desarrollada.
Cabe destacar, que esta tarjeta de interfaz forma parte de lo que llamamos Unidad de Control
Central en conjunto con la Raspberry PI y la comunicación entre las dos se lleva a cabo por
medio de una conexión serial I2C, actuando la Raspberry como Maestro y la tarjeta basada
en Arduino como Esclavo
En la figura 5 se ilustra la tarjeta de interfaz de la unidad de control central y destacan el
microcontrolador en el cual se basa, el sensor de humedad y temperatura ambiental, socket
del módulo de comunicación e interfaces de entradas-salidas digitales y entradas análogas.
Fig. 5. Tarjeta Interfaz Unidad de Control Central
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En la figura 6, se muestra la unidad de control central, constituida por la tarjeta Raspberry PI
y la tarjeta de interfaz desarrollada.
En esta unidad de control central, la tarjeta Raspberry es la unidad maestra y es la encargada
de concentrar toda la información de estado de las variables en los silos de almacenamiento
de granos, se comunica con la unidades de adquisición de datos a través de un módulo de
comunicación inalámbrica en al socket Xbee dispuesto en la tarjeta interfaz, en esta misma
tarjeta, se cuenta con un sensor DHT11 para medir la temperatura y humedad relativa del
medio ambiente y es en base a la humedad exterior del silo como se determina activar el
sistema de aireación, es decir, el sistema se activa solamente si la condiciones de temperatura
en el interior del silo lo requiere, si y solo si la humedad del ambiente exterior es menor del
60%. Lo anterior para evitar ingresar aire húmedo al interior del silo y afectar la calidad del
grano almacenado.
Cabe destacar que la tarjeta de control central puede concentrar la información de múltiples
unidades de adquisición de datos, donde cada una de ellas, adquiere los datos de un silo en
particular, por lo cual, el sistema puede monitorear y controlar una batería o conjunto de silos
para el almacenamiento de granos dispuestos en el área geográfica de la aplicación.
Fig. 6. Unidad de Control Central.
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De igual manera, la unidad central, tiene la capacidad operar de forma automática
monitoreando el estado de los silos y generando las secuencias de control para activar los
sistemas de aireación del silo que así lo requiera. También, es capaz de permitir el monitoreo
y la supervisión remota del proceso a través de enlaces Ethernet desde aplicaciones cliente
desarrolladas con tal motivo.
Fig. 7. Sistema de control distribuido
En la figura 7 se ilustra el sistema de control distribuido, aplicado en una batería de silos para
el almacenamiento de granos, se destacan las unidades de adquisición de datos DAQ
inalámbrica, la unidad de control inalámbrica y la unidad de control central basada en la
Raspberry PI, las cuales se comunican a través de la red inalámbrica basada en Digimesh.
Una vez los datos son concentrados en la unidad de control central, estos están disponibles
para las aplicaciones clientes a través de Ethernet o WiFi en la Raspberry.
2.4. Protocolo de comunicación.
Las unidades centrales y de adquisición de datos y control en el sistema se comunican a través
de la red inalámbrica y hacen uso de un protocolo de comunicación basado en secuencias en
símbolos ASCII. En la ecuación 1, se describe el formato general del protocolo de
comunicación diseñado para que la unidad central (Raspberry PI) envíe comandos u órdenes
sobre tareas a realizar las unidades de adquisición de datos y control.
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73
En las ecuaciones 2 y 3 se describe la respuesta a un comando de toma de muestras enviado
por la unidad central a una unidad de adquisición de datos y control.
Cabe destacar que la marca de inicio del paquete denotado en las ecuaciones 1 y 2 como M,
es fija es representada por el símbolo tilde (~). Asimismo, el byte correspondiente al campo
de tamaño es el símbolo ASCII que corresponda al número de caracteres en la secuencia,
contados a partir del número de la unidad y hasta el fin de la secuencia y es mediante este, la
manera de proporcionar a las unidades de control y adquisición de datos un mecanismo para
determinar la cantidad de bytes a leer en el buffer de recepción serial.
Tabla 3. Códigos de comandos en protocolo de comunicación.
El campo correspondiente a <silo> o unidad destino-origen, está determinado por 1 a 3
caracteres ASCII y describe el origen o destino del paquete de datos, el cual puede tratarse
Descripción del comando Código del
Comando
Secuencia ASCII generada por el
comando
Descubrimiento de nodos en red <20> <M><T><255>/<20>
~♠255/20
Muestreo de datos por demanda <21> <M><T><11>/<21>
~♣11/21
Muestreo Periódico <22> <M><T><11>/<22>/<30>
~◘11/22/30
Respuesta a comando de muestreo de
datos (por demanda y periódico)
<M> <T> <silo>/<TN1>/<TN n>
~←11/26.0/26.5/25.6/25.0/25.5
Set actuador <23> <M><T><11>/<23>/<2>
~•11/23/2
Reset actuador <24> <M><T><11>/<24>/<2>
~•11/24/2
Set PWM <25> <M><T><11>/<25>/<2>/<valor>
~♂11/25/2/100
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de un comando a ser ejecutado en las unidades de control y adquisición o en su defecto de
un paquete de datos muestreados en la unidad origen indicada en este campo.
3. PRUEBAS Y RESULTADOS.
El sistema de control distribuido inalámbrico fue sometido a diversas pruebas entre las cuales
se destacan las pruebas de comunicación en la red inalámbrica y la prueba de adquisición de
datos. La primera de ellas comprendió en el sistema de datos instalado en un silo para el
almacenamiento de maíz, en el cual se instaló una unidad de adquisición de datos con un
arreglo de sensores de temperatura en 5 líneas con 6 sensores cada una de ellas. La prueba
de comunicación consistió en tomar la muestra de datos del arreglo de los 30 sensores de
temperatura y transmitirlos a la unidad de control central cada 2 minutos durante 48 horas
continuas, lo cual llevó a un total de 1440 operaciones de comunicación de datos en la red
inalámbrica Digimesh y almacenadas en archivo de texto con hora y fecha. Cabe destacar
que de acuerdo a los registros de las operaciones de comunicación en la red la tasa de éxito
fue del 100%, asimismo, en la cobertura de la red del sistema bajo prueba coexistió con una
red inalámbrica basada en WiFi configurada para operar en el canal 1(2.401 a 2.423GHz), el
cual incluye la frecuencia de trabajo configurada en la red de comunicación Digimesh Canal
“C” (2.4155 a 2.4185 GHz). Lo anterior con la finalidad de determinar la robustez de la red
de comunicación establecida entre la unidad DAQ, la unidad de control y la Unidad de
control Central basada en Raspberry PI.
En cuanto a la prueba de adquisición de datos, esta fue realizada en el interior del silo para
el almacenamiento de granos completamente vacío y sellado y los valores promedio de
temperatura obtenidos en cada nivel del silo presentaron una desviación de ±0.5°C con
respecto a las lecturas y registros del sistema de monitoreo tradicional basado en termo-
coplas. Para esto, se determinó el valor promedio de todos los sensores en el silo que se
encontraban a la misma altura en cada una de las líneas de sensores, por lo cual, se obtienen
6 niveles compuestos por 5 sensores DS18B20 que registran las temperaturas del silo a esa
altura y el promedio de los valores de todos estos equivalen al valor registrado como
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promedio de temperatura del nivel. En la figura 8 se ilustran los resultados obtenidos de las
temperaturas en un día.
Fig. 8.- Lecturas de Temp. Promedio por hora/nivel en silo.
4. CONCLUSIONES.
En base a los resultados obtenidos en las pruebas realizadas podemos apreciar que el sistema
desarrollado cuenta con un grado de precisión aceptable y creemos que la desviación en los
datos obtenidos de ±0.5°C se deben principalmente al margen de error natural del sensor
utilizado DS18B20, el cual, al ser un sensor digital, carece de un mecanismo o método para
ajuste y/o calibración. En cuanto a la tasa de éxito del 100% de la prueba de comunicación
en la red inalámbrica, esta muestra el alto grado de confiabilidad de este tipo de redes y del
protocolo de comunicación Digimesh. Cabe destacar, que en la prueba de comunicación en
la red inalámbrica se propició la coexistencia de otra red inalámbrica en el mismo espectro
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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de frecuencia, con la finalidad de que la prueba de comunicación se realizara bajo estrés y
permitiera observar el grado de robustez de este tipo de redes, como en [9, 10, 11].
Finalmente, esperamos que con la implementación de este tipo de sistemas se permita
optimizar la automatización y el monitoreo de los granos almacenados y conlleve a la
reducción de los costos de operación en el cuidado de los granos almacenados.
5. REFERENCIAS.
[1] Almacenamiento y conservación de granos y semillas, SAGARPA, Subsecretaria de
desarrollo rural, México, 2011.
[2] H. Castro García, E. Paredes Hernández, Manual para el manejo de granos
almacenados en silos metálicos y plagas en postcosecha, Universidad Autónoma de
Chapingo, México, 2009.
[3] DS18B20 Programable Resolution 1-Wire Digital Thermometer Rev.: 042208, Maxim
Integrated, USA, 2008. Ultimo acceso 24/03/2016,
http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS18B20.pdf.
[4] ATmega 32U4 microcontroller Datasheet, Atmel Corporation, USA, 2015. Ultimo
acceso: 24/03/2016, http://www.atmel.com/Images/Atmel-7766-8-bit-AVR-
ATmega16U4-32U4_Datasheet.pdf.
[5] Massimo Banzi, “Introducción a Arduino”, 2012, ORELLY-ANAYA, España.
[6] XBee®/XBee-PRO® DigiMesh™ 2.4 RF Modules Datasheet, Digi International Inc.,
USA, 2010
[7] Maik Schmidt, “Raspberry PI, A quick-Start Guide”, Second Edition, 2014, USA.
[8] Simon Monk, “Programming the Raspberry Pi, Getting Started with Python”, 2013,
USA, McGraw-Hill,.
[9] F. L. Lewis, Wireless Sensor Networks, Smart Environments: Technologies, Protocols
and Applications, 2004, ed. D. J. Cook and S. K. Das, John Wiley, New York.
[10] J. de D. Benítez, G. M. Gloza, E. O. Sosa, D. Godoy, Conectividad WSN:
Implementación de un Middleware WSN-IP-WWW, XV Workshop de investigadores
en ciencias de la computación, Paraná, 2013.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
77
[11] E. Doebeling, Measurement systems: application and design, 1976, McGraw Hill,
New York, 772p.
6. AUTORES.
M. en C. Gerardo Cázarez Ayala obtuvo su título de Maestría en Ciencias en Ingeniería
Electrónica por el Instituto Tecnológico de Chihuahua.
Martín Corral Domínguez obtuvo su título de Ingeniero Industrial en Electrónica por el
Instituto Tecnológico de Tijuana.
Antonio Rodríguez Beltrán obtuvo su título de Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica
por el Instituto Politécnico Nacional.
Hugo Castillo Meza obtuvo su título de Ingeniero en Electrónica y Sistema Automáticos de
Control, en el Instituto Tecnológico de Mazatlán.
Sócrates Lugo Zavala obtuvo su título de Ingeniero en Electrónica en el Instituto Tecnológico
de Los Mochis.
M. I. I. Miguel Enrique Ramírez Montenegro obtuvo su título de Maestría en Ingeniería
Industrial con especialidad en automatización por el Instituto Tecnológico de Los Mochis.
David Martínez López, alumno del noveno semestre de la carrera de Ingeniería en
Electrónica del Instituto Tecnológico de Los Mochis.
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ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
Instituto Tecnológico de Los Mochis
ISSN: En trámite
México
2016
APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA 5’S EN ÁREA DE HERRAMIENTAS.
Lizbeth Caldera Morales; José Mario Rocha Rubio; Alma Delia Pérez Limón
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,
Enero – junio, 2016/Vol. 2016, Número 5 Edición Semestral
Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 80 – 92
ITmochis
Revista de Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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Aplicación de la Metodología 5’S en Área de
Herramientas Application of 5’S Methodology in an Area of Automotive Tools
Lizbeth Caldera-Morales1; José Mario Rocha-Rubio2; Alma Delia Pérez-Limón3
1,2Universidad Tecnológica de Ciudad Juárez
Avenida Universidad Tecnológica # 3051, Colonia Lote Bravo II
Ciudad Juárez, Chihuahua, México, C.P. 32695
3Instituto Tecnológico de Los Mochis
Boulevard Juan de Dios Batís y 20 de noviembre Los Mochis, Sinaloa, México, C.P. 81259
Resumen: En este artículo se presenta la aplicación de la metodología de 5’S, en el área
de herramientas de un taller mecánico automotriz, ubicado en Ciudad Juárez, Chihuahua,
México; con el objetivo de tener un área organizada que facilite el manejo y la
localización de las herramientas. La decisión de utilizar esta filosofía de 5’S, surgió a
partir de los problemas que se han presentado en el área de herramientas, identificados
por el administrador a cargo del área; los problemas presentes consisten en la pérdida de
tiempo por la búsqueda de las herramientas a utilizar, en un caminar no definido que
permita determinar adecuadamente el movimiento del personal con acceso a dicha área
y con la optimización del equipo y/o maquinaria.
Palabras clave: 5’S, clasificación de herramientas, reducción de accidentes, mejora
continua, pequeñas y medianas empresas.
Abstract: This article describes the application of the 5'S methodology, in the area of
automotive tools in a machine shop, located in Ciudad Juarez, Chihuahua, Mexico, in
order to have a well-organized area to facilitate handling and localization of tools. The
decision of using the 5’S philosophy arose from the problems that have been had in the
area of tools identified by the person in charge of the area; current problems involve the
waste of time searching for the tools to use; in an undefined walk to adequately determine
the movement of personnel accessing to it and optimization in locating equipment and
/or machinery.
Keywords: 5'S, tools classification, reduction of accident rate, continuous improvement,
small and medium enterprises.
81
1. Introducción
Este proyecto de implementación de 5’S en el área de herramientas del taller mecánico, se
realizó a partir de la observación de que dicha área carecía de organización de las
herramientas, maquinarias y una dificultad al caminar en el área. Utilizando la metodología
de la manufactura esbelta 5’S, se realizaron implementaciones acordes con las condiciones y
características requeridas por el taller mecánico automotriz, con la finalidad de mejorar las
condiciones del área de herramientas, entre las que se encuentran:
1. Clasificación de herramientas.
2. Optimizar el caminar en el área de herramientas.
3. Rediseñar la ubicación de las herramientas y maquinaria que se utiliza.
La importancia de esta implementación radica de que al carecer de la filosofía de 5’S, se pone
en riesgo la integridad física del personal, ya que al no contar con orden y limpieza adecuada
esta es considerada una zona de alto riesgo y representa una condición insegura para las
personas que transitan por el pasillo contiguo a dicha área. Se observó que en el área están
expuestos cables, herramientas y derrames de aceite los cuales son asimismo condiciones
inseguras que pueden provocar accidentes por tropiezos, caídas y resbalones.
El principal motivo de llevar a cabo esta metodología de 5’S en el área de herramientas, fue
debido al número de accidentes que se habían registrado en el año 2015, los cuales fueron
seis, dos de ellos requirieron incapacidad temporal de los trabajadores y los cuatro restantes
sufrieron ligeras lesiones. Los accidentes registrados se debieron a golpes con los equipos y
herramientas que se encontraban en total desorden y sin clasificación.
Es necesario destacar lo importante de aplicar las 5’S en las pequeñas empresas, así como en
las grandes empresas, ya que sin importar la dimensión de una empresa están de por medio
la seguridad de los trabajadores y de toda persona que se encuentre en las áreas de trabajo,
así como también al implementar la metodología, se puede trabajar de una manera más
eficiente y eficaz, lo que resulta productivo para las grandes y pequeñas empresas.
82
2. Marco teórico
2.1. La filosofía de las 5’S
Es un programa de trabajo para talleres y oficinas que consiste en desarrollar actividades de
orden, limpieza y detección de anomalías en el puesto de trabajo, que por su sencillez
permiten la participación de todos a nivel individual y grupal, mejorando el ambiente de
trabajo, la seguridad de personas y equipos, así como la productividad.
Sacristan (2005) menciona que las 5’S son cinco principios japoneses cuyos nombres
comienzan por la letra S y que van todos en la dirección de conseguir un área limpia y
ordenada. Estos nombres son:
1. Seiri (organizar y seleccionar), se trata de organizar todo, separar lo que sirve de lo que
no sirve y clasificar esto último. Por otro lado, aprovechar la organización para establecer
normas que permitan trabajar en los equipos/máquinas sin sobresaltos. La meta será
mantener el progreso alcanzado y elaborar planes de acción que garanticen la estabilidad
y ayuden a mejorar.
2. Seiton (ordenar), tirar lo que no sirve y establecer normas de orden para cada cosa.
Además, colocar las normas a la vista para que sean conocidas por todos y en el futuro
permitan practicar la mejora de forma permanente. Así pues, situar los
objetos/herramientas de trabajo en orden, de tal forma que sean fácilmente accesibles
para su uso, bajo el eslogan de un lugar para cada cosa y cada cosa en su lugar.
3. Seiso (limpiar), realizar la limpieza inicial con el fin de que el administrativo se
identifique con su puesto de trabajo y maquinas/equipos que tenga asignados. No se trata
de hacer brillar las máquinas y equipos, sino de enseñar al administrativo como son sus
máquinas/equipos por dentro e indicarle, en una operación conjunta con el responsable,
donde están los focos de suciedad de su máquina. Así pues, se debe lograr limpiar
completamente el lugar de trabajo, de tal forma que no haya polvo, salpicaduras, en el
piso, ni en las máquinas y equipos.
4. Seiketsu (mantener la limpieza), a través de gamas y controles, iniciar el
establecimiento de los estándares de limpieza, aplicarles y mantener el nivel de referencia
83
alcanzado, así pues, esta S consiste en distinguir fácilmente una situación normal de otra
anormal, mediante normas sencillas y visibles para todos, así mediante controles visuales
de todo tipo.
5. Shitsuke (rigor en la aplicación de consignas y tareas), realizar la auto inspección de
manera cotidiana. Cualquier momento es bueno para revisar y ver la situación actual,
establecer las hojas de control y comenzar su aplicación, mejorar los estándares de las
actividades realizadas con el fin de aumentar la fiabilidad de medios y el buen
funcionamiento de los equipos de oficinas. En definitiva, ser rigurosos y responsables
para mantener el nivel de referencia alcanzado, entrenando a todos para continuar la
acción con disciplina y autonomía.
Ejemplos de casos donde se aplican las 5’S para mejorar áreas productivas en la industria
maquiladora pueden encontrarse en Rincón Mora, Pérez Olguín, Pérez Limón y Fernández
Gaxiola (2014) que utilizan las 5’S junto con otras técnicas de manufactura esbelta en el
mejoramiento de procesos industriales; Santiago Espinoza, Pérez Olguín, Ruíz Sánchez y
Guevara Fierro (2014) aplican 5´S para reducir defectos.
2.2. Mejoramiento continuo
El mejoramiento continuo y progresivo, se enfoca en la gente y en la estandarización de los
procesos. Involucra a todos, parte de que la forma de vida social y familiar, es tan valiosa
que merece estar en constante cambio de mejoría. La mejora continua es no solo necesaria,
sino una obligación permanente del ser humano para consigo mismo y la sociedad.
Aldavert, Vidal, Lorente y Aldavert (2016) mencionan que como en toda metodología de
mejora continua, la clave radica en convertir en expertos a todos los usuarios del espacio que
se quiere mejorar con las 5’S. Adicionalmente, realizar unas buenas y divertidas formaciones,
trabajar codo a codo con cada uno de ellos, crear foros para compartir experiencias, ideas,
problemas, soluciones, crear mecanismos de reconocimiento, y en definitiva ayudarles a
crecer día a día, creciendo también uno mismo. El objetivo es lograr que cada uno de ellos y
ellas, sientan suyas las mejoras realizadas en los espacios donde se han aplicado las 5’S y
84
que enseñen orgullosamente sus resultados a los visitantes, a compañeros de otras plantas, a
colegas de otras áreas e incluso a amigos y familiares.
Motivados por el interés y la necesidad de alcanzar la excelencia en el día a día, se utiliza el
programa 5´S, para conseguir los objetivos: lugares de trabajo mejor organizados, más
ordenados, más seguros, más limpios y estandarizados para que cualquier operario pueda
encontrar un material, hacer un pedido o hacer un trabajo en específico sin ayuda. Una vez
eliminado y reorganizado todo el material no necesario, se reduce notablemente el tiempo
para encontrar un artículo. Por ejemplo: se pasó de 4 minutos a 10 segundos para encontrar
un cartucho de tinta en un almacén, o de 5 minutos a 30 segundos para encontrar una probeta
en otra área, reduciendo así el tiempo.
Guerra López (2007), menciona que se habla mucho de la mejora continua, y en realidad
raramente se hace o se sostiene, una razón para esto, es que existe mucha confusión acerca
de qué exactamente es la mejora continua. Existen dos tipos de componentes principales para
el logro de la mejora continua: el monitoreo y el ajuste. El monitoreo es acerca de la medición
y el rastreo. Se mide lo que importa y se rastrea su progreso. El ajuste es acerca del cambio.
Utilizando la retroalimentación obtenida en nuestra etapa de monitoreo para promover y
facilitar el cambio deseable. La discusión que continua se enfoca en estas dos funciones.
3. Desarrollo
La aplicación de las 5’S fueron utilizadas en este proyecto con la finalidad de lograr mejorar
el ambiente del área de trabajo, optimizar el equipo/maquinaria y la seguridad de las personas
que pudieran encontrarse en el área, al iniciar este proyecto fue necesaria la participación del
personal a cargo e involucrados para analizar, tomar conciencia y llevar a cabo cada punto
de la metodología de 5’S.
85
3.1. Plan de Implementación
Para llevar a cabo las 5’S en el área de herramientas, se organizó una reunión de los
trabajadores para tomar en cuenta los puntos críticos que ellos consideraban importantes
resolver, en cuanto a el reacomodo de las herramientas y equipo, así como informar los datos
para prevenir y reducir los accidentes del año, y plantearles la idea de una mejora continua a
través de la metodología de 5’S, a lo cual se mostraron interesados y comprometidos.
Se procedió a distribuir las tareas para poner en marcha el trabajo a realizar, a cada trabajador
se le asignó una tarea y así lograr un óptimo trabajo de equipo. Se llevó a cabo la validación
del proyecto
• Junta de concientización al personal.
• Plática al personal de importancia de las 5’S.
• Distribución de tareas.
• Validación de las mejoras.
• Auditorías periódicas.
• Creación del hábito.
3.2. Aplicación de la metodología 5’S
Una vez compartida y analizada la información de cada punto de la metodología con el
personal involucrado, se procedió a implementar la metodología 5’S en el área de
herramientas, tomando como punto de partida las condiciones actuales en las que se
encontraban las herramientas, maquinaria y demás equipos pertenecientes al área en general,
como se muestra en la Figura 1.
En la Figura 1 es posible observar la carencia de organización, orden y limpieza los cuales
forman parte de los pilares de la metodología de 5’S, lo anterior impedía la fácil localización
de herramientas que se llegasen a necesitar, así como la dificultad de transitar en dicha área,
también la adecuada y óptima utilización del equipo y/o maquinaria.
86
Figura 1. Condición del área de herramientas previo a las 5’S.
Por este motivo, todo el personal involucrado se dio a la tarea de aplicar la metodología de
5’S en el área de herramientas, de manera que al ser aplicada dicha metodología la
observación del cambio fuera evidente, como lo muestran los resultados en la Figura 2.
Figura 2. Condición del área con 5’S aplicadas.
87
A continuación, se presentan las actividades realizadas para la implementación de las 5’S,
describiéndolas de una en una.
3.3. Seiri (organizar y seleccionar)
En este este punto se realizó un análisis de las herramientas, maquinarias y equipos
necesarios, y se agruparon aquellos que fueran similares en cuando a función, posteriormente
fueron clasificados en contenedores pequeños y cajas de herramientas; respecto al equipo y
maquinaria, fueron posicionados a manera de fila contra una de las paredes para permitir
caminar por el área, y así se llevó a cabo la realización de esta tarea; en base a esto se
desecharon aquellos componentes no pertenecientes al área y/o que no fueran necesarios
como se muestra en la Figura 3.
Figura 3. Organización y selección de herramientas.
3.4. Seiton (ordenar)
Una vez que el equipo involucrado con el área seleccionó aquellas herramientas, maquinarias
y equipos necesarios para llevar a cabo el trabajo, se ordenaron y clasificaron las
herramientas, maquinaria y equipos según la accesibilidad y las semejanzas entre ellos, como
se muestra en la Figura 4.
Primero se eliminaron aquellos equipos y herramientas que no se encontraban en condiciones
de ser utilizados y artículos que no correspondía al área y clasificadas como basura. Una vez
88
definidos los artículos que se quedarían en al área de herramientas, se procedió a agrupar en
contenedores pequeños o caja de herramientas elementos semejantes como lo son tornillos,
clavos, brocas, dados y las llaves se clasificaron de acuerdo al número de medida de cada
una de ellas, de menor a mayor, comenzando por el lado izquierdo. Por último, el equipo y/o
maquinaria se colocaron en fila del lado derecho del área de herramientas, quedando así un
espacio libre para que se pueda transitar libremente sin riegos de tropiezos o golpes.
Figura 4. Orden y clasificación de herramientas.
3.5. Seiso (limpiar)
Una vez seleccionado lo necesario en el área, haber organizado, ordenado y clasificado cada
herramienta, maquinaria y equipo, los trabajadores a cargo del área procedieron con la
limpieza general, la cual contribuyó al despeje del pasillo y facilitó el poder moverse por el
área libre de riegos. El limpiar es importante para todo lugar de trabajo además de por razones
de estética, por higiene, un ambiente con mayor limpieza disminuye la probabilidad de
enfermedades e infecciones si es que se llegar a sufrir una cortadura al utilizar cualquier
herramienta o equipo, al cumplir con este punto se contribuye con la salubridad que debe
tener todo centro o lugar de trabajo.
Cortés (2007) menciona que por otra parte, la higiene del trabajo o higiene industrial es
definida por la American Industrial Higienist Association (AIHA), como la ciencia y arte
dedicados a reconocimiento, evaluación y control, de aquellos factores ambientales o
89
tensiones emanadas o provocadas por el lugar de trabajo, también definida como la técnica
no médica de prevención de las enfermedades profesionales, que actúa sobre el ambientes y
las condiciones de trabajo, basa su actuación igualmente sobre la aplicación de los
conocimientos de ingeniería a la mejora de las condiciones medioambientales del trabajo.
3.6. Seiketsu (mantener la limpieza)
Para mantener la limpieza, se tuvo que adquirir los productos necesarios y adecuados para
poder llevar a cabo la limpieza del área de herramientas; se establecieron roles de aseo
diario entre los trabajadores, los cuales se mostraron en la mejor disposición de realizar y
contribuir con las actividades en cuanto a realizar la limpieza de su área de trabajo, y de esta
manera se cumplirá con el rubro de higiene, con una limpieza constate y optima en el área de
herramientas.
3.7. Shitsuke (rigor en la aplicación de consignas y tareas)
Para mantener la estandarización de las consignas y tareas el administrador del área realizará
auditorias diarias o semanales según como sea requerido ante la colaboración de todos los
involucrados en el área de herramientas.
Las auditorías se realizarán por medio de un check list de actividades y puntos que se deben
cumplir; por medio de este check list será evaluado el desempeño de los trabajadores,
semanalmente se les notificará a los trabajadores del desempeños de la semana transcurrida
y ellos darán sus puntos de vista, a su vez notificando sus dudas e inconformidad, o notificar
lo que les hace falta para realizar sus tareas y así cumplir con los puntos que se deban cubrir
para mantener el área de herramientas de acuerdo a las 5’S.
90
4. Resultados
Una vez implementada la metodología de 5’S en el área de herramientas, se observa
notablemente el cambio y se lograron resolver las problemáticas presentadas con
anterioridad, como lo eran lograr una correcta clasificación de herramientas, optimizar el
caminar en el área de herramientas, reubicar las herramientas y maquinaria que se utilizan.
Los trabajadores, aludieron los resultados comentando que se sentían más cómodos
trabajando en un lugar limpio y ordenado, además de que ya no se golpeaban las pantorrillas
al intentar caminar por el lugar. Lo más importante, es que se lograron reducir los accidentes,
en lo que va de este año 2016, se han registrado 0 accidentes incapacitantes y solo una lesión
de un golpe en un dedo de uno de los trabajadores, en la utilización de un martillo.
5. Conclusiones
El implementar la metodología de 5’S implica un cambio cultural en el ámbito requerido,
que de alguna manera es el principio para la búsqueda de nuevas mejoras en una empresa u
organización. También es de vital importancia que el personal involucrado este convencido
de que esta metodología es la mejor opción para comenzar a solucionar problemas en las
áreas de trabajo.
El cambio provocado por la implementación de la mejora, fue tomada por los empleado de
una manera favorable, ya que expresaron lo satisfechos que se sentían por lograr mejorar las
condiciones de trabajo y que a partir de éste cambio serían más eficientes al realizar sus
labores, ya que no tendrían que tomarse más tiempo en encontrar una herramienta que fuesen
a utilizar, además de tomar la extrema precaución de caminar por el lugar y que cumplirían
los que fuese necesario para mantener una nueva cultura de 5’S.
Este tipo de proyectos es sumamente necesario implementarlo no solo en las grandes
empresas, sino también en las pequeñas y medianas empresas, ya que al no contar con una
91
cultura de 5’S, se corren riesgos de accidentes de trabajo, además de una baja eficiencia por
trabajar en áreas o lugares mal organizados.
6. Referencias
Sacristán, Francisco Rey (2005). “Las 5’s: Orden y Limpieza en el Puesto de Trabajo”. FC
Editorial. España. ISBN-10 # 8496169545 / ISBN-13 # 9788496169548.
Guerra López, Ingrid (2007). “Evaluación y Mejora Continua: Conceptos y Herramientas
para la Medición del Desempeño”. Editorial AuthorHouse. Estados Unidos de América.
ISBN-10 # 1434339068 / ISBN-13 # 9781434339065.
Cortés Díaz, José María (2007). “Seguridad e Higiene del Trabajo: Técnicas de prevención
de Riesgos laborales”. Editorial Tébar, S.L. España. ISBN-13 # 9788473602556.
Rincón Mora, Blanca Isela; Pérez Olguín, Iván Juan Carlos; Pérez Limón, José Agustín y
Fernández Gaxiola, Consuelo Catalina (2014). “Aplicación de Técnicas de Ingeniería
Industrial en el Mejoramiento de un Proceso de Manufactura”. Ingeniería de Procesos: Casos
Prácticos. Editorial UTCJ. ISBN-13 # 9786078262038.
Santiago Espinoza, Alma Delia; Pérez Olguín, Iván Juan Carlos; Ruíz Sánchez, Miriam
Margarita y Guevara Fierro, Nerthy Fabiola (2014). “Reducción de Defectos por Medio de
Seis Sigma”. Ingeniería de Procesos: Casos Prácticos. Editorial UTCJ. ISBN-13 #
9786078262038.
Aldavert, Jaume; Vidal, Eduard; Lorente, Jordi y Aldavert, Xavier (2016). “5’S Para la
Mejora Continua”. Editorial CIMS. ISBN-10 # 8484112217 / ISBN-13 # 9788484112211.
92
Síntesis Curricular:
Lizbeth Caldera Morales
Alumna de 6to tetramestre de la carrera de Procesos Industriales en la Universidad
Tecnológica de Ciudad Juárez.
José Mario Rocha Rubio
Cuenta con más de 15 años de experiencia en la industria maquiladora en áreas de
automatización y de optimización de sistemas productivos. Es profesor de asignatura de la
carrera de Ingeniería en Procesos y Operaciones Industriales de la Universidad Tecnológica
de Ciudad Juárez, impartiendo cátedras de automatización, ingeniería de procesos,
matemáticas avanzadas y diseño del producto.
Alma Delia Pérez Limón
Cuenta con más de 11 años de experiencia en la industria de alimentos en áreas de calidad.
Es profesora de tiempo completo del Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica, en
las carreras de Ingeniería en Industrias Alimentarias e Ingeniería Bioquímica del Instituto
Tecnológico de Los Mochis, impartiendo materias de Química (Inorgánica, Orgánica,
Analítica, Taller de Control Estadístico de Procesos y Diseño de Plantas Alimentarias.
93
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
Instituto Tecnológico de Los Mochis
ISSN: En trámite
México
2016
ENSAYO: LA ENSEÑANZA DE LA ARQUITECTURA.
Patricia Fox Mendívil
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,
Enero – junio, 2016/Vol. 2016, Número 5 Edición Semestral
Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 94 – 98
ITmochis
Revista de Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
94
LA ENSEÑANZA DE LA ARQUITECTURA
Patricia-Fox Mendívil
ENSAYO
La enseñanza de la arquitectura.
Como seres humanos necesitamos un refugio, un cobijo donde restituir, resguardar nuestro cuerpo
de las actividades que realizamos diariamente. Requerimos una vez satisfecha nuestra necesidad
primordial, espacios donde cultivarnos, recrearnos, divertirnos, espacios para atender nuestra salud
y una serie de condicionantes impregnadas por la sociedad en la cual participamos, crecemos,
colaboramos.
El ser humano tiene la necesidad de arquitectura habitable, donde la convivencia, la interacción
con otros seres, la coincidencia con ellos le resulte agradable, le “permita evocar un sentimiento de
afinidad cuando, alguien entra a sus espacios” (Louis Khan), citado por Barrios y Ramos, Dulce.
Y de acuerdo a las situaciones cambiantes de nuestra generación, cuando los espacios construidos
se transforman en nuevas experiencias vivenciales, debe respetarse la necesidad también de la
identificación de los espacios viejos, de los barrios, de los paisajes, permitiendo hacer un puente
entre lo conocido y las adaptaciones también como concepto integral para que el pasado forme
parte del presente y del posible futuro.
Las escuelas de nivel superior en México, que ofertan la carrera de Arquitectura, según datos de
ASINEA en Terán B. José A. suman más de 100 instituciones, por lo cual no se tienen estándares
de calidad en la formación de planes y programas adecuados a la realidad que se vive en México,
y pareciera que la proliferación de institución de enseñanza, a cualquier nivel de escolaridad, en
los últimos 20 años -según la vivencia que tenemos en nuestra ciudad-, se autorizan por parte de
la Secretaria de Educación Pública, sin existir un pleno estudio, tanto de la ubicación de los
espacios que no se construyeron exprofeso para ello, como de la calidad y la elaboración de planes
de estudios adecuados y la falta de un estudio de la necesidad real de profesionistas.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
95
En 1997 en la reunión internacional de arquitectos (UIA) y la Organización Educativa, Científica
y Cultural de las Naciones Unidas (UNESCO), elaboraron la carta manifiesto donde se hacen
recomendaciones para la enseñanza y práctica de la Arquitectura a nivel nacional e internacional
con el fin de que sus agremiados los hagan suyos, asumiendo la responsabilidad de mejorar la
formación de arquitectos, siendo capaces de trabajar para un desarrollo estable en el marco de cada
patrimonio cultural.
En este sentido, también incluir dentro de la enseñanza para la formación de arquitectos, una serie
de objetivos encaminados a realizar arquitectura con calidad, con respeto como había mencionado
en párrafos anteriores, con una tendencia al manejo de nuevas tecnologías que permitan una
inserción en el ámbito laboral nacional e internacional, fomentando la investigación, analizando
que esta disciplina comprende aspectos humanísticos, de ciencias sociales, físicas, técnicas, y artes
creativas, para poder dar respuesta a la complejidad de las necesidades de habitabilidad del ser
humano.
Otro aspecto importante en esta formación de arquitectos y que también se contempla en esta carta
manifiesto, es con respecto al número de estudiantes adecuado a la capacidad docente de cada
escuela, tomando en cuenta para la selección de los estudiantes, aptitudes requeridas para esta
disciplina, considerando que por la experiencia que tenemos al recibir grupos tan numerosos, va en
detrimento a la calidad de atención al alumnado, y por demás también la falta de orientación y el
perfil que trae consigo el alumno que ingresa a la carrera.
Considerando el rompimiento del paradigma de la enseñanza actual en nuestro país, que observo
lineal, que adolece de una integración de conocimientos aplicados a un fin, donde prevalece la falta
de identidad de los espacios a diseñar, que provocan ambigüedad en sus mensajes, confusiones en
sus permanencias, llegando incluso a presentarse situaciones extremas de comportamientos no
saludables, la formación de arquitectos como disciplina, como un profesional que da respuesta a
esas necesidades existenciales del ser humano, requiere contemplar en primera instancia, una
formación integral sólida que dé respuesta a las necesidades de espacios dignos de la sociedad.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
96
Y retomando la sugerencia de los conceptos vertidos por la Dra. Dulce María Barrios en nuestras
sesiones, contemplar la enseñanza de la arquitectura desde niveles simples, hasta llegar a la
complejidad que contempla las respuestas a ellos, en los primeros talleres de Diseño, incluir en los
programas de las asignaturas, el estudio de espacios apoyados en la antropometría y la ergonomía,
para que se analice la relación de la actividad a realizarse con el mobiliario a utilizar para dicha
actividad, con el espacio propiamente, haciendo énfasis en las articulaciones de los espacios para
un correcto uso.
Considerar los aspectos físicos inherentes al diseño de los espacios, la temperatura, humedad,
iluminación, y los aspectos psicológicos que también son importantes para el sentido de apego y
de pertenencia de los espacios. Concientizar en el respeto por el contexto, en los emplazamientos
de los proyectos, y bajo los principios de la sustentabilidad. Contemplar también el sutil confort
espiritual bajo principios de armonía, orden, belleza. Sensibilizando al estudiante para entender
que la arquitectura puede comunicar, transmitir emociones, conductas, respuestas en actitudes, y
que esto debiera formar parte de la conciencia de la formación.
Parte de la formación como arquitectos debe ser también el fomento por la investigación para que
el egresado sea capaz de llevar a cabo propuesta innovadoras que permitan abatir el costo de
construcción, así como implementar en el diseño y propuestas aspectos de sostenibilidad. Se
demanda también una preparación de profesores que formen en los estudiantes las capacidades
reflexivas y críticas en el proceso educativo.
En las escuelas de arquitectura, el eje central de la formación como arquitectos, se centra en la
secuencia de los talleres de Diseño Arquitectónico. En nuestra escuela una parte del desarrollo del
taller se lleva a cabo en equipos y otra de manera individual. Y como sucede en cualquier disciplina,
la formación académica es una práctica académica, de mayor preponderancia de lo que será su
desarrollo profesional y que algunos exalumnos todavía no logran entender el por qué en su vida
académica se les “hacía complicado”,
llevar a cabo una secuencia de actividades para lograr un resultado, y en el ámbito laboral se
aligeran procesos.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
97
Se puede considerar una deficiencia la formación de arquitectos íntegros y autosuficientes, capaces
de desarrollar un proyecto por sí mismo, que implica que tiene un cierto dominio de las diferentes
áreas y etapas del proceso, de acuerdo al nivel de avance en su vida como estudiante, y que en el
ejercicio profesional, el trabajo mayormente se realiza en equipo, al formular y desarrollar un
proyecto, y tal vez esto forme parte de lo que los egresados consideren como una secuencia más
fácil de desarrollar.
Yo considero que es importante que en su desarrollo académico sí es factible, positivo, que
demuestre su capacidad para resolver temáticas individualmente, como parte de los obstáculos a
resolver, sin embargo, es importante la interacción de trabajo en equipo sobre todo
interdisciplinario.
Es importante realizar reflexión y análisis acerca de los planes de estudio y sus enfoques
Para consensar los objetivos que se persiguen y el perfil que requiere los egresados de nuestra
institución. Proponer como lo señala Terán Bonilla, en el escrito sobre Reflexión
en torno a la formación del arquitecto, alternativas encaminadas a mejorar la formación de
arquitectos en nuestra región y en el país.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
98
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Barrios y Ramos, Dulce M (2016). Consulta en diapositivas sobre Habitabilidad como parámetro
de calidad de la obra arquitectónica.
Carta UNESCO-UIA (1997). Recuperado en: http://www.uia.archi/sites/default/files/charte-
es.pdf
Consulta de reflexión, recuperado en: http://www.rearquitectura.com.mx/perfil.html
Terán Bonilla, José A. Reflexiones en torno a la formación del arquitecto. Seminario Nacional de
Teoría de la arquitectura. Recuperado en: http://studylib.es/doc/224262/reflexiones-en-torno-a-la-
formaci%C3%B3n-del-arquitecto
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ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
Instituto Tecnológico de Los Mochis
ISSN: En trámite
México
2016
GOBIERNO ELECTRÓNICO: PROCESO E IMPLICACIONES DE SU
IMPLEMENTACIÓN. CASO DE ESTUDIO H. AYUNTAMIENTO DE AHOME.
Alejandrina García Hernández; Juan A. Miranda Arnold
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,
Enero – junio, 2016/Vol. 2016, Número 5 Edición Semestral
Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 100 – 112
ITmochis
Revista de Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
100
GOBIERNO ELECTRÓNICO: PROCESO E IMPLICACIONES DE SU
IMPLEMENTACIÓN. CASO DE ESTUDIO H. AYUNTAMIENTO DE AHOME
Alejandrina García-Hernández; Juan A. Miranda-Arnold
Resumen
La modernización del sector público, debido a su complejidad y dimensiones que la
componen, demanda una acción coordinada de sus integrantes que contribuyan a la mejora
de la administración pública; siendo el principal propósito de ésta investigación la de conocer
los efectos que causa en la ciudadanía el tener un gobierno electrónico en el ayuntamiento de
Ahome, y se desarrollará mediante una investigación de tipo mixta, con un estudio
descriptivo-explicativo, con el paradigma pos positivista, con el uso de un caso de estudio,
donde se puedan realizar comparaciones del antes y el después de ésta implementación, así
como el llegar a conocer los alcances de los servicios que acarrea ésta, y también el nivel de
transparencia de la gestión pública, participación ciudadana y la funcionalidad de los portales
del municipio.
Palabras clave: políticas públicas, gobernanza, participación ciudadana, transparencia.
Summary
Modernization of the public sector due to its complexity and dimensions that make it up,
demand coordinated action of its members to contribute to the improvement of public
administration; being the main purpose of this research is to know the effects it has on the
public to have an electronic government in the municipality of Ahome, and will be developed
through an investigation of mixed type, with a descriptive and explanatory study with the
post-positivist paradigm, using a case study, where they can make comparisons before and
after this implementation, as well as getting to know the scope of the services it carries it,
and also the level of transparency of public administration, participation citizen and
functionality of the portals of the municipality.
Key words: public politics, governance, citizen participation, transparency.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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INTRODUCCIÓN
Actualmente existen organizaciones como el Banco Interamericano de Desarrollo (BID) y
la Organización de los Estados Americanos (OEA) que financian y guían proyectos sobre la
adopción de las TIC´s en áreas clave del desarrollo, tales como: economía, salud, educación
y gobernanza en la región de América Latina y el Caribe. (Cumbre de las Américas, 2005).
También se consideraron en la IV Cumbre de las Américas en la Declaración de Mar de Plata,
5 de noviembre de 2005, que es de vital importancia “…reforzar las capacidades de los
empleados del sector público mediante el uso de herramientas innovadoras como los portales
de capacitación en línea para funcionarios públicos…Estas acciones permitirán proveer
preparación en múltiples niveles, contribuyendo de esta manera a mejorar las habilidades de
los servidores públicos y a reforzar la educación…”.
A finales de los años ochenta, los países miembros de la OCDE, conscientes de la crisis
progresiva del modelo burocrático de Administración Pública, propusieron abandonar la
noción de relación entre administrador y administrado para considerar que la Administración
es un servicio cuyo cliente es el público. Para ello sería imprescindible cambiar radicalmente
la cultura administrativa vigente de tal forma que la Administración Pública del futuro debía
ser una Administración receptiva en la medida en que fuera comprensible, respondiera a las
necesidades de los ciudadanos, fuera accesible y fomentase la participación activa (OCDE,
1987).
El avance tecnológico ha traído consigo cambios sociales, económicos y políticos, por lo que
la sociedad y el Estado han tenido que ir diseñando estrategias y políticas que permitan la
implementación de esos cambios, un ejemplo claro es la aparición de las Tecnologías de la
Información y las Comunicaciones TIC´s (Juan Carlos Abadía Campo, 2009).
Según (d-Alos-Moner, 2011), se plantea la oportunidad que representan las tecnologías de la
información y la comunicación para llevar a cabo reformas con profundidad en los
procedimientos administrativos. De no hacerlo, se corre el riesgo de “fosilizar” la
administración y realizar únicamente cambios superficiales que no contribuyen a la necesaria
mejora de la eficiencia y del servicio a empresas y ciudadanos. (d-Alos-Moner, 2011) .
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
102
La modernización del sector público, debido a su complejidad y dimensiones que la
componen, demanda una acción coordinada y un criterio unitario para que la totalidad de sus
integrantes contribuyan a la mejora de la administración pública en su conjunto.
Los servicios de los gobiernos municipales en México son ineficientes debido a la falta de
innovación en los procesos administrativos y su calidad en la atención del ciudadano. Hay
una urgencia por fortalecer la Infraestructura, equipamiento e Innovación tecnológica (e-
government), aunado a la capacitación de los trabajadores del municipio, en el uso de las
TIC´s.
OBJETIVOS
Objetivo General
Describir los efectos que tiene en la ciudadanía, de la implementación del gobierno
electrónico en el Municipio de Ahome en el período comprendido de 2014 al 2016.
Objetivos Específicos
Conocer los alcances de los servicios de gobierno electrónico del H. Ayuntamiento
de Ahome.
Describir las aplicaciones del gobierno electrónico en el municipio de Ahome.
Analizar los efectos del gobierno electrónico en la ciudadanía del Municipio de
Ahome.
JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
Los avances hacia la sociedad de la información han ampliado enormemente las posibilidades
de generación de conocimiento en materia de gestión por resultados, tanto de la información
que fluye desde el Estado hacia la sociedad como de la que lo hace en sentido inverso.
En este sentido, la pertinencia de esta investigación se centra en atender los siguientes
elementos:
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
103
El gobierno electrónico es una nueva forma de administración y servicios del H.
Ayuntamiento de Ahome.
No existe información sobre el impacto y los efectos, de la implementación del gobierno
electrónico.
La ONU y la OEA están promoviendo la incorporación de estudios en temas de políticas
públicas.
MARCO DE REFERENCIA
Gobierno electrónico
Según la Organización de los Estados Americanos, el gobierno electrónico puede definirse
como:
“El uso de las Tecnologías de la Información y la Comunicación por parte de las
instituciones de gobierno para: mejorar cualitativamente los servicios e información
ofrecidos a los ciudadanos, aumentar la eficiencia y eficacia de la gestión pública e
incrementar sustantivamente la transparencia del sector público y la participación
ciudadana” (OEA, “Introducción a la Formulación de Estrategias de Gobierno
Electrónico”, 2006)
En un sentido más amplio, el gobierno electrónico busca:
El uso y despliegue de las TIC siguiendo determinadas pautas, normas, experiencias y buenas
prácticas.
Proveer la oportunidad de plantear una nueva forma de hacer gobierno.
Orquestar y gestionar de forma coherente personas, tecnologías, normas, servicios, sistemas
y procesos propios del campo de dominio del Gobierno Electrónico, como de otros campos
que sean necesarios considerar.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
104
Se puede entender también al gobierno electrónico como, aquél que aprovecha las
tecnologías de la información y de las comunicaciones (TIC) para atender las demandas
ciudadanas, con lo cual impulsa a la sociedad de la información y el conocimiento, ya que
las acciones gubernamentales impactan numerosos aspectos de la vida ciudadana, como:
educación, salud, combate a la pobreza, protección ambiental, etcétera. Se debe tener
presente que el desarrollo de éste; algunas veces es más una cuestión política que de carácter
técnico.
Gartner Group, en el 2000 lo definió como: “...la optimización continua de la entrega de
servicios del gobierno, la participación ciudadana y la gobernanza, al transformar las
relaciones internas y externas a través de la tecnología, el Internet y los nuevos medios”. La
evolución del gobierno electrónico se hace en cuatro fases, según el modelo desarrollado por
el Grupo Gartner; el cual consiste en: presencia, interacción, transacción y transformación.
El concepto de gobierno electrónico, ha evolucionado con el tiempo; ya que la OCDE lo
definía como: “...la aplicación de tecnologías basadas en Internet para actividades
comerciales y no comerciales en el seno de las administraciones públicas” y, después, como:
“...el uso de las tecnologías de la información y la comunicación y particularmente el Internet,
como una herramienta para obtener un mejor gobierno”.
El Banco Mundial lo determina como: “...el uso de las tecnologías de información y
comunicaciones para mejorar la eficiencia, la efectividad, la transparencia y la rendición de
cuentas del gobierno...”
Actualmente el gobierno electrónico es una herramienta esencial en materia de gobierno, al
punto que ha obligado ―”a repensar organizaciones, responsabilidades, procesos de
negocios y acuerdos de colaboración y de cooperación dentro y entre los niveles de gobierno”
((OECD, 2008).
No obstante, según (Cardona, 2002 ) analizando la lista de definiciones acerca de gobierno
electrónico se puede concluir que el concepto del mismo engloba por lo menos los siguientes
elementos:
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
105
1. Está relacionado con la aplicación de las TIC.
2. Implica innovación en las relaciones internas y externas del gobierno con:
a. Otras agencias gubernamentales.
b. Sus propios empleados.
c. Las empresas.
d. El ciudadano.
3. Afecta la organización y función de gobierno en lo relativo a:
a. Acceso a la información.
b. Prestación de servicios.
c. Realización de trámites.
d. Participación ciudadana.
4. Busca optimizar el uso de los recursos para el logro de los objetivos gubernamentales.
5. Su implementación implica el paso por una serie de estados, no necesariamente
consecutivos.
6. Es un medio, no un fin en sí mismo.
Participación ciudadana
Participar es tomar parte en algo y formar parte de algo y, según la acepción latina, significa
también comunicar una noticia, es decir hacer partícipe a otros de algo propio. Al participar
pues según el significado etimológico hacemos o convertimos algo en propio al mismo
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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tiempo que nos hacemos parte de ello y dejamos a que otros ‘tomen parte’ también en ello.
El concepto pues tiene algo de individual y comunitario al mismo tiempo. Se puede tomar y
ser parte en y de una reunión, en y de un evento, en y de una organización, en y de una
empresa, en y de un proyecto. Participar significa pues al mismo tiempo tener (algo) y
pertenecer (ser parte). Tener y ser al mismo tiempo son dos aspectos que van unidos y que
se complementan, que se atraen, en la participación.
(Merino, 1997), considera que el participar, “tomar parte”, es la pertenencia a una
organización que reúne a más de una persona, por lo tanto, tiene un carácter social. Con esta
idea se da a entender la necesidad de la organización para que exista la posibilidad de la
participación. Es decir, el participar presupone la existencia de la organización, del medio o
grupo social que permite la agrupación de los que tienen algo que compartir, siendo ésta la
condición necesaria para la participación.
Aplicada esta concepción a los procesos de participación ciudadana concluimos que él o la
participante dejan de ser un observador, un externo-extraño, para convertirse en un
protagonista del proceso.
METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
Paradigma de investigación
Al hablar de un paradigma de investigación, se puede definir como el conjunto de normas y
creencias básicas que sirven de guía a la investigación, por lo tanto, al referirse al significado
de los paradigmas y las implicaciones que éstos tienen en la práctica educativa, no es una
tarea sencilla, ya que habría que discutir en principio qué entendemos por paradigma y la
manera como éstos se refleja en las prácticas educativas y en el que hacer de la investigación.
En dichas actividades subyace un sistema de creencias acerca de la realidad, de la relación
del que investiga con el objeto, de la naturaleza del conocimiento y las formas de proceder
para buscarlo y generarlo. Enmarcar estas ideas en un paradigma con frecuencia resulta una
tarea complicada, y dada la diversidad de acepciones que tiene el término paradigma, se hace
necesario adoptar una definición que sirva como punto de partida para este trabajo. Entonces
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
107
haciendo referencia a (Quinn Patton, 1990), quien define paradigma como: “... una forma de
ver el mundo, una perspectiva general, una manera de fragmentar la complejidad del mundo
real”, dicho esto, los paradigmas están enraizados en la socialización de los adeptos y de los
practicantes. Entonces para efectos de este estudio, se utilizará el paradigma postpositivista
es cualitativo, con una base teórica fenomenológica, naturalista, humanista o etnográfica, que
según (Guba, 1990) es una versión modificada del positivismo.
Estos nuevos planteamientos proceden fundamentalmente de la antropología, la etnografía,
el interaccionismo simbólico entre otros. En relación a la postura ontológica, el
postpositivismo responde que es crítico realista lo que significa que la realidad existe, pero
no puede ser completamente aprehendida. Esta es manejada por leyes naturales que pueden
ser comprendidas solamente en forma incompleta. De esto se desprende que, aunque existe
un mundo real manejado por causas naturales, es imposible para los humanos poder
percibirlo en su totalidad debido a que sus mecanismos intelectuales y sensoriales son
imperfectos.
También se tomará en cuenta la fenomenología debido a que se considera que las
experiencias personales relacionadas con el estudio, también forman parte importante de los
posibles hallazgos de ésta investigación.
Estrategia
El tipo de estudio será descriptivo/explicativo; descriptivo tomando en cuenta que la
investigación en ciencias sociales, se ocupa de la descripción de las características que
identifican los diferentes elementos y componentes, llevando a cabo un conocimiento de
mayor profundidad que el exploratorio, pudiendo así establecer características demográficas
de unidades investigadas, así como identificar formas de conducta y actitudes de las personas
que se encuentran en el universo de investigación, como lo puede ser en éste caso en
particular la preferencia del uso del portal de gobierno electrónico del municipio, para
realizar ciertos trámites, o el comportamiento social que existe en relación con la percepción
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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del nivel de transparencia en la gestión pública y también el poder establecer
comportamientos concretos, como el conocer el número de ciudadanos que hacen uso de los
portales del municipio de Ahome y también saber cuáles son los más utilizados y los motivos
que tiene la ciudadanía en ésta decisión.
Se dice también que el tipo de estudio será descriptivo, al proponer una identificación de
diversos elementos, como los son: la descripción de las aplicaciones, identificación de los
alcances de servicios, la identificación de elementos y características propias del gobierno
electrónico en el H. Ayuntamiento de Ahome y debido a que las técnicas específicas para
recolección de la información serán mediante la observación, entrevistas, cuestionarios e
informes de otras investigaciones y donde finalmente se recurrirá a codificar los resultados
de éstas, para su posterior análisis estadístico.
Será también un estudio de tipo explicativo debido a se propone mediante ésta investigación,
el llegar a generar conocimiento científico a través de la identificación y el análisis de las
causales, mismos que serán finalmente identificados como resultados.
La estrategia de investigación será estudio de caso; tomando en cuenta la definición según
(k. Yin, 2014), que dice el poder utilizar el estudio de caso cuando se cumplen tres
condiciones fundamentales: a. La primera y más importante condición para diferenciar el
estudio de caso entre varias estrategias de investigación es el tipo de interrogante de la
investigación, que menciona que donde se aborden las preguntas “cómo” y “por qué”
favorecen el uso de esta estrategia y tomando en cuenta que en esta investigación una de las
interrogantes que se plantean es conocer ¿cómo impacta la implementación del gobierno
electrónico en la ciudadanía?, por lo tanto, se cumple con esa premisa, b. El nivel de control
que un investigador tiene sobre los eventos relacionados con el comportamiento. c. El interés
en un fenómeno que se ha estudiado poco, es decir que sea un problema contemporáneo,
como es éste caso, donde el gobierno electrónico es un tema de actualidad a nivel global y
tomando en cuenta que no existen estudios en ésta temática en la región donde se planea
realizar la investigación.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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Por otra parte, los tipos de estudio de caso se distinguen por diferentes criterios como lo son
el tamaño, su objetivo, complejidad, intereses que implica y por el tipo de intervención por
parte del investigador en el proceso investigativo. En el caso de esta propuesta de
investigación en particular, como se trata de la exploración de nuevas prácticas, se realizará
el estudio con un solo caso, estudiando el proceso y las implicaciones del gobierno
electrónico; o sea los efectos que ha tenido en la ciudadanía del municipio de Ahome, del
gobierno electrónico en el período comprendido del 2014 al 2016, por considerar el antes y
el después de la implementación de éste.
Técnicas de recolección
La observación según (Mendez A., 2009), es una técnica antiquísima, donde a través de sus
sentidos el hombre capta la realidad que lo rodea, que luego organiza intelectualmente, y se
define como el uso sistemático de los sentidos, en la búsqueda de los datos que se necesitan
para resolver un problema de investigación. Es a través de ésta que se podrá conocer la
realidad y permitir definir previamente los datos más importantes que deben recogerse para
tener relación directa con el problema de investigación, también se echara mano de las
encuestas y entrevistas.
Unidad de Análisis
Partiendo del Estado de Sinaloa, que tiene en su división municipal 18 municipios, con una
totalidad de 2 966 321 habitantes, se tomará para este estudio en cuenta solamente al
municipio de Ahome, como unidad de análisis; quien al 2015 contaba con una población de
449,215 habitantes, según el INEGI, donde se pretende obtener la muestra a partir de un
muestreo aleatorio estratificado proporcional, que viene siendo una técnica de muestreo
probabilístico, en donde el investigador divide a toda la población en diferentes subgrupos o
estratos; después se selecciona aleatoriamente a los sujetos finales de los diferentes estratos
en forma proporcional.
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Tomando en cuenta que los estratos más comúnmente utilizados son: la edad, el género, el
nivel socioeconómico, la religión, la nacionalidad y el nivel de estudios alcanzado; en éste
caso se tomará en cuenta el nivel socioeconómico de la ciudadanía, debido a la creencia de
ser factor determinante en el uso del gobierno electrónico.
RESULTADOS ESPERADOS
Al finalizar la investigación se espera poder conocer los alcances de los servicios de gobierno
electrónico del H. Ayuntamiento de Ahome y poder describir ampliamente las aplicaciones
del gobierno electrónico en el municipio de Ahome que existan hasta ese entonces, tomando
en cuenta que el gobierno y los portales se incrementan en número y cantidad de servicios
ofrecidos, así mismo se tratará de tener un análisis de los efectos del gobierno electrónico en
la ciudadanía del Municipio de Ahome.
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ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
Instituto Tecnológico de Los Mochis
ISSN: En trámite
México
2016
TEORÍAS: ANGLOSAJONA Y LA DE LOS DISTRITOS INDUSTRIALES COMO
PUNTO DE PARTIDA PARA ESTUDIAR A LOS CLÚSTER.
Olga Tapia López
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,
Enero – junio, 2016/Vol. 2016, Número 5 Edición Semestral
Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 114 – 133
ITmochis
Revista de Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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TEORÍAS: ANGLOSAJONA Y LA DE LOS DISTRITOS INDUSTRIALES COMO
PUNTO DE PARTIDA PARA ESTUDIAR A LOS CLÚSTER.
Olga Tapia-López
INTRODUCCIÓN.
La aparición de nuevos mercados ha cambiado en gran medida la actividad empresarial; en
virtud del impacto que ha tenido la globalización en los procesos económico, tecnológico,
político y cultural a escala mundial que consisten en la creciente comunicación e
interdependencia entre los distintos países del mundo uniendo sus mercados, sociedades y
culturas, a través de una serie de transformaciones sociales, económicas y políticas que les
dan un carácter global. La globalización ha sido identificada como un proceso en el que se
han abierto puertas a la revolución informática, llegando a un nivel considerable de
liberalización y democratización en su cultura política, en su ordenamiento jurídico y
económico nacional, y en sus relaciones internacionales.
Estas transformaciones radicales han dado lugar a una modificación en el tejido económico,
reestructuraciones, fusiones, y reubicaciones de alto impacto. La apertura y los cambios en
los mercados han sido sin duda elementos importante en términos de crecimiento económico
y financiero, sino también una fuente de preocupación por parte de la sociedad civil.
Al generalizarse la globalización en las economías, las regiones experimentaron cambios
profundos para adecuarse a los avances tecnológicos y a las nuevas estrategias de segmentar
los procesos de producción que han modificado la competitividad de las empresas. Estas
transformaciones condujeron a nuevas formas de organización económica y empresarial para
enfrentar la competencia, lo cual condujo a la formación del clúster, los cuales impactan de
manera importante en el desarrollo regional.
El desarrollo regional viene a conjugar las necesidades de sensibilizar a todos los
involucrados en el proceso, sobre la interdisciplinariedad del mismo, a visualizar la
integración de las actividades económicas como una alternativa para completar los eslabones
de las etapas de la producción, comercialización, consumo y distribución de la riqueza
generada por la misma economía. A reconocer también la necesidad de coherencia entre las
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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políticas, las estrategias y los proyectos y que éstos redunden en visibles mejorías en la
calidad de vida de la gente. Es en este sentido que actualmente se habla del desarrollo de las
localidades en donde la participación de la gente es fundamental, y en donde la innovación
penetra hasta en el ámbito de la gestión entre los actores principales. Dado que parte de la
vía del desarrollo se encuentra en la reestructuración productiva, las constituciones de clúster
ofrecen una alternativa para el crecimiento del aparato productivo y el logro del desarrollo,
una forma de organización económica y empresarial para enfrentar la competencia, que
simboliza el desarrollo regional.
El objetivo de este trabajo es hacer una revisión de dos corrientes teóricas: la anglosajona y
la de los distritos industriales como punto de partida para el estudio de los clúster.
CONCEPTO DE CLÚSTER.
Con la finalidad de contextualizar iniciaremos con la definición del término clúster es una
palabra en inglés para nombrar a los agrupamientos geográficos de empresas, desarrollado
por el Dr. Michael Porter de la Universidad de Harvard y que comúnmente se define como
“Un grupo geográficamente próximo de compañías interconectadas e instituciones asociadas,
en un campo particular, vinculadas por características comunes y complementarias.
Incluyendo compañías de productos finales o servicios, proveedores, instituciones
financieras y empresas en industrias conexas” (Porter, 1998,78).
Es un grupo de empresas de una línea similar de negocios que colaboran para mejorar la
competitividad. Las compañías dentro de un clúster se reúnen para aumentar la eficiencia y
la innovación al interior de esa industria, impulsando al mismo tiempo la economía de su
región.
La clusterización también complementa las estrategias de desarrollo económico de los
organismos intermedios, consejos y cámaras empresariales y de las organizaciones e
instituciones de desarrollo económico y apoya a las empresas dentro del clúster, a identificar
las necesidades de mano de obra, de tecnología y las estrategias de mercado, entre otras,
manteniendo una visión integral del desarrollo sostenible.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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Los clúster pueden tomar varias formas, dependiendo de su profundidad y complejidad, pero
deben incluir empresas con productos finales o empresas de servicios; proveedores de
insumos especializados, componentes, maquinaria y servicios; instituciones financieras y
empresas en industrias relacionadas.
Los clúster usualmente incluyen empresas a lo largo de la cadena de valor tales como canales
de distribución o clientes, productores de bienes complementarios, proveedores de
infraestructura especializada, instituciones privadas y de gobierno que ofrezcan capacitación
especializada, información, investigación y soporte técnico y agencias que establezcan
estándares.
El término clúster fue enriquecida por otros autores que introdujeron nuevos conceptos. Así,
Pietrobelli y Rabellotti (2004) mencionan que las firmas localizadas dentro de los
aglomerados logran una eficiencia colectiva ya que juntas generan economías externas y
llevan a cabo acciones conjuntas. Asimismo, Gómez Minujín (2005) al estudiar los clúster
identificó dos corrientes teóricas: la anglosajona y la de los distritos industriales, basándose
para esta última en la experiencia italiana de las décadas del ´70 y ´80.
De acuerdo con los estudios acerca de la fuente de “las ventajas competitivas de las naciones”
realizados por Porter (1991), estos han revelado que las empresas de clase mundial tienden a
concentrarse en pequeñas áreas geográficas, específicas para cada tipo de industria. Estas
concentraciones de compañías interrelacionadas se han llegado a denominar clúster (en
inglés, racimos, cúmulos o aglomerados); en ocasiones también llamados conglomerados.
TEORÍAS: ANGLOSAJONA Y LA DE LOS DISTRITOS INDUSTRIALES.
Para entender el funcionamiento de la metodología de las cadenas productivas o clúster es
importante considerar sus bases teóricas. Algunas de estas bases, parten de la ciencia
económica desde la época de los clásicos. Entre éstas podemos citar a la la teoría de los
distritos industriales de A. Weber (1909), teoría de la localización de W. Christaller (1935),
la teoría de los polos industriales de F. Perroux (1955), la teoría de los encadenamientos hacia
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adelante y hacia atrás de A. Hirschman (1981); clasificadas en las teorías de la corriente
anglosajona.
Los elementos propuestos en la Teoría de los distritos industriales de Alfred Weber (1909),
hace referencia a los factores de localización general y especial. Los generales son la renta,
el transporte y el trabajo; en tanto los especiales están integrados por factores como, por
ejemplo, el riesgo de ciertas estructuras productivas para favorecer la ubicación fabril. De
acuerdo a la distribución de estos factores, en el territorio se podrían generar procesos de
aglomeración o de des aglomeración.
Las industrias tienden a localizarse cerca de las aglomeraciones porque en ellas se maximizan
las economías de escalas y se producen externalidades positivas. El concepto de economías
externas o externalidades fue introducido por primera vez por Alfred Marshall en su libro
Principios de Economía. En esta obra Marshall (1931) sostiene que la aglomeración de
empresas puede generar economías internas y externas, las cuales derivan en una mayor
productividad y competitividad. Mientras que las economías internas dependen de la
organización y especialización del trabajo de la empresa, las economías externas, en cambio,
abarcan las relaciones entre la compañía y el sector industrial al que pertenecen.
Precisamente, las economías externas más comunes son la creación de un mercado de mano
de obra calificada, la creación de un mercado de insumos (maquinaria e insumos
especializados), mayor ingreso a los mercados que favorezcan el acceso a conocimientos
especializados y la rápida difusión de la información
La idea básica de la teoría de los lugares centrales de Christaller (Gutiérrez, 1993) se basa en
que los asentamientos no aparecen de manera desordenada sobre el espacio, sino que existe
un principio que regula esas distribuciones. Los conceptos fundamentales de esta teoría son:
Lugares centrales: núcleo de población que ofrece bienes y servicios, especializados en
mayor o menor medida, a un área mucho más amplia que la ocupada por él mismo.
Bienes o servicio centrales: son aquellos que se caracterizan por tener cierto grado de
especialización y ser ofertados en determinados núcleos (lugares centrales).
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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Región complementaria: también conocida como área de influencia, es el área abastecida de
bienes y servicios centrales por un mismo lugar central.
“Este enfoque hace énfasis en el peso relativo del costo de transporte sobre el costo final, lo
que explicaría por qué algunas actividades suelen ubicarse preferentemente cerca de los
recursos naturales, otras se localizan cerca de los mercados que van a abastecer, en tanto que
otras pueden establecerse en cualquier lugar. Menos conocido, pero de creciente importancia,
es que este enfoque subraya asimismo las interdependencias de la materia prima y el producto
procesado y también los subproductos, que hacen más fácil coordinar sus movimientos en
una sola ubicación” (Ramos,1999,34).
Weber, por su parte señala que la localización de industrias tiende a ser inducidas a las
aglomeraciones dado que en ellas se maximiza las economías de escala y las externalidades:
por los salarios diferenciales entre regiones y por la presencia en la región de insumos no
materiales que actúan como apoyo a la producción, como servicios especializados,
información y asesorías (Polése, 1998).
Marshall (Ekelund et. al.,1992) amplía este punto al sostener que la aglomeración de
empresas puede generar economías internas y externas, las cuales derivan en una mayor
productividad y competitividad. Por lo cual trata de determinar los efectos de los factores
externos en ubicaciones industriales especializadas que, de acuerdo con este enfoque,
explicarían el éxito de los llamados "distritos industriales".
Menciona que las economías internas son aquellas que dependen de la organización y de la
eficiencia de las empresas. Por lo que un aumento de la producción surge como efecto de la
división del trabajo y del mejor empleo de la maquinaria de la empresa. Las economías
externas, por otro lado, son aquellas que dependen del desarrollo general del sector industrial;
son economías de producción externas a la empresa, pero internas al sector. Marshall vinculó
las economías externas a la localización de la industria. De hecho, menciona algunas
economías externas derivadas de la concentración de empresas en un lugar determinado
(Ekelund et. al., 1992). Estas son:
Mejor información y cualificación.
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Disponibilidad de mano de obra calificada.
Uso de la maquinaria especializada.
“La industria localizada, proporciona un mercado ordenado y constante del trabajo
cualificado y especializado. A medida que la industria crece, la disponibilidad de mano de
obra especializada aumenta y se intensifica. Menciona que el crecimiento de industrias
subsidiarias y secundarias generan economías externas para las empresas de la industria”
(Ekelund, 1992,410).
Del planteamiento de economías internas y externas, se deriva un interesante término el cual
se refiere a la existencia de externalidades. En efecto, la intensa interacción de industrias en
una región genera derrames tecnológicos y economías externas y de escala para el conjunto
de empresas, las cuales no tendrían la misma influencia si cada empresa interactuará con las
otras a gran distancia.
Una teoría más, que hace referencia a los encadenamientos productivos, es la de los polos
industriales desarrollada por Francois Perroux. La contribución de esta teoría consiste en el
análisis a sistemas de centros urbanos o complejos industriales interdependientes. Se sustenta
en el hecho de que el crecimiento no aparece en todas partes y al mismo tiempo, sino que se
presenta en polo o puntos de crecimiento específicos. Actualmente se le denomina teoría de
los polos de crecimiento, y se basa en la existencia de poderosas unidades económicas que
ejercen una gran influencia sobre el ambiente económico. Estas unidades dominantes pueden
ser una empresa, una industria, un complejo industrial, cualquier grupo social o económico;
o también un país o conjunto de países. Perroux (1993) nombra a estas, unidad motriz, y
define al polo de crecimiento como “Una unidad motriz en un determinado medio
económico”.
Un polo de desarrollo es una unidad económica motriz o un conjunto formado por esas
unidades. Una unidad simple o compleja, una empresa, una industria o una combinación de
industrias es motriz cuando ejerce un efecto de atracción (dominación) sobre las demás
unidades relacionadas con ella” (Tolosa, 1980).
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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Los efectos de un polo sobre la estructura productiva pueden clasificarse como: efectos de
aglomeración, por las economías de escala y de localización; y efectos técnicos, generados
por los efectos técnicos hacia delante y hacia atrás en las industrias complementarias y
satélites. Perroux menciona otras definiciones para comprender mejor el concepto anterior,
algunos son:
Zona de desarrollo: es una combinación de industrias motrices, complementarias y satélites,
y hace referencia a la interacción de diversos polos.
Eje de desarrollo: denota una orientación principal y estable de tráfico para servicios,
productos y capitales.
Los puntos de desarrollo: este incluye polos de desarrollo, zonas de desarrollo y ejes de
desarrollo.
El desarrollo de estos polos de crecimiento está muy relacionado con las aglomeraciones
urbanas, debido a la intensificación de las actividades y a la proximidad de factores
productivos, como la mano de obra calificada, entre otros.
Ahora hablaremos de la teoría de los encadenamientos hacia delante y hacia atrás es también
conocida como la teoría de los eslabonamientos anteriores y posteriores de Hirschman. Lo
que se intenta, mediante el concepto de vínculos hacia atrás y adelante, es hacer énfasis en
aquellas industrias que tienen nexos con muchas otras. Por cierto, cabe mencionar que
Hirschman (1981) considera que, toda actividad está eslabonada unas con otras. Por lo que
estos encadenamientos adquieren mayor significado cuando una inversión atrae o hace
rentable otra en la misma región. De hecho, cuando la realización de una inversión hace
rentable la realización de una segunda inversión, la toma de decisiones en forma coordinada
asegura la rentabilidad de cada una de las inversiones.
De esta forma Albert Hirschman menciona que los enlaces, vínculos o eslabonamientos hacia
delante y hacia atrás, surgen como una “secuencia de características, más o menos
imperativa, de decisiones de inversión que ocurren en el curso del desarrollo económico. Por
lo que la importancia de estos eslabonamientos se deriva de que las decisiones de inversión
son relevantes no sólo por su contribución inmediata a la producción sino también por el
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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impulso que tales decisiones, probablemente, inspiran hacia nuevas inversiones, a causa de
sus eslabonamientos” (Furio-Blasco, 1998,33).
“El efecto de eslabonamiento anterior, se refiere a que toda actividad económica se
abastecerá de los insumos necesarios, que genera la actividad primaria. También se le conoce
como Insumo-abastecimiento.
El efecto de eslabonamiento posterior se refiere a que una actividad utilizará su producción
como insumo en alguna actividad relacionada. También se le conoce como producción-
utilización” (Hirschman, 1981,106).
Hasta este punto es importante tener en cuenta que, en general, las actividades productivas a
las que Hirschman hace referencia, son principalmente aquellas relacionadas con la industria
y la transformación.
“Los encadenamientos surgidos de este enfoque dependen tanto de factores de demanda (la
demanda derivada de insumos y factores) como de su relación con factores tecnológicos y
productivos (el tamaño óptimo de planta). Asimismo, el desarrollo de los encadenamientos
hacia adelante dependen en forma importante de la similitud tecnológica entre la actividad
extractiva y la de procesamiento” (Ramos, 1999,36).
Hirschman (1981), menciona que la forma en que se dan las relaciones o eslabonamientos
entre las distintas industrias depende en gran medida del tamaño de estas, generándose de
esta manera industrias “satélites”. Las características de tales industrias son que:
Presentan fuertes ventajas de localización en vista de su proximidad a la
industria maestra.
Utiliza como insumo principal un producto o subproducto de la industria
maestra.
Su tamaño económico es menor que el de la industria maestra
La metodología propuesta por Porter (1997a) para visualizar o identificar las partes
constituyentes de un clúster o aglomerado: consiste en primer lugar en comenzar con una
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empresa grande o concentración de empresas similares y se mira hacia arriba y hacia
abajo, en la cadena vertical de empresas e instituciones. Quizá el antecedente más
importante de este primer paso se encuentre en la concepción de la cadena de valor que hace
el mismo autor en su libro “Ventaja Competitiva” (1997b), como una forma sistemática de
examinar todas las actividades que una empresa desempeña y cómo interactúan. Así la
cadena de valor de las empresas consiste en un sistema interdependiente, tanto al interior de
las mismas como con relación a las empresas proveedoras, los canales de distribución y el
consumidor final.
El siguiente paso propuesto es buscar, horizontalmente, industrias que pasan por
canales comunes o que crean productos y servicios complementarios para cualquiera
de éstos. Las cadenas horizontales se identifican porque emplean insumos especializados
similares, tecnologías semejantes o porque tienen otros nexos en el lado de la oferta. Según
menciona el mismo Porter (1991) en teoría todas las funciones que se espera que realice una
empresa, podrían ser desempeñadas por un consorcio de entidades económicas
independientes, esta afirmación demuestra que la división y especialización del trabajo es un
factor determinante en esta teoría. La mayor parte de los integrantes de un aglomerado no
son competidores directos, sino que atienden diferentes segmentos de industrias. Sin
embargo, comparten muchas necesidades, oportunidades, restricciones y obstáculos a la
productividad comunes (Porter, 1997a).
Después que se identifican las industrias y las empresas de un aglomerado, el siguiente paso
es buscar instituciones especializadas que brinden destrezas, tecnología, información, capital
o infraestructura, así como cuerpos colectivos que agrupen integrantes del aglomerado. El
paso final es buscar los organismos gubernamentales y otros entes reguladores que influyan,
significativamente, en los participantes del aglomerado.
Porter (1991) señala que son las empresas y no las naciones quienes compiten en los
mercados internacionales, por lo que se debe comprender, de qué forma las empresas crean
y mantiene las ventajas competitivas.
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Quizá por esta razón Porter (1997a) señala que los aglomerados ocurren en economías, tanto
avanzadas como en vías de desarrollo, aunque los aglomerados de las economías avanzadas
tienden a estar mucho más desarrollados. Al mencionar lo anterior, el autor parece sostener
que los encadenamientos productivos son una característica fundamental de economías
desarrolladas o exitosas.
Por otra parte, el modelo del diamante de la competitividad de Porter (1991) sostiene que la
diversidad e intensidad de las relaciones funcionales entre empresas explican la formación
de un complejo productivo y su grado de madurez. Estas relaciones se refieren a los cuatro
puntos del "diamante", es decir: a) de las condiciones de los factores, b) de las condiciones
de la demanda, c) de los factores conexos y de apoyo y d) de la estrategia, estructura y
rivalidad de la empresa. Es importante anexar, e) el papel del gobierno y f) el papel del
azar. Esto quiere decir que el potencial de competitividad de un “encadenamiento” está
determinado por estos seis factores y sus interrelaciones.
De acuerdo con Porter (1999) la eficiencia del conjunto del agrupamiento es mayor en
comparación a la de cada empresa aisladamente por las externalidades que genera cada
empresa para las demás; es decir, la acción de cada empresa genera beneficios tanto para sí
como para las demás empresas del complejo, por las siguientes razones:
1. La concentración de empresas en una región atrae más clientes, provocando que el
mercado se amplíe para todas, más allá de lo que sería el caso si cada una estuviese operando
aisladamente.
2. La fuerte competencia inducida por esta concentración de empresas genera una mayor
especialización y división de trabajo, y, por ende, una mayor productividad.
3. La fuerte interacción entre productores, proveedores y usuarios facilita e induce un mayor
aprendizaje productivo, tecnológico y de comercialización.
4. Las repetidas transacciones en proximidad con los mismos agentes económicos genera
mayor confianza y reputación; lo que redunda en menores costos de transacción.
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5. La existencia del agrupamiento, facilita la acción colectiva del conjunto para lograr metas
comunes (comercialización internacional, capacitación, centros de seguimiento y desarrollo
tecnológico, campañas de normas de calidad, entre otros).
Cabe resaltar que a través de la Metodología de clúster propuesto por Porter (1997b), se
busca entender el nivel actual de competitividad de los sectores involucrados con relación a
la región y a la globalización. Asimismo, busca identificar acciones específicas, las cuales
permitirán al encadenamiento realizar negocios rentables de beneficio para todos los actores
de las cadenas productivas, incrementar el empleo y posicionarse en mercados nacionales e
internacionales con productos de mayor calidad.
Es importante considerar que la competitividad desde el punto de vista del desarrollo regional
debe verse como un proceso que implica, además de la innovación tecnológica, la innovación
gerencial y organizacional, y que, si bien todo esto se desarrolla en el interior de las empresas,
es decir a nivel microeconómico, el hecho es que los efectos de este proceso tienen un gran
impacto en las economías locales.
Esto puede entenderse cuando la articulación empresarial, surgida por efecto de la innovación
gerencial, permite la conformación de clúster (agrupamientos de empresas) dentro de la
actividad productiva de la cual se trate; generando beneficios a la economía local, como por
ejemplo mayores ingresos, incremento en el nivel educativo, de capacitación, mejoras en las
gestiones entre sectores y en general mejores condiciones de trabajo y bienestar, lo cual lleva
al desarrollo regional.
No hay que olvidar que un clúster o encadenamiento, en cualquier sentido, incluye todas las
empresas y organizaciones que ayudan a hacer a una región ser más competitivo. Esto
comprende proveedores de componentes, maquinaria y servicios, educación y capacitación,
y los creadores y desarrolladores de infraestructura especializada, entre otros.
El entorno idóneo para hacer negocios, crear empresas, generar empleos es fundamental en
estos espacios. El primer paso para el diseño de estrategias y proyectos que conduzcan al
desarrollo comienza con el diagnóstico del entorno local. “Para el análisis de los factores
determinantes de la competitividad microeconómica es fundamental contar con un clima de
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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negocios que permita promover mejoras en la productividad de las empresas y crear las
condiciones para soportar un crecimiento sostenido de la misma” (Doryan et. al., 1999,4)
Por lo tanto, el entorno es un elemento fundamental en la conformación de encadenamientos
productivos, por ejemplo, la infraestructura, las facilidades de financiamiento e inversión
(tasas de interés, impuestos, entre otros). Esto refuerza la afirmación de que a pesar de que
el estudio de encadenamientos se realiza a nivel microeconómico, los impactos de éste se
reflejan a nivel macroeconómico. Sin embargo, es necesario, además de los dos niveles
anteriores, el nivel Meso económico, es decir que exista la interrelación entre el sector
público y el privado, el cual permita acordar el desarrollo del entorno favorecedor, mediante
la posibilidad de acceso a información, capacitación y financiamiento a las empresas locales,
principalmente las micro, pequeñas y medianas(Albulquerque,1999).
Por lo tanto, debemos entender por encadenamiento productivo, el significado que Joseph
Ramos (1999,30). le da a éste: “Concentración sectorial y/o geográfica de empresas que se
desempeñan en las mismas actividades o en actividades estrechamente relacionadas —tanto
hacia atrás, hacia los proveedores de insumos y equipos, como hacia adelante y hacia los
lados, hacia industrias procesadoras y usuarias así como a servicios y actividades
estrechamente relacionadas— con importantes economías externas, de aglomeración y
especialización (por la presencia de productores, proveedores y mano de obra especializada
y de servicios anexos específicos al sector) y con la posibilidad de llevar a cabo una acción
conjunta en búsqueda de eficiencia colectiva”.
Ahora revisaremos las principales teorías de la corriente de los distritos industriales y sus
primeros promotores Pietrobelli y Rabellotti (2004) son los autores más destacados que
desarrollaron esta corriente. Ellos señalan que el modelo italiano se construyó a partir del
intercambio de bienes, personas y servicios (tanto por medio de mecanismos de mercado
como fuera de este) entre PyMEs concentradas geográficamente y especializadas
sectorialmente. Estas firmas tenían antecedentes culturales y sociales comunes que
facilitaron la consolidación de códigos de conducta. A su vez, esta interrelación fue también
apoyada por agentes económicos y una red de instituciones locales.
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El estudio de clúster ha sido abordado en profundidad por países como Italia y España que
tienen varias décadas impulsando su conformación y desarrollo. Estos estudios derivaron en
la elaboración de diferentes modelos, tales como el modelo de eficiencia colectiva, el
modelo de las cadenas de valor globales y el modelo de STRELNET.
Iniciaremos con el modelo de eficiencia colectiva que es consecuencia de la interacción entre
los diferentes actores de un aglomerado productivo (AP) surgen tres tipos de relaciones:
empresa-empresa, institución-institución e instituciones-empresas.
Las relaciones de cooperación entre las empresas mediante el análisis de la eficiencia
colectiva, integrada por dos mecanismos, a saber: las externalidades y las acciones
conjuntas; que a continuación se definen:
Externalidades: se producen cuando el bienestar de un agente económico se ve afectado
por la acción de otro agente económico. Son los beneficios derivados de las acciones
colectivas. Las externalidades se basan principalmente en las economías externas definidas
por Marshall (1931), las mismas contemplan:
- Mercado de recursos humanos calificados: la existencia de un grupo de trabajadores con
conocimientos especializados es una importante ventaja competitiva en la mayoría de los
sectores industriales porque el conocimiento de los trabajadores tiene un impacto
significativo en la calidad de los productos. Así pues, la especialización local de los
trabajadores es una de las principales fuentes de aprendizaje colectivo a nivel del clúster ya
que la mayoría de los conocimientos en estos sectores son tácitos, es decir, se basan en la
experiencia.
- Disponibilidad de insumos: la agrupación de empresas da lugar a una especialización local
en la oferta de insumos y servicios. La concentración de empresas con similares necesidades
de insumo favorece la concentración de proveedores de materias primas y se incrementa la
competencia entre ellos. Las empresas que integran un clúster, en general, se benefician de
la reducción en las transacciones y en los costos de transporte, así como de la posibilidad de
mantener menores inventarios.
- Acceso a la información: las agrupaciones también facilitan la difusión de información y
conocimientos especializados, favoreciendo su circulación de manera sencilla, informal y
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
127
rápida entre los productores, comerciantes, proveedores y prestadores de servicios
especializados relacionados con el aglomerado. Este tipo de economía externa es
especialmente importante para las PyMEs, empresas que en general manifiestan dificultades
para costear estudios de mercados, rara vez participan en jornadas o congresos en el exterior,
y no suelen contar con potentes bases de datos. La difusión de la información en general tiene
lugar a través de canales informales, facilitada por la cohesión social dentro del clúster.
- Acceso a mercados: la agrupación de productores en estrecha proximidad geográfica
también favorece el acceso a los mercados.
• Acción conjunta: se genera cuando las empresas cooperan o combinan fuerzas a través de
asociaciones de negocios. Pietrobelli y Rabellotti (2004:4) señalan que esta acción conjunta
(joint action) puede tomar diferentes formas:
- La acción conjunta dentro de los vínculos verticales (encadenamientos “hacia delante” y
“hacia atrás”) incluye, por un lado, las relaciones hacia atrás con los proveedores y
subcontratistas y, por otro lado, el avance en las relaciones con los comerciantes y
compradores.
- La acción conjunta dentro de los vínculos bilaterales horizontales (encadenamientos
horizontales) entre dos o más productores locales, comprende la comercialización conjunta
de productos, la compra conjunta de insumos para el intercambio, el uso común de equipos
especializados, el desarrollo conjunto de productos y el intercambio de conocimientos y de
información sobre el mercado.
- La acción conjunta dentro de los vínculos multilaterales (encadenamientos multilaterales)
suele producirse entre un gran número de productores locales a través de las instituciones.
Esta acción alcanza la cooperación en las asociaciones empresariales y centros de servicios
de desarrollo empresarial.
El segundo modelo que abordaremos es el de las cadenas de valor globales que según
Pietrobelli y Rabellotti (2004) reconocen la importancia de las economías externas locales,
pero sostienen que éstas no son suficientes para explicar el crecimiento y la competitividad
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
128
de las firmas localizadas en clúster: es necesaria la acción deliberada de las empresas y de
otros actores como los gobiernos, organizaciones de cooperación, instituciones de
investigación, o sea, actores no empresariales. En consecuencia, estos autores definieron
nuevos conceptos que aportaron una mayor comprensión de las relaciones entre las firmas
locales y los principales actores no empresariales. Los conceptos o elementos que forman la
base del modelo son los siguientes:
Cadenas de valor: se refiere a cada una de las etapas de un proceso productivo, desde la
transformación de la materia prima hasta la obtención del producto final. La elaboración de
un producto o la prestación de un servicio involucran una cadena de actividades que en
general son realizadas por distintas empresas en diferentes lugares. A su vez, cada actividad
agrega valor al producto o servicio, por lo cual resulta interesante examinar la naturaleza de
las relaciones entre los distintos actores que forman parte de esta cadena de valor. En este
sentido, el concepto de governance es fundamental para el análisis de estas relaciones.
Governance: se vincula con la organización del clúster y hace referencia a la forma en
que se gobiernan las relaciones entre los actores y segmentos productivos involucrados en
una misma cadena de valor. Este concepto alude a una noción del Estado más pluralista, en
la cual éste aparece como un actor más de esta relación horizontal, con el propósito de
promover y contribuir a la interdependencia y complementariedad de las relaciones dentro
del clúster.
Afirman que la governance de un aglomerado comprende las relaciones entre las empresas y
las instituciones que establecen acciones de coordinación por fuera del mercado que abarca
las actividades de la cadena de valor. Esta coordinación puede ocurrir a través de relaciones
de mercado o de no mercado. En este último caso se distinguen tres tipos: redes (cuando
cooperan empresas con el mismo nivel de poder), semi-jerárquicas (ocurre entre empresas
legalmente independientes en las cuales una queda subordinada a la otra) y jerárquicas (tiene
lugar cuando una empresa es propiedad de otra empresa extrerna).
En cambio, en las relaciones de mercado, es éste el que regula las interacciones y los procesos
de decisión: el comprador y el proveedor no necesitan colaborar en la definición del producto,
bien porque se trata de un producto estándar o porque el proveedor lo define sin tener en
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
129
cuenta a las preferencias de los consumidores finales. Otros autores no consideran a este tipo
de cadena como una forma de governance.
Upgrading: definen el término “upgrading” como actualización, modernización e
innovación para aumentar el valor agregado. Distinguen cuatro tipos: de proceso (la
transformación más eficiente de los insumos en productos terminados ocurre mediante la
reorganización del sistema de producción o por la introducción de tecnología superior), de
productos (cuando se avanza en líneas de producto más sofisticadas en términos de valores
unitarios, adopción de nuevos materiales, incorporación de un mayor contenido de diseño o
por la elaboración de nuevos productos), funcional (se agregan nuevas funciones o servicios
productivos a la cadena de valor), intersectorial (se toma la experiencia de un sector
industrial y se aplica en otro).
Luego, Dini et alia (2007), a consecuencia de la investigación llevada a cabo en proyectos
de integración productiva, sugiere un nuevo tipo de upgrading denominado “la innovación
en la mentalidad de los actores”. Esta categoría incorpora a los cambios significativos que
puedan producirse en la visión, el discurso, la opinión o la actitud de los actores, fruto de su
articulación en el proyecto asociativo.
Conocimiento tácito: se trata del conocimiento que está incorporado en las personas. Es,
básicamente, la experiencia adquirida a través de la acción. La vinculación entre los distintos
actores de un cluster favorece su transferencia para su transformación en conocimiento
explícito, o sea, el conocimiento que está disponible en libros, bases de datos u otros medios
de comunicación. Ciertamente, una de las tareas más difíciles dentro de una organización es
la conversión del conocimiento tácito en explícito.
Otro modelo es el de STRELNET (Structural Relationship Network) fue desarrollado por
el clúster del Conocimiento de la Comunidad Valenciana de la Universidad Politécnica de
Valencia. Se trata de un modelo metodológico de análisis y dinamización de clúster en
territorios que presenten un potencial de desarrollo competitivo. Se basa en una Matriz
Estructural de Relaciones (MER) que permite estudiar las relaciones existentes en el clúster
entre los principales agentes del mismo para cuestiones críticas como tecnología, innovación,
formación, etc. El objetivo es valerse de una herramienta analítica para diseñar una estrategia
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
130
de gestión del conocimiento territorial que permita mejorar las condiciones competitivas
del aglomerado. Esta matriz se utiliza para estudiar la formación de un complejo productivo
y fue aplicada al clúster textil industrial de Valencia en España.
Tanto los gobiernos de España como Italia han sido pioneros en la implementación de
políticas que favorezcan el desarrollo de las PyMEs locales. Surgió así durante los años 1950
a 1970 en la región Emilia-Romagna un modelo de desarrollo económico y social conocido
como el “Modelo de Emilia”. Esta región de Italia se caracteriza por un tejido industrial
diversificado que cuenta con la presencia de varios clúster integrados por PyMEs. La
experiencia internacional (exitosa) da muestra que numerosas regiones del mundo han
implementado la dinámica competencia-cooperación como estrategia de desarrollo regional.
CONCLUSIONES.
En la medida en que la conformación de clúster es la consumación de un conjunto de
actividades relacionadas, cuya eficiencia y competitividad depende de la acción colectiva de
actores privados, públicos y sociales, constituye hoy una alternativa de importancia creciente
en la economía de la región y depende para su desarrollo de una adecuada gestión de los
agentes económicos sobre el aprovechamiento de los recursos naturales.
En tal sentido, la conformación de clúster permite la articulación de las actividades
productivas y de la participación de la población en el diseño de su desarrollo, condición
fundamental para el logro del desarrollo regional equilibrado.
El conocer la clasificación de las teorías que son aplicables a la conformación de los clúster
permite identificar los diferentes elementos que deben considerarse para su constitución por
lo que resulta importante y revelador saber las especificidades de cada una de las teorías tanto
anglosajonas como las de los distritos industriales.
Identificar los factores como los de localización generales y especiales, los núcleos de
población, los puntos de crecimiento, los vínculos hacia adelante y hacia atrás, así como las
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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relaciones de la tetra-hélice (industria, gobierno, sociedad, educación), las externalidades, las
acciones conjuntas, las cadenas de valor, las redes, la gestión del conocimiento; dan mayor
éxito en el diseño, puesta en marcha y evolución de los clúster.
Tener el conocimiento para la constitución de los clúster da mayor certidumbre al desarrollo
de las regiones, permite mejoran la cadena de valor de la industria y ayuda a reconocer las
necesidades del mercado alrededor de las cuales se pueden construir más negocios generando
crecimiento. Los participantes de los clúster se benefician ampliamente de las relaciones ya
establecidas, se crea una cultura de trabajo colaborativo que se permea beneficiando al tejido
social en general.
Las compañías operan de manera más productiva al brindar a los miembros de los clúster
conocimiento, acceso a información especializada, experiencia y complementariedad con los
miembros de su cadena de valor. Así mismo, cualquier inversión pública o privada
relacionada con infraestructura, educación o investigación es mayormente enriquecida y
aprovechada por un clúster que por una empresa sola. Los clúster promueven la innovación
de manera continua. La innovación es considerada uno de los factores determinantes de la
productividad. Los efectos de la innovación se reflejan en la disminución de costos y tiempos,
flexibilidad y rapidez de respuesta.
Los clúster ayudan en la atracción de más empresas y más trabajo mejor remunerado, con el
consecuente impacto económico favorable en la región. Mejoran el desarrollo de la fuerza de
trabajo al identificar las necesidades de la industria y crear empleos que requieran mayores
habilidades y sean mejor pagados. Ayudan a retener a los mejores talentos de una comunidad
generando innovación y actividad empresarial sostenible.
Por lo antes citado podemos decir que la constitución de clúster representa una gran
oportunidad para reestructurar la actividad productiva esto puede ser bastante factible para la
producción agrícola, ganadera, forestal y turística.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
Instituto Tecnológico de Los Mochis
ISSN: En trámite
México
2016
EVALUACIÓN DEL USO DEL SOFTWARE MATHEMATICA
PARA EL DESARROLLO DE COMPETENCIAS EN LA ASIGNATURA DE
CÁLCULO INTEGRAL.
Bertha Leticia Zavala Buitimea; Claudia María Carrillo Gálvez; Liliana Rodríguez Barrera; María del Socorro Rábago Hernández
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,
Enero – junio, 2016/Vol. 2016, Número 5 Edición Semestral
Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 135 – 145
ITmochis
Revista de Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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EVALUACIÓN DEL USO DEL SOFTWARE MATHEMATICA
PARA EL DESARROLLO DE COMPETENCIAS EN LA ASIGNATURA DE
CÁLCULO INTEGRAL
Bertha Leticia Zavala-Buitimea1; Claudia María Carrillo-Gálvez1; Liliana Rodríguez-
Barrera1; María del Socorro Rábago-Hernández1.
1Profesor-Investigador del Instituto Tecnológico de los Mochis, Departamento de Ciencias
Básicas, Blvd. Juan de Dios Batiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa, México.
RESUMEN:
Este trabajo se presenta como continuación del artículo “Uso del software Mathematica, una
propuesta para el desarrollo de competencias en la asignatura de Cálculo Integral” (Zavala,
et. al., 2015) publicado en la edición anterior de la presente revista y su objetivo principal es
mostrar el análisis de los resultados obtenidos con la evaluación del uso del mencionado
software como estrategia didáctica en el estudio del tema “Aplicaciones de la integral”, en el
curso de Cálculo Integral impartido a estudiantes del Instituto Tecnológico de Los Mochis.
La población evaluada (N=24) estuvo conformada por estudiantes de segundo semestre de
Ingeniería Química. Se utilizó la prueba estadística t pareada para dicha evaluación,
obteniéndose un impacto significativo (p<0.05) en el índice de mejora (79%) de la
comprensión del tema de estudio.
PALABRAS CLAVES:
Matemáticas, Tecnologías de la Información y Comunicación, Índice de mejora.
ABSTRACT:
This paper is presented as a continuation of the article "Use of Mathematica software, a
proposal for the development of competences in the subject of Integral Calculus" published
in the previous edition of this journal and its main objective is to show the analysis of the
results obtained with the evaluation of the use of said software as a didactic strategy in the
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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study of the topic "Applications of the integral", in the course of Integral Calculus imparted
to students of the Instituto Tecnológico de Los Mochis. The evaluated population (N = 24)
was made up of students of second semester of Chemical Engineering. The paired t-statistic
test was used for this evaluation, obtaining a significant impact (p <0.05) on the improvement
index (79%) of the comprehension of the study subject.
KEYWORDS:
Mathematics, Information Technology and Communication, Improvement index.
INTRODUCCIÓN:
En este artículo se presentan los resultados obtenidos al poner en práctica la propuesta
presentada por Zavala, et al, 2015, en el artículo “Uso del software Mathematica, una
propuesta para el desarrollo de competencias en la asignatura de Cálculo Integral”. La
implementación del mencionado software como estrategia didáctica permite el desarrollo de
competencias matemáticas, considerando la importancia de la inclusión de las Tecnologías
de la Información y la Comunicación (TICs) en la labor docente actual, ya que “Trabajar por
competencias en entornos virtuales, mediante aprendizaje colaborativo, además de trabajar
en el aula, en el día a día, potenciando el aprendizaje tanto autónomo como en grupo de
nuestro alumnado. supone una combinación de modelos y estrategias que hoy en día
constituyen un reto para el profesorado universitario” (Mayorga Fernandez y Madrid, 2010,
p. 107). Además, se establece el objetivo de la evaluación y la hipótesis a comprobar, así
como la metodología. Se presentan, analizan e interpretan los resultados obtenidos con la
aplicación de los instrumentos de recolección de información que llevan a la conclusión.
OBJETIVO GENERAL:
Evaluar el impacto del uso del software Mathematica para el desarrollo de competencias en
la asignatura de Cálculo Integral impartido a los estudiantes de Ingeniería Química del
Instituto Tecnológico de Los Mochis.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
137
METODOLOGÍA:
Este trabajo se enmarcó dentro de la línea de investigación educativa propuesta para el
SNEST denominada “Procesos de aprendizaje e innovación educativa”, que consiste en
proyectos de investigación que analicen los efectos de las prácticas educativas y el proceso
de enseñanza-aprendizaje innovador, que considera también el desarrollo de competencias y
el uso de nuevas tecnologías.
Bajo este enfoque se utilizó una metodología de investigación cuantitativa, basada en el
método investigación-acción, donde la población estuvo compuesta por un grupo de 24
estudiantes de segundo semestre de Ingeniería Química del Instituto Tecnológico de Los
Mochis.
Se utilizó la encuesta bajo la escala de Likert de cinco puntos como instrumento base para la
recolección de datos antes y después del tratamiento (uso del software Mathematica) para
conocer la percepción de los estudiantes acerca del proceso. Además de las encuestas previa
y posterior, los estudiantes resolvieron al final del tema “Aplicaciones de la Integral”, sin
implementar todavía el uso del software Mathematica, una prueba de desempeño consistente
en resolver ejercicios diversos del tema. Una vez que se ejecutaron prácticas en el laboratorio
virtual, los estudiantes resolvieron otra prueba de desempeño con ejercicios similares, en esta
ocasión utilizando el software Mathematica como herramienta auxiliar.
Se estableció la hipótesis nula: la diferencia entre los valores de la media de los porcentajes
obtenidos en las pruebas antes y después del uso del software Mathematica es igual a cero,
mientras que la hipótesis alterna declara que la diferencia entre los valores de la media de los
porcentajes de las pruebas antes y después del uso del software es menor que cero, esto indica
que los porcentajes obtenidos después del uso del software son mayores a los obtenidos antes
del uso del software, lo que podemos interpretar como una mejora en el desarrollo de las
competencias matemáticas.
El análisis estadístico de los datos recolectados se llevó a cabo utilizando la hoja de cálculo
de Microsoft Excel, obteniéndose parámetros y gráficos estadísticos, así como la
determinación de la prueba “t” para datos pareados (p<0.05) con los porcentajes arrojados en
las pruebas de desempeño aplicadas a los sujetos de estudio antes y después del tratamiento.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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Las acciones que se desarrollaron para llevar a cabo esta metodología fueron las establecidas
por Zavala et. al. (2015) en el artículo “Uso del software Mathematica, una propuesta para el
desarrollo de competencias en la asignatura de Cálculo Integral”.
ANÁLISIS DE RESULTADOS:
A continuación, se analizan los resultados obtenidos en la encuesta previa, pregunta por
pregunta:
- En cuanto a la percepción del estudiante acerca de si el curso de cálculo integral ayuda a
pensar analíticamente, el 63% opinó estar totalmente de acuerdo, el 25% de acuerdo, el 12%
se declaró neutral, mientras que ninguno se manifestó negativamente, siendo clara la
tendencia positiva en dicha percepción.
- Acerca de la utilidad de las aplicaciones de la integral estudiadas en clase, el 58% se
pronunciaron de acuerdo, el 33% dijeron estar totalmente de acuerdo mientras el 8%
neutrales. Al igual que en el reactivo anterior, no se observó una percepción negativa, aunque
se pudo inferir que no queda suficientemente clara la utilidad de las aplicaciones de la
integral.
- En el mismo tenor se apreció que la proporción de estudiantes que opinó estar totalmente
de acuerdo al considerar que las tareas y actividades extraclase realizadas mejoraron su
desempeño como estudiante fue de 67%, de acuerdo el 29%, sólo el 4% neutral, nuevamente
sin tendencia negativa, lo que evidencia la importancia que atribuyen los estudiantes al
trabajo extraclase en el proceso de aprendizaje.
- En contraparte se observó un incremento en la percepción negativa en cuanto a la
consideración del logro de la total comprensión el tema aplicaciones de la integral, ya que el
54% determinó estar de acuerdo, sólo el 13% totalmente de acuerdo, 25% se declaró neutral
y el 8% en desacuerdo.
- El porcentaje de estudiantes que consideró que no es suficiente la explicación en pizarrón
de los temas que incluyen gráficos y que se requieren herramientas adicionales para lograr
su comprensión se distribuye de la siguiente manera: 25% totalmente de acuerdo, 46% de
acuerdo, 25% neutral y sólo el 4% en desacuerdo, sumando un porcentaje de 71% por encima
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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de lo neutral, haciéndose patente la importancia del uso de herramientas adicionales a las
tradicionales para la mejor comprensión de algunos temas.
- En otro orden de ideas, los estudiantes indicaron que tienen altas expectativas de mejorar la
comprensión del tema “aplicaciones de la integral” con el uso de software Mathematica, ya
que un 63% opinó estar totalmente de acuerdo, el 33% de acuerdo, 4% neutral y ningún
estudiante con impresión negativa, lo cual es importante ya que aunado a lo anterior se
convierte en indispensable la actitud proactiva y la buena disposición para utilizar el software
Mathematica como una herramienta auxiliar en la comprensión de las aplicaciones de la
integral, la cual se tasa con un 79% de estudiantes totalmente de acuerdo, 17% de acuerdo,
sólo un 4% neutral y ningún estudiante con mala disposición.
- La autoevaluación de los estudiantes en cuanto a competencia previa en el uso de las
tecnologías de la información y la comunicación indica que la mayoría del grupo se considera
capacitado para utilizar adecuadamente las herramientas tecnológicas necesarias para la
mejor comprensión del tema, ya que el 37% de los estudiantes consideraron estar totalmente
de acuerdo en que el nivel es alto, 42% de acuerdo, 21% neutral y 0% en los dos rubros
restantes.
El análisis de respuestas obtenidas en la encuesta dos se detalla a continuación:
- En la primera cuestión, referida a la percepción de los estudiantes acerca de la ayuda que
ofrece la materia de cálculo integral en el desarrollo de la capacidad de pensar analíticamente,
el 71% de los estudiantes respondieron estar totalmente de acuerdo, un 25% de acuerdo, 4%
se declararon neutrales y ninguno con impresión negativa. No se puede ignorar el aumento
en el porcentaje con inclinación positiva respecto a las respuestas del cuestionario previo.
- En cuanto a la consideración por parte del estudiante de la mejora en el desempeño que
aportan las tareas y actividades extraclase, se observó que solo el 8% de los estudiantes se
declararon neutrales, nuevamente no se observó tendencia negativa ya que el 71% de
estudiantes estuvieron totalmente de acuerdo y el 21% de acuerdo.
- Respecto a la utilidad del tema “Las aplicaciones de la integral” visto en el laboratorio
virtual para materias posteriores, cabe indicar que la totalidad de los estudiantes manifestaron
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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una impresión positiva, ya que el 75% indicaron estar totalmente de acuerdo y el 25% restante
de acuerdo, sin estudiantes neutrales ni con respuesta negativa al reactivo.
- Además, 79% de los estudiantes señaló estar totalmente de acuerdo en la pertinencia del
uso del software Mathematica para facilitar la comprensión de los temas que incluyen
gráficos, 21% se pronunciaron de acuerdo y nuevamente se observa que nadie se declaró
neutral ni negativamente en esta pregunta.
- En relación a la comprensión total del tema “Aplicaciones de la integral”, el 67% de los
estudiantes consideraron estar totalmente de acuerdo, el 21% de acuerdo, el 12% se manifestó
neutral.
- En cuanto a la experiencia al utilizar el software Mathematica como herramienta auxiliar
en el tema “Las aplicaciones de la integral”, el porcentaje de estudiantes que expresó estar
totalmente de acuerdo al calificar lo anterior como “excelente” es del 75%, el 21% indicó
que está de acuerdo, el 4% neutral, sin tendencia negativa.
- Nuevamente con notoria tendencia positiva se pudo visualizar los resultados obtenidos
acerca del desarrollo del nivel de competencia en el uso de la tecnología, al reportarse un
54% totalmente de acuerdo, 42% de acuerdo, 4% neutral y ningún estudiante en desacuerdo
ni totalmente en desacuerdo.
- Finalmente, en la recomendación del uso del software Mathematica como herramienta
auxiliar en cursos posteriores, los estudiantes se manifestaron de la siguiente manera: 83%
totalmente de acuerdo y 17% de acuerdo, sin percepción negativa.
Los resultados de las pruebas de desempeño se resumen en la siguiente tabla y se puede
visualizar el comparativo en la Figura 1:
Si en la Tabla 1 observamos la columna de la diferencia entre los porcentajes obtenidos en
las pruebas 1 y 2, y recordamos que la hipótesis nula establece que dicha diferencia debería
ser cero, mientras que la hipótesis alterna declara que es menor que cero (el porcentaje de la
prueba 2, después del tratamiento, es mayor que el de la prueba 1, antes del tratamiento),
podemos determinar la cantidad y el porcentaje de estudiantes que satisfacen cada una de las
hipótesis (Tabla 2).
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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Tabla 1. Porcentajes obtenidos en las pruebas de desempeño y diferencia entre ellos. ESTUDIANTE PRUEBA 1 PRUEBA 2 DIFERENCIA
1 38 50 -12
2 55 100 -45
3 75 38 37
4 70 75 -5
5 59 100 -41
6 50 100 -50
7 38 50 -12
8 75 100 -25
9 59 75 -16
10 25 25 0
11 75 75 0
12 45 75 -30
13 13 50 -37
14 25 100 -75
15 0 25 -25
16 50 100 -50
17 63 75 -12
18 55 75 -20
19 75 75 0
20 75 100 -25
21 67 100 -33
22 75 50 25
23 17 50 -33
24 38 75 -37
Fuente: Elaborada por el autor.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
142
Figura 1. Resultados de las pruebas de desempeño 1 y 2 aplicadas a los estudiantes
expresados en porcentaje.
Tabla 2. Cantidad y porcentaje de estudiantes que satisfacen las hipótesis nula y alterna.
DIFERENCIA CANTIDAD PORCENTAJE
<0 19 79%
=0 3 13%
>0 2 8%
Fuente: Elaborada por el autor.
La tabla anterior nos indica que el porcentaje de alumnos con diferencia <0 es de 79%, esta
es una medida de la mejora en el desempeño de los estudiantes, lo que podemos interpretar
como una mayor comprensión del tema de estudio.
0
20
40
60
80
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE DESEMPEÑO 1 Y 2
PRUEBA 1 PRUEBA 2
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
143
Figura 2. Índice de mejora de la comprensión del tema, expresado en porcentaje.
Dichos porcentajes se contrastaron con la prueba “t” para datos pareados (Tabla 3),
apreciándose los siguientes resultados: el valor calculado del estadístico t = - 4.34 es menor
que el valor crítico del estadístico t = 1.71, encontrándose el valor calculado en la zona de
rechazo de la hipótesis nula, concluyendo que sí hay diferencia significativa en los resultados
de las pruebas de desempeño antes y después de la implementación del uso del software
Mathematica, en otras palabras, el valor calculado del estadístico se encuentra en la zona de
aceptación de la hipótesis alterna.
Tabla 3. Prueba “t” para datos pareados.
Fuente: Elaborada por el autor.
<0
79%
>0
8%
=0
13%
PORCENTAJES DE DIFERENCIA DE RESULTADOS EN LAS
PRUEBAS 1 Y 2
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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CONCLUSIONES:
Después de implementar la utilización del software Mathematica como herramienta didáctica
para la comprensión del tema “Aplicaciones de la Integral” y con base en los resultados
obtenidos y analizados anteriormente, se concluye lo siguiente:
Se observó un incremento considerable en la comprensión del tema, por esta razón los
estudiantes consideran pertinente el uso del software Mathematica como herramienta
didáctica, ya que la mayoría superó sus expectativas al respecto, esto da como resultado que
el estudiante lo recomiende.
También se hizo evidente que el uso del software impactó de forma significativa en la mejora
del desarrollo de las competencias matemáticas, muestra de ello son los resultados obtenidos
en las pruebas de desempeño.
Con base a los resultados y a las conclusiones obtenidas, se recomienda extender esta
propuesta a otros temas de estudio de esta o de otras asignaturas de Ciencias Básicas.
REFERENCIAS:
DGEST, (2012). Modelo Educativo para el Siglo XXI. Formación y desarrollo de
competencias profesionales. 1ra ed. México, D. F.: Dirección General de Educación
Superior Tecnológica.
Hernández, R., Fernández, C. & Baptista, P. (2010). Metodología de la investigación.
México: Mc Graw Hill.
Mayorga, M., Madrid, D. (2010). Modelos didácticos y estrategias de enseñanza en
el espacio europeo de educación superior. Revista Científica Tendencias Pedagógicas
[en línea], Año 2010 (15). Disponible en https://dialnet.unirioja.es/ejemplar/244009
[consulta: 21 noviembre 2016].
Zavala, B., Carrillo, C., Rodríguez, L. y Rábago, M. (2015) Uso del software
Mathematica, una propuesta para el desarrollo de competencias en la asignatura de
Cálculo Integral. Revista Científica ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo
Mexicano [en línea], 2015 (4). Disponible en
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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http://www.itmochis.edu.mx/images/itlm/publicaciones/Revista_itmochis4.pdf
[consulta: 15 noviembre 2016].
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INSTRUCCIONES PARA POSTULAR ARTÍCULOS
PARA PRESENTAR EN LA REVISTA ITMochis
Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano.
La revista ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano del Instituto
Tecnológico de Los Mochis, tiene como objetivo la publicación de artículos y ensayos
científicos inéditos, revisiones bibliográficas y reseñas de libros en español, vinculados a las
ciencias en: Administración, Contabilidad, Ingeniería Industrial, Informática, Biología,
Química, Gestión Empresarial, Mecatrónica, Electrónica, Electromecánica, Arquitectura e
Industrias Alimentarias.
Los trabajos deben ser originales e inéditos. Los textos deben de ser un aporte al
conocimiento de las ciencias y no deben de haber sido propuestos en otras revistas
académicas.
Tipos de contribuciones:
Artículos de investigación. Deben ser productos temporales o definitivos de investigación.
Deben de contener por lo menos introducción, metodología, resultados y conclusiones.
Ensayos científicos. Derivados de investigación de campo, documental, combinada, o de
estudios de caso.
Estado del arte. Elaborado a partir de perspectivas críticas y analíticas de revisiones
bibliográficas donde se sistematizan y analizan teorías, metodologías y resultados de
investigaciones en un campo específico del conocimiento con el propósito de exponer las
diferentes tendencias predominantes (no menos de25 referencias).
Reseñas bibliográficas. Pueden ser de divulgación (de 3 a 5 páginas) o reseñas críticas que
expongan las condiciones teóricas, metodológicas, epistemológicas y analíticas del libro
reseñado.
Las colaboraciones deberán cumplir con los siguientes requisitos:
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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Es imperioso, para la publicación en esta revista, las pautas necesarias que encaucen la
presentación de los artículos que la constituyen, de tal forma que dichos documentos tengan
una estructura y formatos claros, coherentes y lógicos que faciliten la comprensión de la
información que en ellos se presenta.
El tipo de letra que se debe utilizar es Times New Roman 12 pts.
Las citas textuales dentro del texto no deben de exceder 10 renglones. Las notas adicionales
deben de ir a pie de página y con interlineado sencillo.
El artículo deberá ser estructurado con espaciamientos de 3 cm en cada uno de sus lados, así
como en la parte superior e inferior. Así mismo deberá de redactarse a una columna.
Las figuras, gráficos e imágenes deberán de contener su referencia numérica y breve
descripción en la parte inferior. Las tablas y cuadros de datos con su referencia numérica y
breve descripción en la parte superior.
Extensión
Sólo se aceptarán trabajos con un máximo de 15 cuartillas a un espacio y medio (1.5)
incluyendo gráficas o cuadros, en el tamaño carta que por default da el procesador de textos.
Estructura formal del artículo
Título
El artículo se iniciará con un título en español y en inglés (opcional). Debe presentarse en
forma breve, es decir, indicar la naturaleza del trabajo de la manera más clara posible.
Autor o autores
El (los) nombre (s) del (los) autor (es) debe comenzar con el “nombre de pila” seguido por
sus apellidos, los cuales deben estar separados por un guion sin espacios. En su caso, el
segundo y subsecuentes nombres de pila de un autor pueden ir completos o abreviados. Los
nombres de los autores deberán estar separados por un punto y coma (;). Al final de cada
nombre del autor, se incluirá un superíndice numérico arábigo a manera de llamado a la nota
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016
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que indique su cargo, institución y dirección completa. En el caso de que se presente el
artículo por un solo autor no se requiere de superíndice.
Ejemplos:
1) JoséLópez-Pérez
2) PedroPardo-Alvarez1 y JesúsRodríguez-Guevara2.
Se aceptan un máximo de cinco (5) autores por cada artículo de investigación, de reflexión o
de“Estado del arte”. Para las reseñas de libros, un solo autor.
Resumen
Se expondrá una síntesis del trabajo no mayor a 10 renglones, incluyendo los aspectos más
relevantes: importancia, materiales y métodos, resultados y conclusiones. No se debe de
incluir antecedentes, discusión, citas, llamados a cuadros y figuras y llamados a pie de página.
Estará escrito en español (Resumen) y en inglés opcional (“Summary”). El “Summary” podrá
tener hasta 10 renglones.
Palabras clave
Son palabras ubicadas después del resumen, que se citan para indicar al lector los temas
principales a los que hace referencia el artículo, además de facilitar la recopilación y
búsqueda de la cita en bancos de información. Se requiere un número entre tres y seis y no
deben estar contenidos en el título.
Key Words
Son las mismas palabras que se incluyen en el apartado anterior, pero en inglés. Se enlistarán
después del “Summary”.
Síntesis curricular
Al final del trabajo favor anexar una síntesis curricular (hoja de vida) de cada autor, no mayor
a seis renglones, letra tipo Times New Roman 12 pts.
La bibliografía se citará en el sistema Harvard.
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Dictamen
Todas las colaboraciones serán dictaminadas por los miembros del Comité Dictaminador de
la revista, quienes emitirán un dictamen por escrito bajo los siguientes criterios: aprobado
para publicación; aprobado con condiciones; no aprobado. El resultado se le notificará al
autor. El fallo del Comité Dictaminador es inapelable.
Todos los artículos aprobados serán publicados en la revista ITLM Investigación,
Tecnología y Liderazgo Mexicano en su versión electrónica. La revista se reserva el derecho
de hacer la corrección de estilo y cambios editoriales que considere necesarios para mejorar
el trabajo. No se devolverán originales.
Interesad@s favor enviar postulaciones a:
revista.itmochis@gmail.com
Mtro. Juan Manuel Montoya Valenzuela
Profesor de carrera del Instituto Tecnológico de Los Mochis
DIRECTORIO DEL INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LOS MOCHIS
M. en C. Manuel de Jesús López Pérez Director
Subdirección de Planeación y Vinculación
M. en C. Mario López Flores Subdirector de Planeación y Vinculación
Lic. Manuela Hortencia Beltrán Castro Jefa del Departamento de Servicios Escolares
Lic. Marisol Motolá Gastelúm
Jefa del departamento de Planeación, Programación y Presupuestación
Lic. Miguel Enrique López Valdez Jefe del Departamento de Actividades Extraescolares
Ing. Nathaly Guadalupe Ontiveros Zepeda
Jefa del Departamento de Comunicación y Difusión
Lic. Daisy Yasmín González Herrera Jefa del Centro de Información
M.C. Claudia Alarcón Valdez
Jefa del Departamento de Gestión Tecnológica y Vinculación
Subdirección Académica:
M.C. Valente Ochoa Espinoza Subdirector Académico
Lic. Gloria Guadalupe Tirado Gutiérrez
Jefa de la División de Estudios Profesionales
Ing. Hugo Castillo Meza Jefe del Departamento de Ingeniería Electrónica
Ing. Claudia María Carrillo Gálvez
Jefa del Departamento de Ciencias Básicas
Arq. Karyme Elizabeth Estrada Castro Jefa del Departamento de Ciencias de la Tierra
Lic. Felma Lizbeth González Flores
Jefa del Departamento de Sistemas y Computación
Ing. Carla Rebeca Mendoza Casanova Jefa del Departamento de Desarrollo Académico
Ing. José Luis Guevara Fierro Jefe del Departamento de Ingeniería Industrial
M.I. Francisco Javier Cupa González
Jefe del Departamento de Ciencias Económico – Administrativo
Ing. Bertha Leticia Zavala Buitimea Jefa del Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica
Subdirección de Servicios Administrativos:
Ing. Luis Eduardo Ruelas García Subdirector de Servicios Administrativos
Ing. Arq. Lucila Margarita Hallal Villalobos
Jefe del Departamento de Recursos Materiales y Servicios
Arq. Filiberto Gálvez Guerra Jefe del Departamento de Mantenimiento y Equipo
Lic. Erika Ojeda Torres
Jefa del Centro de Cómputo
Lic. María Francisca Estrada Robles Jefa del Departamento de Recursos Financieros
Lic. Dina Ramírez Sáenz
Jefa del Departamento de Recursos Humanos
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