AÑO 1
Agosto – Diciembre 2014
ISSN – En trámite
R e v i s t a
ITMochis
Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LOS MOCHIS
2
Revista Científica ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano.
Vol. 2014 Número 2 Agosto – Diciembre de 2014
Publicación del Instituto Tecnológico de Los Mochis
Revista Científica ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano.
Editor General Mtro. Juan Manuel Montoya Valenzuela
Director Ing. Manuel de Jesús López Pérez
Subdirector M.C. Valente Ochoa Espinoza
ISSN en trámite D.R. © Revista ITMochis
Hecho en México Printed in México
ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
El Nombre
La identificación de esta revista con el nombre de ITMochis 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: “Más Ciencia” 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: [email protected]
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. 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.
Dr. Paúl Adolfo Taboada González Instituto Tecnológico de Los Mochis
Dra. Quetzalli Aguilar Virgen Instituto Tecnológico de Los Mochis
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
Ing. 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. 2014 Número 2 Edición Semestral / Agosto – Diciembre 2014 ISSN – En trámite
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LOS MOCHIS
DERECHOS DE AUTOR Y DERECHOS CONEXOS, año 1, No. 2, agosto – diciembre 2014, 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, [email protected]. 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 2014 Número 2 AGOSTO - DICIEMBRE 2014.
Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
ISSN En trámite.
1 Presentación
SECCIÓN DOCENTES
7 Nodo para adquisición de datos basados en Wifi
Gerardo Cazarez-Ayala, Hugo Castillo-Meza, Antonio Rodríguez-
Beltrán, Socrates Lugo-Zavala, Miguel Ramírez-Montenegro, Miguel A.
Lugo-Zuñiga, Carlos E. Cañedo-Figueroa.
19 Manufactura aditiva aplicada en prototipos de dispositivos médicos complejos
y componentes aeroespaciales con sistema de enfriamiento interno.
Ana Lilia Cortes-Grijalva, Juan Manuel Montoya-Valenzuela, José Obedt
Figueroa-Cabazos, Héctor Rafael Siller-Carrillo, José Luis Guevara-
Fierro.
29 Diseño y prototipos de implantes de tejido óseo para la fusión espinal
María Teresa Verdugo-Salazar, Juan Manuel Montoya-Valenzuela,
Héctor Rafael-Siller Carrillo, Valente Ochoa-Espinoza
41 Reducción del tiempo de cambio de presentación en máquina etiquetadora l-
010 utilizando ruta basada en el cambio rápido de formato (SMED).
Juan Manuel Montoya Valenzuela, Joseline Bernal Leyva
56 Propuesta para un programa de desarrollo industrial para México.
Oscar Fernández-García, Manuel de Jesús López-Pérez, Francisco
Venegas-Martínez
75 Evaluación de factores que inciden en el rendimiento escolar de los alumnos
de ingeniería electrónica en el ITLM.
Antonio Rodríguez-Beltrán.
SECCIÓN ALUMNOS
92 Hidroponia controlada.
Andrés Apodaca-Espinoza, Fernando Ruiz-González, David López-
Barriba.
100 Monitoreo de centrales con comunicación GSM.
José Gabriel Espinoza-Rubio, Irvin Alán Montoya-Vázquez y Jesús
Daniel Moreno-Corral.
107 Instrucciones para postular artículos.
Directorio
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
1
ITLm Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano ISSN – En trámite
Volumen 2014 Número 2 Agosto – diciembre 2014
PRESENTACIÓN
El presente volumen, ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,
volumen 2014, número 2, está conformado por dos secciones; la primera dedicada
a temas de interés por parte de académicos de nivel superior y la segunda aborda
diferentes temáticas llevadas por estudiantes de ingeniería de nivel superior,
generadas a partir de diferentes proyectos de investigación.
El primer artículo, titulado “Nodo para adquisición de datos basado en wifi” de
Gerardo Cázarez Ayala, Hugo Castillo Meza, Antonio Rodríguez Beltrán, Sócrates
Lugo Zavala, Miguel Ramírez Montenegro, Miguel A. Lugo Zúñiga y Carlos E.
Cañedo Figueroa, se describe el diseño e implementación de un sistema de
adquisición de datos y control de variables basado en comunicaciones inalámbrica
WiFi. El presente prototipo ha sido desarrollado con la finalidad de proveer al
estudiante de ingeniería electrónica en el ITLM y usuarios en general de una
herramienta fácil de operar, útil y de bajo costo, con la cual sea posible la
implementación de sistemas de monitoreo y control distribuido tanto en la industria
como en los sectores comercial y residencial. El prototipo desarrollado, incluye
una librería de software desarrollada en lenguaje de programación C# y es
proveída al desarrollador con la finalidad de facilitar las tareas de administración y
configuración de la red de trabajo. Asimismo, se describe la prueba del sistema,
mediante una red de sensores implementadas para el monitoreo y control de las
variables físicas en un invernadero en un cultivo de jitomate.
En el segundo artículo “Manufactura aditiva aplicada en prototipos de dispositivos
médicos complejos y componentes aeroespaciales con sistema de enfriamiento
interno” de Ana Lilia Cortes-Grijalva, Juan Manuel Montoya Valenzuela, José
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
2
Obedt Figueroa Cabazos, Héctor Rafael Siller Carrillo y José Luis Guevara Fierro,
pretende comparar la relación que existe entre la calidad, la productividad y el
costo entre los procesos de manufactura convencionales como los procesos de
manufactura sustractiva versus los procesos de manufactura aditiva para la
fabricación de prototipos, además de presentar dos casos de estudio que
muestran el prototipado rápido y desarrollo de la turbina de un álabe con sistema
de enfriamiento interno y el prototipado de un espaciador lumbar para cirugía de
columna, utilizando ingeniería inversa para la obtención de las medidas.
Asimismo, se presentan las ventajas y desventajas que ambos procesos traen a la
industria biomédica y aeroespacial.
Después se presenta el artículo “Diseño y prototipos de implantes de tejido óseo
para la fusión espinal” de María Teresa Verdugo Salazar, Juan Manuel Montoya
Valenzuela, Héctor Rafael Siller Carrillo y Valente Ochoa Espinoza, que presenta
tanto la propuesta de un nuevo diseño, así como el prototipo de un implante de
tejido óseo humano para las cirugías de fusión espinal, a partir de un diseño de
prototipo de caja lumbar de material ABS. A fin de comprender el diseño final se
presenta la metodología del nuevo diseño de material biocompatible PC-ISO.
Además, un procedimiento específico que hace posible la fabricación de la caja
lumbar hecho de tejido óseo humano, a través de un análisis de elementos finitos.
El artículo “Reducción del tiempo de cambio de presentación en máquina
etiquetadora L-010 utilizando ruta basada en el cambio rápido de formato
(SMED)”, de Juan Manuel Montoya Valenzuela y Joseline Bernal Leyva, presenta
el trabajo de investigación que detalla la utilización una metodología basada en el
cambio rápido de formato, mejor conocido como SMED (Single Minute Exchange
of Die), para la reducción del tiempo de cambio de presentación en la máquina
etiquetadora de una línea de envasado de cerveza. Cuyo propósito fundamental
de la reducción del tiempo de cambio de presentación, tiene su origen en la
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
3
necesidad de flexibilidad por parte de la empresa, ya que cuenta con una gran
variedad de presentaciones para satisfacer al mercado y, por ende, sus números
de cambio son elevados, y constituyen una de las principales razones de paro de
máquinas y pérdidas de velocidad. La metodología utilizada consta de seis etapas,
de las cuales se muestra el avance de las primeras cuatro, que tienen como
propósito fundamental la estandarización del procedimiento de cambio y la mejora
de la gestión visual de las piezas de formato, facilitando al operador ejecutar el
cambio de una manera uniforme y correcta desde el principio.
Finalmente, esta primera sección en el artículo “Propuesta para un programa de
desarrollo industrial para México”, de Oscar Fernández García, Manuel de Jesús
López Pérez y Francisco Venegas Martínez, quienes hacen en este artículo una
serie de propuestas encaminadas a lograr el desarrollo industrial y económico es
México. Se plantean inicialmente elementos referentes al fomento para que las
empresas grandes y medianas en México se desarrollen adecuadamente.
Posteriormente se aportan elementos para lograr lo que al parecer de los autores
es el elemento fundamental que permitiera lograr el desarrollo económico en
México y se refiere al apoyo para las pequeñas y micro empresas principalmente
las que operan en el sector informal que actualmente ocupan aproximadamente el
30% de la población trabajadora en México. La tesis consiste en que un elemento
clave para lograr el desarrollo industrial y económico de México está en la
transformación de las empresas informales en empresas formales. Si se logra esta
transformación aumentarán los niveles salariales y los trabajadores podrán
acceder en mayor medida a los sistemas de seguridad social y participar en los
fondos de ahorro para el retiro con lo cual elevará sustancialmente sus niveles de
bienestar y su calidad de vida, lo anterior significará sin duda un gran avance en el
desarrollo del sector industrial en particular y el desarrollo económico de México
en general.
Sigue un cuarto artículo, titulado “Evaluación de factores que inciden en el
rendimiento escolar de los alumnos de ingeniería electrónica en el ITLM” de
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
4
Antonio Rodríguez Beltrán, el objetivo de este trabajo es evaluar la correlación
existente entre el promedio de calificaciones de los estudiantes de Ingeniería
Electrónica del ITLM y los siguientes factores personales y sociológicos: a)
Resultados del Test de Psicodiagnóstico Gestalt, b) Resultados del Test del
Eneagrama, c) Resultados del Test Myers-Briggs, d) Resultados del Test
Vocacional, e) Resultados del Test de CI, f) Residencia, g) Trabajo de medio
tiempo, h) Hábitos de estudio, i) Relaciones Familiares, j) Relaciones en la
Escuela. El enfoque metodológico desde el cual se aborda el problema es
mediante la aplicación de cinco test psicológicos y una encuesta, seguido de un
análisis de correlación entre estos resultados contra los promedios de
calificaciones de los alumnos.
En la sección alumnos, el artículo “Hidroponía controlada” de Andrés Apodaca
Espinoza, Fernando Ruíz González y David López Barriba, nos describe el diseño
e implementación de un sistema de hidroponía controlada con capacidad de
monitorear y controlar una serie de variables que actúan dentro del sistema.
Por último, en la sección alumnos, el artículo “Monitoreo de centrales con
comunicación GSM” de José Gabriel Espinoza Rubio, Irvin Alán Montoya Vázquez
y Jesús Daniel Moreno Corral, se describe la implementación de una red de
estaciones procesamiento y distribución de datos (Centrales) con la capacidad de
comunicación a un servidor mediante el protocolo de comunicación GSM (Global
Systemfor Mobile communications).
Terminando así nuestra edición.
5
REVISTA ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
6
SECCIÓN DOCENTES
7
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
Instituto Tecnológico de Los Mochis
ISSN: En trámite
México
2014
Nodo para adquisición de datos basado en wifi
Gerardo Cázarez-Ayala, Hugo Castillo-Meza, Antonio Rodríguez-Beltrán, Sócrates
Lugo-Zavala, Miguel Ramírez-Montenegro, Miguel A. Lugo-Zúñiga y Carlos E.
Cañedo-Figueroa
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,
Agosto – Diciembre, 2014/Vol. 2014, Número 2 Edición Semestral
Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 8 – 18
ITmochis
Revista de Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
8
NODO PARA ADQUISICION DE DATOS BASADO EN WIFI
Gerardo Cázarez-Ayala1; Hugo Castillo-Meza1; Antonio Rodríguez-Beltrán1;
Sócrates Lugo-Zavala1; Miguel Ramírez-Montenegro1; Miguel A. Lugo-Zúñiga1;
Carlos E. Cañedo-Figueroa2. 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 Residente Profesional, Instituto Tecnológico de Los Mochis.
RESUMEN
El presente trabajo describe el diseño e
implementación de un sistema de
adquisición de datos y control de
variables basado en comunicaciones
inalámbrica WiFi. El presente prototipo
ha sido desarrollado con la finalidad de
proveer al estudiante de ingeniería
electrónica en el ITLM y usuarios en
general de una herramienta fácil de
operar, útil y de bajo costo, con la cual
sea posible la implementación de
sistemas de monitoreo y control
distribuido tanto en la industria como en
el sectores comercial y residencial. El
prototipo desarrollado, incluye una
librería de software desarrollada en
lenguaje de programación C# y es
proveída al desarrollador con la finalidad
de facilitar las tareas de administración y
configuración de la red de trabajo.
Asimismo, se describe la prueba del
sistema, mediante una red de sensores
implementadas para el monitoreo y
control de las variables físicas en un
invernadero en un cultivo de jitomate.
PALABRAS CLAVES: Topología de
red, Mesh, Sensores inteligentes.
1. INTRODUCCION.
Existen en el Mercado una gran variedad
de productos orientados hacia la
adquisición de datos, el monitoreo de
variables y el control de procesos. Estos
dispositivos son capaces de operar en
forma distribuida y pueden comunicarse
entre ellos mismos mediante diversos
protocolos estándares de comunicación
cableados como RS-485, HART,
Profibus, Industrial Ethernet y Modbus
entre otros. De igual manera los hay,
aunque en menor cantidad basados en
protocolos de comunicación inalámbrica
como Bluetooth, Zigbee, USB Wireless,
HART Wireless and WiFi.
Este trabajo se basa en el diseño e
implementación de una unidad para la
adquisición de datos inalámbrica basada
en WiFi, misma que está enfocada a la
medición, el monitoreo y el control de
procesos productivos en la industria,
aplicaciones de automatización
comerciales y residenciales haciendo uso
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
9
de uno de los protocolos de
comunicación inalámbrica con la mayor
aceptación en el mercado, con lo cual el
presente sistema, aprovecha la
infraestructura física en materia de
telecomunicaciones que pueda pre-
existir en el lugar de la aplicación.
Aunado a esto, WiFi goza de una gran
aceptación y presencia en el mercado de
dispositivos móviles y equipos de
cómputo, mediante los cuales es posible
la manipulación de los datos generados,
como lo son: Computadores, Tabletas,
teléfonos móviles inteligentes, etc., lo
cual tiene como principal finalidad, la de
aprovechar la capacidad de
comunicación de dichos dispositivos
mediante este protocolo de
comunicación y favorecer con esto el
intercambio de datos y el desarrollo de
aplicaciones para el monitoreo,
administración y análisis de los datos
recolectados en la aplicación
desarrollada, y por ende, lograr que esta
propuesta sea más atractiva para los
desarrolladores de redes de sensores y
sistemas de control distribuidos,
comparada contra otros sistemas DAQ
basados en estándares como Zigbee e
IEEE 802.15.4.
La unidad es basada en el módulo de
comunicación inalámbrica RN-131C de
Roving Network, el cual está basado en
el protocolo IEEE 802.11 b/g y tiene la
capacidad de trabajar como módulo de
comunicación inalámbrica o como
unidad de adquisición de datos
autónoma, haciendo uso de sus propios
recursos de entrada-salida análogas y
digitales y con velocidades de
transferencia de datos desde 11 Mbps y
hasta 54 Mbps en sus especificaciones b
y g respectivamente. De esta manera,
cabe destacar una de las principales
características de WiFi, su gran ancho de
banda. Este nodo de adquisición de datos
es capaz de proveer velocidades de
transferencia desde 1 Mbps hasta 54
Mbps, el cual es extremadamente amplio
para pequeñas aplicaciones de control,
pero de requerirse la transferencia de
altos volúmenes de información como
datos, video y audio, estas aplicaciones
serían ampliamente soportadas con estos
dispositivos desarrollados.
El nodo cuenta con diversos recursos
pre-configurados para la conexión de
sensores y actuadores, entre los cuales
destacan canales de entrada análogos,
entrada-salida digitales e interfaces de
comunicación serial UART y SPI.
La unidad fue diseñada en base a
pequeñas aplicaciones, en las cuales se
tienen requerimientos de medición,
monitoreo y control de no más de dos (2)
variables análogas con sus respectivos
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
10
actuadores y/o monitoreo y adquisición
de datos de hasta 5 variables físicas
análogas y dos (2) digitales por cada
nodo utilizado en la aplicación
desarrollada. Lo anterior porque cada
nodo cuenta con solo 2 salidas digitales
para manipular los actuadores de alguna
variable.
Esto pudiera ser visto como una
limitante del sistema, puesto que, al
contar con solo dos salidas digitales para
actuar, podría verse limitada su
aplicación. Sin embargo, no debemos
perder de vista que la esencia del sistema
es la capacidad de operar en forma
distribuida, por lo cual, de requerirse un
mayor número de salidas digitales para
actuar en más de dos variables, como lo
es posible con solo un nodo, el
desarrollador tiene la capacidad de
agregar un segundo nodo y actuar a
través de las dos salidas digitales
disponibles. El objetivo de esto, es lograr
un nodo de adquisición de datos de
tamaño reducido y bajo costo.
De esta forma, es necesario destacar que
el nodo diseñado y desarrollado es capaz
de trabajar en modo Stand-alone,
aprovechando al máximo todos los
recursos de procesamiento,
almacenamiento de datos y entradas-
salidas que nos provee el módulo RN-
131C de Roving Networks.
El modo de trabajo Stand-alone es el
modo principal, aquí, el nodo opera a su
máxima capacidad y saca provecho de
los recursos del módulo de
comunicación. En este modo de trabajo,
no es necesaria la interacción con un
microcontrolador u otro dispositivo
inteligente, debido a que el sistema tiene
la capacidad de adquirir las señales,
generar los paquetes de datos y
transmitirlos a la unidad de control
central o coordinador de la red, en el
cual se procesa los datos, se analizan y
toman las decisiones y, si es el caso, se
envía un comando de actuación por la
salida digital correspondiente o a través
de otro nodo si se desea. Como puede
verse, este modo de trabajo no permite
que se realicen acciones de control en
sitio y por ende en tiempo real. Aun así,
es posible implementar una acción de
control, la cual llega en forma de
comando desde una unidad de control
central, sea esta un equipo de cómputo,
un dispositivo móvil o un
microcontrolador.
El Segundo modo de trabajo de la unidad
de adquisición de datos, es cuando el
nodo se comporta como un simple
convertidor de comunicaciones serial
UART o SPI a inalámbrica. De esta
manera, es posible agregar un
microcontrolador o microprocesador, el
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
11
cual adquiera las señales y controle el
proceso en tiempo real, si es el caso, y
este pueda ser supervisado a través de un
enlace inalámbrico WiFi que le
proporciona el nodo. Para esto, el
módulo de comunicación deberá ser pre-
programado para operar como gateway y
utilizar alguna de sus interfaces seriales
UART o SPI según los requerimientos
del usuario.
2. DESARROLLO
El sistema está conformado por dos
componentes principales, el primero de
ellos es una tarjeta electrónica
implementada completamente en
tecnología de montaje superficial la cual
se basa en el módulo de comunicación
RN-131C de Roving Networksy un
software para la configuración y
programación de los nodos, además que
provee al usuario con la capacidad de
supervisar y administración todas las
variables en la red. Este software se
presenta en formato de librería, la cual
fue desarrollada en C# y agrupa a un
conjunto de funciones las cuales pueden
ser utilizadas por el desarrollador para
facilitar las tareas de implementación de
aplicaciones de software orientadas a la
creación, configuración y administración
de la red de sensores o sistemas
distribuidos basados en el nodo de
adquisición de datos diseñado.
2.1. El Nodo de Adquisición de datos.
El nodo de adquisición de datos
inalámbrico fue diseñado en una tarjeta
electrónica, construida en circuito
impreso PCB de doble cara y basado en
tecnología de componentes electrónicos
de montaje superficial. Soporta enlaces
de comunicación TCP, IP, UDP, Telnet,
FTP, HTTP, ARP, DNS cliente, DHCP
cliente y conexión mediante WPS; a su
vez es capaz de la creación de redes
estructuradas independientes mediante
conexiones ad hoc.
Una de las principales características de
este sistema es el modo de operación de
ahorro de energía en el cual suspende su
operación, así como todos sus periféricos
de manera cíclica y al reactivarse se
conecta a la red consiguiendo operar en
pocos segundos.
El sistema puede operar en modo Stand-
alone, es decir, el sistema no requiere de
algún dispositivo inteligente como un
microcontrolador para operar, bajo este
modo de trabajo se toma ventaja de
todos los recursos que ofrece el módulo
de comunicación RN-131G, los cuales
son: 7 entradas analógicas de 12 bits de
precisión, 2 entradas digitales y 2 salidas
digitales. Es en este modo de trabajo en
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
12
el cual el sistema puede ser controlado
remotamente a través de comandos
enviados vía RF, entre los cuales se
encuentran: comandos para la toma de
muestras análogas y digitales,
establecimiento de estados en las salidas
digitales y diagnóstico de la conexión.
Cabe destacar que el nodo al no contar
con un microcontrolador o algún otro
dispositivo programable, carece de la
capacidad de procesar los datos por sí
solo, en este sentido, el nodo es utilizado
como una extensión inalámbrica para la
toma de muestras y actuación
inalámbrica de la consola central o
computador personal en el cual, una vez
recibidos los valores de las variables
muestreados en el nodo, pueden ser
procesados y llevar a cabo alguna acción
de control mediante una de las salidas
digitales del mismo nodo o cualquier
otro nodo, según su ubicación geográfica
y disponibilidad de salidas para actuar.
Esto es sin duda, una de las ventajas de
trabajar en un sistema distribuido, el
hecho de que el usuario pueda visualizar
de manera central la totalidad de sus
recursos de I/O asignarlos para una u
otra tarea. En su defecto, a falta de
disponibilidad de recursos o recursos
geográficamente alejados del lugar
donde se requiera para actuar, puede
simplemente agregarse un nodo extra.
Cabe destacar que el modulo RN-131C
permite programar sus recursos de I/O
de forma diferente, en la cual se cuente
con un mayor número de salidas
digitales si se desea. En este caso esta
fue la configuración deseada con
propósito de operar el mayor número
posible de entradas analógicas para
probar el desempeño y velocidad del
sistema en la toma de muestras.
Figura 1. Esquema de acondicionamiento
de voltajes.
Las entradas y salidas digitales son
sensibles a niveles de voltaje 0 y 3.3
volts y fueron pre-acondicionadas para
operar niveles de voltaje de 0 y 5 volts.
En la figura 1 se ilustra el
acondicionamiento de voltajes para las
entradas y salidas digitales a 5 volts
donde se destaca el transistor Mosfet
BSS138.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
13
Las entradas analógicas cuentan con un
rango de sensibilidad de 0 a 400 mili
Volts y en el sistema se encuentran pre-
acondicionadas para aceptar señales
estándares analógicas en rango de 0 a 5
volts.
Por otro lado, si se deseará llevar a cabo
aplicaciones de control de procesos más
rápidas y eficientes, el sistema puede ser
utilizado como un módulo de
comunicación inalámbrica operando
junto con un microcontrolador, con este
fin, cuenta con una interfaz serial SPI
para comunicación con un
microcontrolador y una interfaz USB
para propósito de configuración o
comunicación con un computador o
dispositivo con puerto USB Host.
El sistema incluye sensor de temperatura
y humedad relativa del aire, ambos
embebidos en el diseño, con la finalidad
de dotar al usuario con la capacidad de
medir estas dos variables de forma
rápida y confiable. Dichos sensores han
sido conectados internamente a 2
entradas análogas (canales 6 y 7 del
módulo), dejando disponibles para el
desarrollador solo cinco de los siete
canales analógicos con que cuenta el
nodo. Lo anterior en función de que son
dos de las variables más comúnmente
requeridas en una aplicación. En este
sentido fue seleccionado el módulo
sensor HMZ433A1, el cual incluye
ambos sensores integrados y presenta
buena precisión y es de bajo costo.
Finalmente, puede operar la tarjeta como
un sistema DAQ almacenando la
información recolectada periódicamente
en memoria flash embebida para
posteriormente ser transmitida a la
unidad central utilizando protocolo de
transferencia de archivo, FTP.
2.2. Comunicación USB
Figura 2. Esquemático interfaz USB
Para la comunicación cableada del
módulo con una PC se utilizó un
convertidor de USB a serial de la familia
FTDI por medio del circuito integrado
FT232RL con encapsulado superficial y
un conector USB mini B. La tarjeta de
adquisición de datos cuenta con la
posibilidad de ser alimentada por medio
de la conexión USB para lo que solo es
necesario mover el selector a la posición
marcada con la palabra USB.
En la figura 2, se ilustra el diagrama
esquemático de la comunicación serie a
través de puerto USB y su interconexión
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
14
con el módulo de comunicación WiFi
RN-131C.
Figura 3. PCB de la unidad desarrollada
.
Figura 4. Prototipo del sistema DAQ
La figura 3 ilustra el diagrama PCB de la
Unidad DAQ y Control de Procesos
desarrollada, en la cual se pueden ver los
trazos de las pistas de conexión del
sistema, el cual fue implementado a
doble cara y seguidamente en la figura 4,
se observa una imagen real del prototipo
completamente terminado
2.3 La Herramienta EasyWiFiTool.
Una de las principales fortalezas de este
sistema de adquisición de datos y control
de procesos se basa en la inclusión de
una herramienta de software denominada
EasyWiFiTool. Este software fue
desarrollado en C# con el principal
objetivo de facilitar las tareas de
configuración de los nodos de
adquisición de datos, programarlos y una
vez implementada la red de trabajo
llevar a cabo el monitoreo y la
supervisión de los mismos nodos,
proveyendo con esto al usuario con una
herramienta poderosa, útil, fácil de usar
y económica para la supervisión de las
variables y administración de la totalidad
de los recursos de la aplicación.
Figura 5. Pantalla EasyWiFiTool
En la figura 5, se ilustra la pantalla
principal de la aplicación EasyWiFiTool
implementada, la cual está basada en las
librerías de funciones desarrolladas con
este propósito. Aquí se aprecian los
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
15
principales paramentos de configuración
leída de un módulo DAQ a través del
puerto WiFi del PC.
A través de esta herramienta, el usuario
puede realizar tareas de supervisión de la
red, monitoreo de las variables,
establecimiento de consignas o estados
de la salida de actuación y permite al
operador obtener una tabla de los valores
de las variables en la red y el estado de
las salidas en cada uno de los nodos de
adquisición de datos, y si lo deseará
podría forzar el estado de los actuadores.
Cabe destacar que todas las funciones de
inicialización de la red, comunicación
con los nodos, direccionamiento de
unidades remotas, manejo de los
paquetes de datos, procesamiento de las
secuencias hexadecimales, extracción de
parámetros del paquete de datos,
establecimiento de salidas digitales,
lectura de entradas digitales y análogas,
etc., son realizadas por las funciones en
la librería y el usuario solo desarrolla la
interfaz gráfica.
3. PRUEBAS Y RESULTADOS.
El sistema desarrollado fue probado en
el monitoreo de las variables física en un
cultivo de jitomate mediante la técnica
de hidropónico realizado en invernadero
sin contar con algún grado de
automatización previamente excepto el
vertido de los nutrientes a través de la
corriente de agua en el método de
siembra implementado. El área de
prueba tiene dimensiones de 20X100
metros y las variables monitoreadas
fueron temperatura del aire, humedad
relativa del aire y concentración de
dióxido de carbono CO2en el interior del
invernadero. Además de la temperatura
en el exterior y humedad relativa del
aire, estas últimas fueron tomadas de la
estación meteorológica pre-existente en
lugar. Lo anterior en virtud de que se
determinó que estas tres variables son las
más críticas para el buen desarrollo del
cultivo de jitomate.
En el desarrollo de estas pruebas se
utilizaron los sensores de humedad y
temperatura incluidos en la unidad DAQ
desarrollada y se agregó el sensor de
CO2MG811 de Hanwei Electronics, en
el canal de entrada análoga 0.
La aplicación fue configurada para
operar con 4 unidades DAQ WiFi en
área de 20X25 metros, cubriendo la
totalidad del sector de prueba, además 1
unidad extra con la finalidad de
manipular los actuadores, una bomba de
aspersión para generar brisa agua en el
interior del invernadero para controlar la
humedad y un control de apertura de
barreras de aire y ventilador/extractor
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
16
simultáneamente para controlar la
temperatura en el interior del
invernadero.
Se logró la implementación de una red
mediante un Access point comercial D-
Link y se configuraron las 4 unidades de
adquisición de datos para operar la toma
de muestras de las variables en forma
periódica cada minuto, en base al RTC
que incluye el módulo RN-131C y por
supuesto que trabajara en modo de
ahorro de energía, completamente
dormido, despertando periódicamente a
través de interrupción del mismo RTC.
Figura 6. Esquema de la red
Los datos se concentraron en un módulo
coordinador basado en un
microcontrolador FEZ Panda II de GHI
Electronics, el cual fue programado en
C# y se utilizó las librerías
EasyWiFiTool para el manejo de los
paquetes de datos y tablas de valores. El
coordinador determinó los valores
promedios de temperatura, humedad y
CO2 en el invernadero y transmitía la
orden a la unidad 5, a través de la cual se
actuaba. Los rangos de operación
óptimos para el cultivo de jitomate son:
Temperatura de 18 a 28 ºC, Humedad
mínima del 40% y una concentración de
CO2 de 600 a 900 ppm.
En la figura 6 se ilustra un esquema de la
red implementada en el invernadero.
Una vez implementada la red en el
invernadero desarrollamos pruebas de
comunicación, estas pruebas fueron
realizadas a cada uno de los nodos en el
sistema y consistía en mandar una orden
para que complementara el estado de sus
salidas digitales en un ciclo de 2000
repeticiones el comando a cada una de
las unidades, la totalidad de las muestras
fueron exitosas. Cabe destacar que la
distancia máxima del coordinador
(cercano al Access point) a la unidad
DAQ más lejana fue de
aproximadamente 70 metros lineales y
fue la unidad 5, a través de la cual se
activaban los actuadores. Creemos que
en estas pruebas fue provechoso el
aspecto de que un invernadero no
presenta obstáculos internos.
También se realizaron pruebas de
velocidad, las cuales se llevaron a cabo
mediante el envío de un comando de
toma de muestras y se controló mediante
un temporizador en la aplicación, así se
conocía el tiempo que transcurría desde
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
17
que se enviaba el comando hasta la
llegada de la respuesta al mismo. Esta
operación se realizó en 2000 ocasiones
de forma repetida a alguna de las
unidades en la red implementada
seleccionada de forma aleatoria. Los
resultados variaron en el rango de 1020 a
1085 micro-segundos.
4. CONCLUSIONES
De esta manera hemos logrado el diseño
e implementación de un sistema capaz
de trabajar en red, que proporciona al
usuario la capacidad de supervisar
procesos productivos de forma
inalámbrica, tomando ventaja de la
infraestructura de telecomunicación
previamente instalada (red inalámbrica
WiFi si es el caso), de forma rápida, fácil
y económica. Además, que en las
pruebas realizadas se visualiza que en
aplicaciones de automatización de
invernaderos es una buena alternativa a
los sistemas automáticos tradicionales
para este tipo de aplicaciones basados en
controladores lógicos programables.
En cuanto a la falta de acción de control
en campo, debido a que el sistema opera
como unidad de I/O distribuida, esto es
compensado con las velocidades de
transferencia de paquetes obtenidas en
las pruebas realizadas en el Invernadero,
cuya demora máxima fue de 1.085
milisegundos, valores bastante
aceptables para todos aquellos procesos
cuyas variables no requieren de una
acción inmediata y se requiera de
facilidad, sencillez y bajo costo en el
sistema de control.
5. BIBLIOGRAFIA
[1] Roving
Networks,WiFlyUserManual,
http://www.rovingnetworks.com/resourc
es/download/93/WiFly_User_Manual,
[Último acceso: 17 Enero 2012].
[2]IEEE Computer Society, Get IEEE
802.11: IEEE Standards
Association,http://standards.ieee.org/geti
eee802/download/802.11-2007.pdf,
2012.
[3] Roving Networks. WiFly GSX
802.11 b/g Wireless LAN Module,
http://www.rovingnetworks.com/resourc
es/download/11/RN_131, 2011.
[4] E. Biagioni y S. Giordano, Topics in
Ad Hoc and Sensor Networks, IEEE
Communications MAGAZINE, vol. 45,
nº 12, p. 82, December 2007.
[5]NicolásCastilla,
Invernaderosdeplástico:tecnologíayman
ejo,Madrid , MundiPrensaLibros,2004.
Gerardo Cázarez-Ayala, Hugo
Castillo-Meza, Antonio Rodríguez-
Beltrán, Sócrates Lugo-Zavala,
Miguel Ramírez-Montenegro,
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
18
Miguel,A. Lugo-Zúñiga, Carlos E.
Cañedo-Figueroa.
Docentes del Instituto Tecnológico de
Los Mochis
19
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
Instituto Tecnológico de Los Mochis
ISSN: En trámite
México
2014
Manufactura aditiva aplicada en prototipos de dispositivos médicos
complejos y componentes aeroespaciales con sistema de enfriamiento
interno
Ana Lilia Cortes-Grijalva, Juan Manuel Montoya Valenzuela, José Obedt Figueroa-
Cabazos, Héctor Rafael Siller-Carrillo y José Luis Guevara-Fierro
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,
Agosto – Diciembre, 2014/Vol. 2014, Número 2 Edición Semestral
Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 20 – 28
ITmochis
Revista de Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
20
MANUFACTURA ADITIVA APLICADA EN PROTOTIPOS DE DISPOSITIVOS
MÉDICOS COMPLEJOS Y COMPONENTES AEROESPACIALES CON
SISTEMA DE ENFRIAMENTO INTERNO.
ADDITIVE MANUFACTURING APPLIED ON PROTOTYPES OF COMPLEX
MEDICAL DEVICES AND AEROSPACE COMPONENTS WITH INTERNAL
FEATURES.
Ana Lilia Cortes-Grijalva1; Juan Manuel Montoya-Valenzuela1; José ObedtFigueroa-
Cabazos2; Héctor Rafael Siller-Carrillo2; José Luis Guevara-Fierro1. Estudiante de Ingeniería Industrial e Investigadores del Instituto Tecnológico de Los Mochis, Blvd. Juan de
Dios Batiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa.1
Investigadores del Centro de Innovación en Diseño y Tecnología, Instituto Tecnológico de Estudios
Superiores de Monterrey, Avenida Eugenio Garza Sada No. 2501 Sur Col. Tecnológico, Monterrey,
NL.2
RESUMEN
El presente trabajo tiene como objetivo
comparar la relación que existe entre la
calidad, la productividad y el costo entre
los procesos de manufactura
convencionales como los procesos de
manufactura sustractiva versus los
procesos de manufactura aditiva para la
fabricación de prototipos, además de
presentar dos casos de estudio que
muestran el prototipado rápido y
desarrollo de la turbina de un álabe con
sistema de enfriamiento interno y el
prototipado de un espaciador lumbar para
cirugía de columna, utilizando ingeniería
inversa para la obtención de las medidas.
Asimismo, se presentan las ventajas y
desventajas que ambos procesos traen a la
industria biomédica y aeroespacial.
Palabras Claves: Manufactura aditiva,
manufactura sustractiva, ingeniería
inversa, prototipado rápido.
SUMMARY
The scope of this paper is to compare the
relationship that exist between quality,
productivity and cost among conventional
manufacturing processes like subtractive
manufacturing versus additive
manufacturing processes to create
prototypes, besides to present two cases
of study that shows the rapid prototyping
and the development of the turbine blade
with internal features and the prototype of
a human bone tissue implant for the
spinal fusion surgeries, using reverse
engineering to get the measures. This
paper also presents the advantages and
disadvantages that both processes bring to
the biomedical and aerospace industries.
Keywords: Additive manufacturing,
subtractive manufacturing, reverse
engineering, rapid prototyping.
INTRODUCCIÓN
Hoy en día, la industria se enfrenta ante
retos donde el diseño asistido por
computadora (CAD, por sus siglas en
inglés Computer Aided Design) y la
manufactura asistida por computadora
(CAM por sus siglas en inglés
Manufacturing Aided Design) tienen un
valor significativo para mejorar los
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
21
métodos tradicionales de diseño y de
manufactura. La industria médica y
aeroespacial son industrias que necesitan
enfrentar estos nuevos desafíos del
mercado debido a los cambios en los
requerimientos de la industria
manufacturera ocasionados por los cortos
ciclos de vida de los productos, las
complejas formas de los diseños, la
elevación en los niveles de calidad, la
reducción de los costos y la disminución
en el tiempo de desarrollo de productos
para los cuales la industria ha estado
buscando nuevas soluciones. Una posible
solución para estos problemas es la
manufactura aditiva. (Chhabra& Singh,
2011) Sin embargo, la transición de
prototipado rápido a manufactura rápida
ha cambiado la forma en que los
productos son diseñados, permitiendo a
los diseñadores e ingenieros explotar la
complejidad y funcionalidad de las
tecnologías aditivas.
El uso de la manufactura aditiva para la
creación de modelos con aplicaciones
médicas, es un tema bastante interesante y
a la vez conmovedor, ya que cuenta con
muchos ejemplos en los cuales los
procedimientos quirúrgicos son difíciles y
complejos e implican grandes equipos de
especialistas que utilizan modelos en
numerosas etapas de la planificación. En
el caso de las aplicaciones aeroespaciales,
sirven para validar características
geométricas en túneles de viento entre
muchas otras aplicaciones. (Gibson, et al.,
2006).
MARCO TEÓRICO
En los últimos años, una variedad de
nuevas tecnologías de prototipado rápido
han sido desarrolladas. Entre estas
tecnologías se incluyen: el sinterizado
selectivo por láser (SLS por sus siglas en
inglés Stereolithography Selective Laser
Sintering), la manufactura por deposición
fundida (FDM por sus siglas en inglés
Fused Deposition Manufacturing), la
manufactura de objetos laminados (LOM
por sus siglas en inglés Laminated Object
Manufacturing), fabricación balística de
partículas (BPM por sus siglas en inglés
Ballistic Particle Manufacturing) y la
impresión en tercera dimensión (Three
Dimensional Printing o 3D Printing)
(Pham & Gault, 1998). La Figura 1
muestra la clasificación de los métodos de
prototipado rápido que hay en la
actualidad.
Figura 1 Clasificación de los métodos de prototipado
rápido.(Pham & Gault, 1998)
No obstante, muchos procesos de
prototipado rápido no pueden competir
con la manufactura convencional en
términos de calidad, precio y
productividad. A pesar de los importantes
esfuerzos de búsqueda de nuevas
aplicaciones para las tecnologías aditivas,
muchos de los usuarios potenciales no
están conscientes de sus beneficios
(incluyen todas las industrias dedicadas a
la producción de maquinaria y
electrodomésticos de bajo volumen,
dispositivos médicos, componentes
aeroespaciales, entre otros). A
continuación se muestran algunos
procesos de manufactura aditiva para
Prototipado Rápido
Material aditivo
Líquido
Polímero líquido
Punto por punto
Capa por capa
Surpeficie holográfica
FluidoMaterial fundido
Punto por punto
Capa por capa
Partículas discretas
Fusión por láser
Fusión por pegamento
Sólido
Hojas con adhesivo
Unión con luz
Material removible
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
22
prototipado rápido.(Munguia, et al.,
2011).
Sinterizado selectivo por láser.
En el proceso de sinterizado selectivo por
láser, se aplica una fina capa de polvo, (de
unas décimas de milímetro) por un
mecanismo de rodillos de contra-rotación
en el área de trabajo. El material en polvo
se precalienta a una temperatura
ligeramente por debajo de su punto de
fusión. El haz del láser traza la sección
transversal sobre la superficie del polvo
para calentarlo hasta alcanzar la
temperatura de sinterizado para que así el
polvo se una en los puntos seleccionados
(causando que las partículas se fusionen y
solidifiquen).(Pham & Gault, 1998). La
Figura 2 muestra el esquema conceptual
del proceso de sinterizado selectivo por
láser.
Figura 2. Principal trabajo del SLS(Yan & Gu,
1996).
Manufactura por deposición fundida.
En el proceso de manufactura por
deposición fundida, el modelado utiliza
una técnica aditiva, depositando el
material en capas, para conformar la
pieza. Un filamento plástico que
inicialmente se almacena en rollos, es
introducido en una boquilla. La boquilla
se encuentra por encima de la temperatura
de fusión del material y puede desplazarse
en tres ejes controlada electrónicamente.
La boquilla normalmente la mueven
motores, pasos o servomotores La pieza
es construida con finos hilos del material
que solidifican inmediatamente después
de salir de la boquilla. Este tipo de
fabricación es utilizado para prototipos y
producción a pequeña escala (Yan & Gu,
1996). La Figura 3 muestra el esquema
conceptual del proceso por deposición
fundida.
Figura 3. Proceso por deposición fundida.(Yan &
Gu, 1996)
Impresión 3D
En el proceso de impresión en 3D, un
modelo se corta en capas de sección
transversal 2D a través de la
computadora. Una capa de polvo se
extiende sobre la parte superior del
pistón, la cama de polvo, en un cilindro, y
a continuación, una cabeza de impresión
de inyección de tinta proyecta pequeñas
gotas de material aglutinante sobre el
polvo en el lugar donde se requiere la
solidificación de acuerdo con la
información del CAD. Después de que se
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
23
complete una capa, el pistón deja caer una
distancia predefinida una nueva capa de
polvo se extiende y se pega de forma
selectiva. Cuando se ha completado la
parte entera, es necesario un tratamiento
térmico para mejorar la unión del polvo
pegado, y a continuación, se elimina el
polvo de los bordes(Yan & Gu, 1996). La
Figura 4 muestra el esquema conceptual
del proceso de impresión 3D.
Figura 4 Impresión 3D.(Yan & Gu, 1996)
METODOLOGÍA
Con el fin de satisfacer las principales
necesidades de los clientes de prototipado
rápido y aumentar la información para las
pequeñas empresas, es importante el
desarrollo de nuevas tecnologías para la
manufactura aditiva(Figueroa, 2013).
Debido a esto, el objetivo de este trabajo
es comparar las ventajas y desventajas
que existen entre la productividad,
calidad y precio entre los métodos de
fabricación convencionales que se utilizan
actualmente y los procesos de
manufactura aditiva.
La metodología presentada a
continuación, describe las etapas que se
llevaron a cabo para la realización de esta
investigación comparativa mediante el
ciclo de vida del producto (PLC por sus
siglas en inglés Product Life Cycle),
donde se tomaron como referencia dos
casos de estudio. Además, se aplicaron
métodos para comparar las opciones que
se ajusten a los requisitos de diseño
iniciales. Incorporando parámetros de
cuatro grupos como lo son los requisitos
geométricos, estéticos, mecánicos y
funcionales que se pueden activar de
forma individual. La Figura 5 muestra la
metodología propuesta del ciclo de vida
del producto.
Figura 5. Metodología propuesta del Ciclo de Vida
del Producto(Figueroa, 2013).
Tomando en consideración la
metodología anterior, además se trabaja
con la comparación de dos ingenierías
inversas donde en una se aplicó el método
de medición convencional y modelado
(espaciador lumbar) y en el otro el
escaneo por láser (álabe de turbina).
También se presenta una comparación
entre los procesos convencionales de
manufactura y la manufactura aditiva
(caja lumbar).
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
24
Figura 6. Metodología que presentan los métodos de
ingeniería inversa y fabricación. Ver (Figueroa,
2013)
En base a la metodología mostrada en la
Figura 6 se presentan los métodos de
ingeniería inversa y fabricación para el
espaciador lumbar y el álabe de turbina.
Ingeniería inversa mediante medición
de coordenadas.
Se presenta el trabajo previo realizado por
el Centro de Innovación en Diseño y
Tecnología del Tecnológico de Monterrey
donde utilizaron ingeniería inversa a
través de una máquina de medición por
coordenadas de la marca Zeiss modelo
MC850 que se muestra en la Figura .
Figura 7 MC850 de la marca Zeiss.
La Figura 8 muestra la pieza original que
es un espaciador lumbar TLIF 13 Cage
Peek Optima® de la marca Synimed que
fue seleccionada porque es la estándar en
su clase. El software utilizado para la
creación del modelo en 3D del espaciador
lumbar fue el Autodesk Inventor 2011
debido a que el autor fue capacitado para
este software. La figura 9muestra el
modelo3Dobtenido a partir dela
ingeniería inversa.(Figueroa, 2013)
Figura8. Pieza original de un espaciador lumbar
TLIF 13 Cage Peek Optima® de la marca Synimed
Figura 9. Modelo 3D obtenido a partir de la
ingeniería inversa.(Figueroa, 2013)
Ingeniería inversa mediante escaneo.
Se presenta el trabajo previo realizado por
el Centro de Innovación en Diseño y
Tecnología donde un equipo de
tomografía computarizada (CT) fue usado
para el estudio de las secciones internas
del álabe de turbina con sistema de
enfriamiento interno. Los resultados
muestran varios errores en los escaneos
de la tomografía que hacen necesario el
uso de otras técnicas de medición. Debido
a estos resultados con los escaneos del
tomógrafo, la metodología presentada no
puede ser usada para operaciones de
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
25
Ingeniería Inversa de piezas con altas
tolerancias. De igual manera, se proponen
líneas de investigación para poder abarcar
este tipo de piezas.(Gameros, 2013)
Figura 10. Metodología del proceso de ingeniería
inversa mediante escaneo.(Gameros, 2013)
Tal y como lo muestra laFigura 10, la
metodología del proceso de escaneo
comienza con la obtención de un sistema
de referencia (datums) a través del
desarrollo de un sujetador especial que se
utiliza como base para los procesos de
medición y digitalización. Las medidas
son realizadas con el escáner óptico y un
equipo de tomografía computarizada.
Después de obtener las medidas, se
realizó una reconstrucción del modelo en
3D con el uso de NURBS. La Figura 11
muestra el álabe de turbina que se
sometió a escaneo; mientras que la Figura
12 muestra el modelo obtenido a partir de
la ingeniería inversa obtenida mediante
escaneo.
Figura 11. Álabe de turbina (pieza
original)(Gameros, 2013)
Figura 12. Modelo 3D obtenido a partir de la
ingeniería inversa por escaneo.(Gameros, 2013)
Creación de prototipo por
manufactura removible
Una vez obtenido el modelo3D la pieza se
somete a post-procesamiento, lo que nos
permite crearla trayectoria de mecanizado
para una máquina de CNC.La Figura 13
muestra las rutas de maquinado, para el
que se utilizó WorkNC. La Figura 14
muestra el proceso de maquinado del
espaciado lumbar.
Figura 13. Rutas de maquinado.(Figueroa, 2013)
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
26
Figura 14. Proceso del maquinado del espaciador
lumbar.(Figueroa, 2013)
Creación de prototipo por
manufactura aditiva.
El modelo3Dnos permite crearlas capas y
rutas de impresión. En esta parte del
procesamiento CAD, la pieza se "corta en
rebanadas” que posteriormente crean
rutas de adición de material. Cada capa es
una sección transversal del límite interior
y exterior. Para las capas dañadas se
utilizan las herramientas de reparación del
software. La Figura 15 muestra el post-
procesamiento del archivo STL para su
impresión.(Figueroa, 2013)
Figura 15. Pieza en capas (sin escala).(Figueroa,
2013)
La Figura 16 muestra la ruta del material
de soporte y la Figura 17 muestra la ruta
del material de adición. Una vez
completado este paso se obtiene un
archivo .cmb, el cual permite una
comunicación con la máquina.
Figura 16. Soporte de las partes.(Figueroa,
2013)(Figueroa, 2013)
Figura 17. Ruta del material de adición (color verde
es material, azul es soporte).(Figueroa, 2013)
Una vez obtenido el archivo formato .cmb
(formato de salida del post-procesamiento
de la pieza para impresión) se configura
la máquina para la impresión de las
piezas. El tiempo estimado para la
fabricación del espaciador lumbar fue de
00:41 horas y para el álabe de turbina fue
de 01:45 h. Como resultado se obtuvo un
prototipo rápido del espaciador lumbar y
el prototipo rápido obtenido del álabe de
turbina como los muestra la Figura 18.
Figura 18. Prototipo obtenido del espaciador lumbar
y el álabe de turbina.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
27
CONCLUSIONES
La tabla 1 nos muestra una comparación
entre el tiempo de procesamiento entre el
método de manufactura removible y el
proceso de manufactura aditiva. Tomando
en cuenta los cambios de herramental, el
movimiento de las piezas, la variedad de
máquinas y herramientas que se necesitan
para el desarrollo de los prototipos en
comparación con la manufactura aditiva,
hay una gran ventaja la fabricación de
prototipos con este tipo de tecnología.
El proceso de manufactura removible
tomó un tiempo estimado de 138 min (sin
tomar en cuenta el tiempo de
configuración de herramientas) para su
fabricación, lo que es superior a los 41
minutos que el prototipado rápido tomó.
El costo por hora de maquinado es de
aproximadamente 30 dólares al igual que
la hora de impresión, pero lo que hace la
diferencia es el costo adicional de los
herramentales que se utilizan en el
proceso de maquinado, que pueden variar
de acuerdo a la pieza que se desea
fabricar y los costos pueden ser bastante
elevados.
Este trabajo concluye que la manufactura
aditiva es la opción más conveniente para
la creación de prototipos, ya que permite
a los usuarios la creación de diseños muy
complejos y con formas libres, lo cual en
los procesos convencionales de
manufactura resulta más difícil de
fabricar. Es necesario explotar todos los
beneficios que la manufactura aditiva le
concede al mundo de la industria hoy en
día y sobretodo aprovechar las ventajas
que genera su uso, como en el caso de la
industria médica, en la que, gracias a los
avances de este tipo de tecnología, es
posible la creación de implantes y
prótesis humanas que pueden ser
personalizados, lo que representa un gran
avance en la medicina.
Tabla 1. Diagrama de flujo del proceso de mecanizado.(Figueroa, 2013)
Para la realización de este trabajo se
utilizó el software Insight, el material
seleccionado fue el ABS-M30 debido a su
gran resistencia a la tensión, impacto y
resistencia a la flexión, y su estabilidad en
el medio ambiente. La resolución
utilizada fue de 0.254 mm en el eje z y
0.407 mm en el plano XY. La máquina
utilizada fue la Fortus 400mc que fue
seleccionada porque eleva el límite
máximo de las ventajas competitivas que
se derivan de la manufactura aditiva.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
28
BIBLIOGRAFÍA
Chhabra, M., & Singh, R. (2011). Rapid
casting solutions: a review.Rapid
Prototyping Journal, 17 (5), 328-350.
Figueroa, J. O., 2013. RAPID PROTOTYPING
FOR COMPLEX BIOMEDICAL AND AEROSPACE
COMPONENTS WITH INTERNAL FEATURES.
MEMORIAS DEL XIX CONGRESO
INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM, p. 6.
Gameros, A., 2013. REVERSE ENGINEERING
OF TURBINE BLADES WITH INTERNAL
FEATURES. MEMORIAS DEL XIX CONGRESO
INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM, p. 1.
Munguia, J., Bernard, A. & Erdal, M., 2011.
Proposal and evaluation of a KBE-RM
selection system. Rapid Prototyping Journal,
17(4), pp. 236-246.
Pham, D. & Gault, R., 1998. A comparison of
rapid prototyping technologies. International
Journal of Machine Tools & Manufacture,
Volume 38, pp. 1257-1287.
Yan, X. & Gu, P., 1996. A review of rapid
prototyping technologies and systems.
Computer-Aided Design, 28(4), pp. 307-318.
Ana Lilia Cortes Grijalva.
Alumna de la carrera de Ingeniería
Industrial, Instituto Tecnológico de Los
Mochis, Blvd. Juan de Dios Batiz y 20 de
Noviembre s/n, C.P. 81279, Los Mochis,
Sinaloa, México.
Juan Manuel Montoya Valenzuela.
Profesor Investigador, Instituto
Tecnológico de Los Mochis, Blvd. Juan
de Dios Batiz y 20 de Noviembre s/n,
C.P. 81279, Los Mochis, Sinaloa,
México.
José Obedt Figueroa Cabazos.
Investigador del Centro de Innovación en
Diseño y Tecnología, Instituto
Tecnológico de Estudios Superiores de
Monterrey, Avenida Eugenio Garza Sada
No. 2501 Sur Col. Tecnológico,
Monterrey, NL.
Héctor Rafael Siller-Carrillo.
Investigador del Centro de Innovación en
Diseño y Tecnología, Instituto
Tecnológico de Estudios Superiores de
Monterrey, Avenida Eugenio Garza Sada
No. 2501 Sur Col. Tecnológico,
Monterrey, NL.
José Luis Guevara Fierro.
Profesor Investigador, Instituto
Tecnológico de Los Mochis, Blvd. Juan
de Dios Batiz y 20 de Noviembre s/n,
C.P. 81279, Los Mochis, Sinaloa,
México.
29
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
Instituto Tecnológico de Los Mochis
ISSN: En trámite
México
2014
Diseño y prototipos de implantes de tejido óseo para la fusión espinal.
María Teresa Verdugo-Salazar, Juan Manuel Montoya Valenzuela, Héctor Rafael
Siller-Carrillo y Valente Ochoa-Espinoza
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,
Agosto – Diciembre, 2014/Vol. 2014, Número 2 Edición Semestral
Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 30 – 40
ITmochis
Revista de Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
30
DISEÑO Y PROTOTIPOS DE IMPLANTES DE TEJIDO ÓSEO PARA LA FUSIÓN
ESPINAL.
María Teresa Verdugo-Salazar1; Juan ManuelMontoya-Valenzuela1; Héctor Rafael
Siller-Carrillo2; Valente Ochoa-Espinoza1. 1Alumna del Instituto Tecnológico de Los Mochis.
1Docente Investigador del Instituto Tecnológico de Los Mochis. 2Centro de Innovación en Diseño y Tecnología, Tecnológico de Monterrey.
RESUMEN
El desarrollo de la lumbalgia es un
problema de salud que afecta a gran
porcentaje de la población mexicana. El
alcance de este trabajo es presentar tanto
la propuesta de un nuevo diseño, así
como el prototipo de un implante de
tejido óseo humano para las cirugías de
fusión espinal, a partir de un diseño de
prototipo de caja lumbar de material
ABS. A fin de comprender el diseño final
se presentan la metodología del nuevo
diseño de material biocompatible PC-
ISO. Además, un procedimiento
específico que hace posible la fabricación
de la caja lumbar hecho de tejido óseo
humano, a través de un análisis de
elementos finitos.
PALABRAS CLAVE: Lumbalgia,
prototipo, caja lumbar, material
biocompatible PC-ISO, análisis de
elementos finitos.
INTRODUCCIÓN
Estadísticas del Instituto Mexicano del
Seguro Social (IMSS) revelan que, en
México, al menos 8 de cada 10 adultos
sufren lumbalgia en algún momento de su
vida y que, de ellos, 30% lo padece de
manera crónica, recurrente o permanente.
En los últimos años, aproximadamente el
80% de la población mexicana ha
presentado una patología lumbar [1]. En
el desarrollo de esta patología intervienen
factores como la edad, el sexo, la
obesidad, hábitos de postura, higiene,
entre otros.
En la actualidad, el desarrollo de esta
patología ha incrementado y con ello los
procedimientos quirúrgicos cuyos valores
monetarios son elevados tanto para el
paciente como para el cirujano. Tomando
en cuenta que en nuestro país hay 3.2
millones de mexicanos en pobreza, es
decir, conforman un 45.5% de la
población total [2], los ortopedistas están
preocupados de los costos, ya que los
dispositivos médicos están obligados a
rehabilitar a sus pacientes y devolverlos a
sus actividades en las mejores
condiciones a un precio razonable, y los
pacientes están preocupados de los costos
que involucran los implantes quirúrgicos
y la mano de obra.
La Manufactura Aditiva está siendo uno
de los procesos de manufactura
revolucionarios de nuestros tiempos en la
técnica de prototipos rápidos (rapid
prototyping en inglés), en especial para la
realización de dispositivos médicos. En
diversas investigaciones se han
desarrollado implantes basados en
manufactura aditiva, con aplicaciones
como cráneo,
mandíbula y utilizando materiales tales
como ABS, acrílico, policarbonato y
silicón. Sin embargo, existen pocas
investigaciones en cuanto a la aplicación
en implantes utilizados en cirugía de
columna hechos de otro material
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
31
biocompatible y termoplástico como el
PC-ISO. Por ello, el presente trabajo
muestra una propuesta de diseño nuevo
de las cajas lumbares para cirugía de
columna mediante la manufactura aditiva,
a través de una metodología diferente.
2. FOCO DE LA INVESTIGACIÓN
Debido al creciente índice de población
que requiere una intervención quirúrgica
como resultado de un aumento en el dolor
de espalda baja, originada por distintas
causas, siendo el más común el estrés, el
sobreesfuerzo físico y la mala postura, se
decidió crear una nueva opción para la
solución de este problema, buscando
satisfacer las necesidades de
biocompatibilidad completa al introducir
un nuevo material que es biocompatible y
a la vez, es un termoplástico que permite
ser impreso en 3D a partir de un modelo
CAD. Para llevar a cabo este análisis, se
tomó de una investigación previa, donde
se estudiaron características del producto,
se elaboró una matriz morfológica para su
elección y posterior prototipado.
3. REVISIÓN DE LA LITERATURA
El análisis de las características del
producto es altamente iterativo y requiere
la observación de los datos recogidos en
varias ocasiones por su comprensión.
Separar los beneficios para el cliente
(necesidades) de las características del
producto son necesarios para el éxito de
esta etapa. Debido a los puntos
mencionados antes, en este paso se
determinó que:
• Los beneficios son independientes del
producto. (Por ejemplo: la máxima
movilidad en la columna vertebral
(función)).
• Las características son las soluciones
para los beneficios. (Por ejemplo: No a la
migración dentro de la vértebra.)
Una vez separados, tanto los beneficios
para el cliente y las características del
producto se procedieron a hacer un
diagrama de afinidad (análisis funcional
del sistema) para encontrar los atributos
del cliente. Para complementar este
trabajo, se aplicó una metodología de
pensamiento de diseño debido a que se
necesita para hacer frente a los problemas
perversos; desafíos "difusos" que no
tienen una solución clara, pre-definida.
Design Thinking fue seleccionado porque
el diseño junto con la ciencia y el arte,
forman las tres dimensiones de la
capacidad cognitiva humana increíble.
Además, el pensamiento de diseño tiene
una característica única que hace posible
ser "universalizado." Esto significa que el
diseño podría ser utilizado como un
vehículo para comunicarse a través de las
disciplinas que lo ponen en el centro de la
metodología de sistemas. Diseñar es crear
un todo integrado de partes diferenciadas
[3]. Los beneficios son "hacer las cosas
de forma diferente" por los expertos no
conectados, lo que significa que
podríamos innovar. Para lograr el éxito de
esta metodología es necesario un espacio
de posibilidades, como una sala flexible,
libre de entorno de oficina. El proceso
consta de seis pasos distintos.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
32
Ilustración 1. La metodología Stage-Gate® (Arleth, 2010) [5].
4. METODOLOGÍA
El desarrollo de nuevos productos
comienza con una idea y termina con el
lanzamiento de un nuevo producto. El
paso entre estos puntos se puede ver
como un proceso sistemático de
desarrollo de productos. En este trabajo se
utilizará la metodología Stage-Gate ®
como proceso de desarrollo de productos,
la ilustración 1 muestra las etapas de la
misma. Sin embargo, el alcance de este
trabajo es hasta la etapa 3 de esta
metodología. Para complementar este
trabajo con otros métodos de diseño se
utilizará Design Thinking. El método de
Design Thinking es aquella capacidad
humana única para crear imágenes de las
cosas que no existen. El diseño, junto con
la ciencia y el arte, forman las tres
dimensiones de la increíble capacidad
cognitiva humana.
El objetivo de esta metodología es atacar
a los problemas perversos con desafíos
"confusos" que no tienen una solución
predefinida clara. Los beneficios son para
hacer las cosas de manera diferente por
expertos ajenos, lo que significa que
podríamos innovar [4].
Ilustración 2. El proceso y la iteración del DesignThinking (DarkHorse, 2011) [6].
Para lograr el éxito en esta metodología
es necesario un espacio de posibilidades,
una habitación flexible y un fuera de
trabajo de oficina, el proceso consta de
seis pasos distintos, además de iteración y
un equipo que conecta la mente en forma
de T [4]. La Ilustración 2 muestra el
proceso y su iteración [6].
La implementación se realizó en seis
etapas:
Entender.
Observar.
Sintetizar.
Idear.
Prototipar.
Prueba.
4.1. ENTENDER
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
33
El objetivo es desarrollar los
conocimientos básicos para que puedan
hacer las preguntas "correctas". Al final
de la fase de entendimiento debemos
tener más preguntas que respuestas.
Investigación en línea, lectura de
documentos, artículos de periódicos, ver
vídeos sobre el tema, entre otras cosas se
realizaron en esta fase.
Para lograr el éxito de este trabajo, el
primer paso es saber quién es el mercado
objetivo y los clientes potenciales.
Con la finalidad de satisfacer el primer
paso se utiliza la herramienta de 5W's1H.
Esta herramienta consiste en la
realización de las siguientes preguntas:
- ¿Quién? (Who?)- Cliente potencial
- ¿Qué? (What?)- Verbos en presente
participio
- ¿Cuándo? (When?)- Minutos, horas,
meses, para siempre.
- ¿Dónde? (Where?)- Lugar final,
transferir.
- ¿Por qué? (Why?)- Razones.
- ¿Cómo? (How?)- Condiciones/términos.
A partir de este primer análisis se
concluye que el enfoque de desarrollo de
un nuevo dispositivo médico es adecuado
para el uso en la región lumbar y que
debe hacerse de acuerdo a las necesidades
de los cirujanos y que este dispositivo
médico puede estar presente en la vida
diaria del paciente [4].
4.2. OBSERVAR
A pesar de que algunos resultados no eran
lo suficientemente claros en la
recopilación de información, la fase de
observación se realizó. Por esta razón se
llevó a cabo un análisis de patentes de
una caja lumbar. El análisis muestra el
desarrollo de la investigación y la
aplicación de este tipo de implantes
actuales. Se tomaron las patentes de los
implantes de cajas lumbares desde el año
2001 hasta el 2011, ya que pueden dar
una idea de la tendencia de la materia.
Todos los países miembros del PCT, la
ARIPO, la OEP, EE.UU., LATIPAT y
América Latina lo han tomado en cuenta.
La solicitud de patente de texto completo
y base de datos de imagen mediante la
Oficina de Marcas y Patentes de los
EE.UU. y la patente de Alcance
Internacional de Búsqueda y colecciones
nacionales de patentes fueron utilizados
para esta tarea.
Esto concluye que en años recientes ha
tenido un movimiento dinámico y se
puede inferir que el interés en esta área
está creciendo en los últimos tiempos
como se muestra en la Ilustración 3 [4].
Ilustración 3. Patentes de los implantes intervertebrales (PatentScope, 2008), (US Patent, 2011) [7] [8].
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
34
4.3. SINTETIZA
El Análisis Funcional del Sistema y el
diagrama FAST (por sus siglas en inglés)
nos permite enfocarnos en las
características principales del nuevo
diseño del producto. Sin embargo, esta
investigación necesita otros recursos para
complementar este trabajo. Se realizó una
comparación de patentes y una
comparación de productos comerciales.
De esas comparaciones, se obtuvieron
nuevas características funcionales y
nuevas ideas de soluciones. Los sitios
web comerciales, la solicitud de patente
de texto completo y base de datos de
imagen mediante la Oficina de Marcas y
Patentes de los EE.UU. y la patente de
Alcance Internacional de Búsqueda y
colecciones.
4.4. IDEAR
Después de la comparación de patentes y
de la comparación de los productos
comerciales se determinaron las
características y los parámetros
principales a través del uso de diferentes
técnicas para el diseño de productos [4].
En la Tabla 1 se muestran las
características que debe tener el nuevo
diseño y en la Tabla 2 la comparativa de
patentes y productos comerciales.
Tabla 1. Evaluación de características.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
35
Tabla 2. Descripción y evaluación de las patentes seleccionadas para el estudio (Figueroa Cavazos, J. O., 2011) [4].
4.4.1. CONCEPTO-DISEÑO
Después del análisis morfológico se
determinó el concepto de diseño. Las
características más importantes se
enlistan a continuación [4]:
• Cantidad de distribución óptima.
• Un diseño que permita ensamblar una
pieza de hueso sin adhesivo.
• Una figura que permita fácil
introducción al cuerpo.
• Superficies que permitan una fijación
balanceada.
• Un material que permita osteoinducción,
osteoconducción y también osteogénico.
4.5. PROTOTIPAR
La sección de creación de prototipos
describe una ruta de fabricación
propuesto para la fabricación de la caja
lumbar hecha de tejido óseo humano. Este
primer prototipo de la caja lumbar tomó
la misma forma (diseño) de un producto
comercial. Para este caso de estudio de la
TLIF-13 Caja Peek Optima ® de la marca
Synimed fue seleccionado debido a que
es el estándar en su clase. El software
Autodesk Inventor 2011 fue seleccionado
para hacer el modelo 3D de la caja lumbar
debido a que el autor fue entrenado para
este software. La figura ghgh muestra el
TLIF-13 Jaula Peek Optima ® de la
marca Synimed (a) con su modelo 3D
obtenido a partir de la ingeniería inversa
(b). El modelo 3D nos permite crear la
trayectoria de mecanizado para una
máquina de CNC para el mecanizado de
un primer prototipo utilizando polímeros
como materia prima. El propósito
principal del primer prototipo fue conocer
las rutas de fabricación que permiten para
su fabricación, la trayectoria de la
herramienta para el mecanizado, así como
para saber qué herramientas son las
indicadas. La Ilustración 4 muestra los
resultados [4].
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
36
Ilustración 4. El lado izquierdo muestra el TLIF-13 caja Peek Optima ® de la marca Synimed y el lado derecho muestra
el modelo 3D (Figueroa Cavazos, J. O., 2011) [4].
De los resultados del prototipo propuesto
se obtuvo una ruta de fabricación. La ruta
de fabricación propuesta es:
a) Tomar el hueso humano.
b) Hacer un corte transversal a través del
hueso en una dirección longitudinal para
obtener dos piezas de hueso utilizando un
cortador de disco.
c) Desbaste las superficies óseas
interiores para obtener superficies planas.
d) Pegar ambas piezas.
e) Re-desbaste para obtener un bloque
cuadrado.
f) Acabado para adquirir la figura de la
caja lumbar.
La Ilustración 5 muestra el proceso de
fabricación de la caja lumbar hecho de
hueso humano [4].
Ilustración 5. Proceso de mecanizado de la caja lumbar hecha de hueso humano (Figueroa Cavazos, J. O., 2011) [4].
4.6. PRUEBA
No se hicieron pruebas mecánicas para el
prototipo con escala 4:01. En lugar de
ello, se realizó un Análisis de Elementos
Finitos (FEA, por sus siglas en inglés)
utilizando el software CAD NX.
La Tabla 3 muestra las condiciones de
frontera. Se utilizó Autodesk Inventor
2011 software de CAD para el método de
los elementos finitos.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
37
Tabla 3. Condiciones de frontera.
Para el rediseño de la caja lumbar se tomó
como referencia el prototipo base
anteriormente elaborado con propiedades
de material ABS (Acrilonitrilo Butadieno
Estireno) en el programa Autodesk
Inventor 2011.
Se realizó una simulación en el solver de
Nastran del software NX para observar el
comportamiento de la caja lumbar ante
una fuerza directa de -4400 N como carga
puntual de acuerdo a lo especificado. Sin
embargo, este solver de simulación arrojó
un comportamiento no adecuado, ya que
la fuerza al concentrarse en un solo punto
provocaba que la caja lumbar se
deformara inmediatamente rebasando el
esfuerzo último de compresión (UCS) de
75 MPa, tal como se muestra en la figura
hh. Por ello, se optó por aplicarle una
fuerza de -4400 N distribuida al prototipo
base, lo cual mostró que la parte posterior
no resistiría al pasarse del UCS.
Ilustración 6. Comportamiento del prototipo base.
Utilizando una escala del esfuerzo último
de compresión (UCS) de 75 MPa, se
mostró que el diseño de la caja lumbar no
resistía lo suficiente (ver Ilustración 10),
por lo que se propuso un nuevo diseño
.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
38
Ilustración 7. Fuerza distribuida del prototipo base.
El prototipo propuesto se hizo bajo las
propiedades del material PC-ISO
(Policarbonato-ISO), un material
biocompatible más fuerte y más resistente
al calor que el ABS, disponible con la
tecnología de modelado por deposición
fundida (FDM). Además, la máquina de
impresión 3D Fortus 400mc puede
construir piezas sin problemas de este
material.
Debido a que, a mayor volumen, menor
es la presión, al introducir los datos del
material se procedió al aumento en el
volumen de la caja lumbar. Una vez
diseñada, se sometió a simulación
conservando la misma fuerza distribuida
de -4400 N bajo una escala de 75 Mpa.
Los resultados mostraron una mayor
concentración de estrés en las esquinas
del interior de la caja (ver Ilustración 12).
Ilustración 8. Fuerza distribuida del segundo prototipo.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
39
Al aumentar el volumen cerrando algunos
espacios de la caja, se observó que en las
esquinas se estaba concentrando el mayor
porcentaje de fuerza, por lo que se decidió
hacer las esquinas más curvas, de manera
que la fuerza se distribuyera y no se
concentrara en esas zonas (Ver Ilustración
9).
Ilustración 9. Fuerza distribuida en el interior del segundo prototipo.
5. RESULTADOS
El nuevo diseño de caja lumbar hecho de
material PC-ISO puede trabajar con una
carga distribuida de -4400 N. Los
resultados del análisis CAE muestran que
el nuevo diseño es capaz de soportar las
cargas aplicadas con un valor máximo de
esfuerzo de 67.191 MPa de un esfuerzo
último de compresión de 75 MPa.
6. DISCUSIÓN
Se mejoró el funcionamiento de la caja
lumbar por medio del redondeo de las
esquinas y se optimizó la utilización del
material, suceso que es posible gracias al
manejo de técnicas de Manufactura
Aditiva. El problema se resolvió por
medio de un análisis de elemento finito en
el procesador Nastran en el software NX
(Vea Ilustración 10).
7. CONCLUSIÓN
La caja lumbar elaborada del material
biocompatible PC-ISO proporciona una
alternativa para elaborar implantes de
tejido óseo para la fusión espinal
mediante la técnica de prototipado rápido,
ya que es un material biocompatible más
fuerte y más resistente al calor que el
polímero ABS , disponible con la
tecnología de modelado por deposición
fundida (FDM), tecnología idónea para la
impresión 3D a través de la máquina
Fortus 400mc, asegurando calidad y bajo
costo de fabricación por medio de la
Manufactura Aditiva, a diferencia de la
manufactura removible con rutas de
fabricación largas y algunas veces
costosas. Asimismo, el análisis de
elementos finitos a través del software
NX representa una herramienta eficiente
en la etapa de prueba y validación que
puede remplazar a las pruebas mecánicas.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
40
Ilustración 10. Diseño final de caja lumbar elaborada con material PC-ISO
BIBLIOGRAFÍA
[1] Saldívar González, A. (2003).
Lumbalgia en trabajadores. Revista
Médica IMSS, 203-204.
[2] Enciso, A. (29 de Julio de 2013).
Disminuyó el porcentaje de pobreza en
México: Coneval. La Jornada Jalisco.
[3] J. Gharajedaghi (2011),
"SystemsThinking: Managing Chaos and
Complexity: A PlatformforDesigning
Business Architecture," in
SystemsThinking: Managing Chaos and
Complexity: A
PlatformforDesigningBusinessArchitectur
e, ElsevierScience&Technology. pp. 133-
157.
[4] Figueroa Cavazos, J. O. (2011).
Design and prototyping of
bonetissueimplantsporspinalfusion
[5] Arleth, J. (2010). TheStage-Gate®
methodology.Recuperado el 2011, de
Stage-Gate® EuropeanSite:
http://www.stage-gate.eu/stage-gate-
product-development-methodology.asp
[6] DarkHorse, G. (4 de January de
2011). ReviewDarkHorse DT
Workshop.2011. Monterrey, Nuevo León,
México: DarkHorseGmbH.
[7] PatentScope, S. I. (2008).
PatentScopeSearch
International.Recuperado el 2011, de
WIPO:
http://www.wipo.int/patentscope/search/e
n/search.jsf
[8] US Patent, &. T. (2011).US
Patent&Trademark Office.Recuperado el
2011, de Patentapplication full text and
imagedatabase.:
http://appft1.uspto.gov/netahtml/PTO/sea
rch-adv.html
María Teresa Verdugo Salazar. Estudiante de Ingeniería Industrial.
Instituto Tecnológico de Los Mochis,
Blvd. Juan de Dios Batiz y 20 de
Noviembre s/n, C.P. 81279, Los Mochis,
Sinaloa, México. Correo
Mtro. Juan Manuel Montoya
Valenzuela.
Profesor Investigador Instituto
Tecnológico de Los Mochis. Correo
Dr. Héctor Rafael Siller Carrillo. Director de carrera de Ingeniero en
Diseño Automotriz. Instituto Tecnológico
y de Estudios Superiores de Monterrey,
campus Monterrey, Av. Eugenio Garza
Sada #2501, Monterrey, MEXICO 64849. Correo [email protected].
M.C. Valente Ochoa Espinoza.
Profesor Investigador Instituto
Tecnológico de Los Mochis. Correo
41
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
Instituto Tecnológico de Los Mochis
ISSN: En trámite
México
2014
Reducción del tiempo de cambio de presentación en máquina etiquetadora l-
010 utilizando ruta basada en el cambio rápido de formato (SMED).
Juan Manuel Montoya-Valenzuela y Joseline Bernal-Leyva.
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,
Agosto – Diciembre, 2014/Vol. 2014, Número 2 Edición Semestral
Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 42 – 55
ITmochis
Revista de Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
42
REDUCCIÓN DEL TIEMPO DE CAMBIO DE PRESENTACIÓN EN
MÁQUINA ETIQUETADORA L-010 UTILIZANDO RUTA BASADA
EN EL CAMBIO RÁPIDO DE FORMATO (SMED).
CHANGEOVER TIME REDUCTION IN L-10 LABELLER THROUGH
A METHODOLOGY BASED IN QUICK CHANGEOVER (SMED).
Juan Montoya-Valenzuela1; JoselineBernal-Leyva1; Profesor Investigador, Instituto Tecnológico de Los Mochis, Jefe de la División de Estudios de Posgrado e
Investigación, Blvd. Juan de Dios Batiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa1.
Residente profesional, Instituto Tecnológico de Los Mochis2.
RESUMEN.
El presente trabajo de investigación detalla
la utilización una metodología basada en
el cambio rápido de formato, mejor
conocido como SMED (Single Minute
Exchange of Die), para la reducción del
tiempo de cambio de presentación en la
máquina etiquetadora de una línea de
envasado de cerveza.
El propósito fundamental de la reducción
del tiempo de cambio de presentación,
tiene su origen en la necesidad de
flexibilidad por parte de la empresa, ya
que cuenta con una gran variedad de
presentaciones para satisfacer al mercado,
y, por ende, sus números de cambio son
elevados, y constituyen una de las
principales razones de paro de máquinas y
pérdidas de velocidad.
La metodología utilizada consta de seis
etapas, de las cuales se muestra el avance
de las primeras cuatro, que tienen como
propósito fundamental la estandarización
del procedimiento de cambio y la mejora
de la gestión visual de las piezas de
formato, facilitando al operador ejecutar el
cambio de una manera uniforme y correcta
desde el principio.
Palabras clave: SMED, reducción,
cambio de presentación, etiquetadora.
SUMMARY.
The following research shows the
utilization of the quick changeover
methodology, better known as SMED
(Single Minute Exchange of Die), to
accomplish the time reduction in the
labeller machine changeover in a
packaging line of a brewery.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
43
The main purpose of the changeover
reduction has its reason in the need of
flexibility in the operation of the company,
as it counts with a wide number of
products by a single line to satisfy the
market’s requirements, and as a result,
their changeover events are high, and
represent one of the main reasons of stop
time and loss of speed.
The methodology used is formed of six
phases, of which a progress of the first
four is shown, that has for purpose the
standardization of the changeover
procedure and the improvement of the
visual management of de format pieces,
making easier for the operator to execute
the changeover in a uniform and right way
since the first time.
Keywords: SMED, reduction,
changeover, labeller machine.
INTRODUCCIÓN.
La necesidad de contar con líneas de
producción flexibles, para ajustarse a los
cambios que ocurrían en el mercado,
llevaron al origen de una serie de
filosofías que no solamente permitían
cumplir con lo que el cliente requería, sino
también hacerlo con una disminución de
costos implícita.
En Japón, con el sistema de producción de
Toyota, se comienzan a implementar
técnicas para atacar desperdicios en
distintas áreas del proceso de manufactura,
una de ellas, los cambios de formato.
Conforme una empresa comienza a ser
más flexible debe, por tanto, aumentar su
número de cambios de formato
cumpliendo así con las necesidades del
mercado y, por ende, al ser mayor la
frecuencia de eventos de cambio, es
primordial un enfoque en reducir pérdidas
en este rubro.
A principios de los años setenta,
ShingeoShingo logra reducir el tiempo de
cambio de modelo de una prensa de
estampado, pasándolo de cuatro horas a
tan sólo tres minutos, naciendo así la
filosofía de SMED.
SMED consta de una serie de etapas, que
son llamadas de diferente manera entre
autores, pero que en esencia tienen el
mismo propósito: separar las actividades
externas de las internas, haciendo trabajos
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
44
previos al paro de máquinas para el
cambio de presentación.
McIntosh (2001), señala que la
metodología SMED presenta limitaciones
al no incluir el análisis de un rediseño de
piezas y/o máquinas para un cambio de
presentación más rápido, en comparación
a sólo enfocarse en separar actividades
externas e internas.
Aun cuando la idea de reducir los tiempos
de cambio de presentación ha estado
presente desde hace un tiempo ya,
actualmente la tecnología y la constante
búsqueda de mejora en las empresas ha
traído consigo un fortalecimiento de las
actividades de cambio e incluso los
proveedores de maquinaria y equipo
industrial se preocupan por incluir piezas
de formato para un rápido cambio, como
parte de su estrategia comercial.
MARCO DE REFERENCIA.
El reto de toda industria manufacturera es
la flexibilidad de sus procesos, con el
propósito de adaptarse a las necesidades
del mercado, aumentando su
competitividad y diferenciando su oferta.
No sólo se trata de ser capaz de ofrecer
variedad de productos, sino también de
hacerlo con la mayor calidad, en el menor
tiempo y con los menores costos posibles.
A través del tiempo y el estudio más
profundo de los sistemas de manufactura,
se han desarrollado técnicas y
herramientas que permiten mejorar la
productividad, aumentar la calidad y
disminuir costos, a lo largo del proceso.
Las herramientas Lean, han sido una de las
técnicas más difundidas en la industria,
basando su filosofía en la eliminación de
pérdidas (mudas), las cuales ha enlistado
resultando en un total de ocho:
sobreproducción, espera, transporte, sobre
procesamiento, exceso de inventario,
movimiento, defectos y subutilización del
personal.
Uno de los conceptos que la filosofía Lean
estudia, es el cambio de formato, con el
propósito de dotar de flexibilidad a las
empresas, para que puedan ofrecer mayor
variedad de productos sin aumentar
excesivamente sus costos.
Sobre esto, Howleg (2006: 422), comenta
que “las empresas ven a los tiempos de
cambio de formato como uno de los costos
más caros que tienen que enfrentar y optan
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
45
por una minimización del número de
cambios implementados y una producción
larga de lotes”.
Sin embargo, la producción de lotes largos
produce una sobre producción que afecta
directamente el costo de mantener
inventarios, la disponibilidad de espacios,
y la capacidad de respuesta hacia el
cliente.
Guzmán y Salonitis (2013:598) opinan
que “una rápida capacidad de cambio de
formato es crítica para ser capaz de
producir cantidades pequeñas de mayor
diversidad de productos”.
Como solución al problema de reducción
del tiempo de cambio de formato, la
metodología SMED es ampliamente
conocida y utilizada en la industria, como
parte de los sistemas Lean, concebida por
ShingeoShingo.
De acuerdo con Carrizo y Campos
(2011:130), “la metodología SMED
(Single Minute Exchange of Die),
desarrollada por Shingo (1985), tiene el
propósito de reducir y simplificar el
tiempo de cambio de herramienta durante
el cambio de formato”.
De esta manera, el objetivo principal de
SMED es reducir las tareas previas
preparatorias para llevar a cabo el cambio
y, además, disminuir el tiempo que tarda
la producción a llegar a un punto de
estabilidad después de realizado dicho
cambio.
Para lograrlo, la metodología propuesta
por Shingo, se divide en cuatro etapas
principales, desde una concepción general
del cambio de formato hasta la
coordinación específica de cada tarea
involucrada (Ver Imagen 1).
Imagen 1. Etapas de la metodología SMED.
Fuente: Shingo, S., 1985. A revolution in manufacturing:
The SMED system. ProductivityPress, Stanford, CT.
A pesar de que SMED es una de las
metodologías para el cambio de formato
rápido más conocida y utilizada, distintos
autores han señalado algunas carencias de
sus etapas, sobre todo en el tema de
organización y en su enfoque limitado a la
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
46
coordinación y reacomodo de las
actividades.
McIntosh (2006:1225), puntualiza que el
problema principal “aparece debido la
metodología de Shingo está
principalmente basada en mejoras de
organización y no enfocada lo suficiente
en mejoras en el diseño del equipo”.
Recientemente, se han propuesto nuevas
metodologías basadas en SMED, con
algunas modificaciones e integración de
pasos propios, pero con el mismo
propósito de reducir el tiempo de cambio
de formato, como la propuesta por
Ferradas y Salonitis et al. (2013:600),
mostrada en la Imagen 2.
Imagen 2. Metodología para reducción del tiempo
de cambio de formato.
Fuente: Pablo Guzmán Ferradás, KonstantinosSalonitis.
Improving changeover time: a tailored SMED approach
for welding cells..Procedia CIRP, Volume 7, 2013,
Pages 598-603.
Los nuevos enfoques de la reducción de
tiempo de cambio de formato, incluyen
distintas necesidades, como el control de
las mejoras implementadas, la
disminución del tiempo de run up y la
estandarización del método bajo el cual se
realiza el cambio.
El tiempo de cambio de formato, no
solamente contempla el paro de la
máquina, sino también el tiempo en que la
producción baja para dar lugar al cambio,
y también todos los ajustes necesarios para
que el nuevo lote se produzca a un ritmo
nominal.
Según McIntosh (2000:2377) el tiempo de
run up es “el tiempo donde la estabilidad
de la producción está siendo restablecida,
con productividad y calidad óptima.
Normalmente incluye actividades como
ajustes y verificación de la calidad”.
Así pues, los esfuerzos de reducir el
tiempo de cambio no solamente se deben
basar en la eliminación y reordenación de
tareas, sino también en el método
apropiado para que desaparezcan los
ajustes y se conviertan en preparaciones.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
47
Restrepo, Medina y Cruz (2009:178),
señalan que las “operaciones de ajuste
suelen representar del 50 al 70% del
tiempo de preparación interna”.
Por lo anterior, la metodología de SMED
debe enfocarse también a la eliminación
de los ajustes, los cuales, además,
estableciendo un procedimiento adecuado
de cambio de presentación, reducirán
conjuntamente. En la imagen 3, se muestra
el objetivo gráfico de la disminución de
ajustes o de run up.
Imagen 3.Run up antes y después de la reducción
del tiempo de cambio.
De la misma manera, de nada sirve una
mejora que no es controlada y
estandarizada, por lo tanto, el control y el
establecimiento de un procedimiento es
primordial.
Cakmacki (2009:168) señala que “la única
manera de mantener las mejoras es a
través de la estandarización y el control de
la nueva metodología, así como el
monitoreo continuo de todos los tiempos
de cambio”.
Finalmente, se puede concluir que, para
aplicar exitosamente una reducción en el
cambio de formato, es necesario una
adecuada planeación previa, un análisis de
actividades, puntos de ajuste y diseño de
equipo, así como un control y monitoreo
de las soluciones aplicadas, teniendo como
resultado un sistema completo de mejora.
METODOLOGÍA
Fase 1. Comprensión de la situación
actual.
Se realizó un despliegue de información
para detectar las prioridades a nivel planta,
línea, máquina y presentación.
A nivel planta, se tiene que uno de los
conceptos alejados a la meta establecida es
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
48
el Indicador de Desempeño Operacional
de Botella que está relacionado
íntimamente con la productividad del área
de envasado.
En el despliegue de los conceptos que
conforman el OPI de envasado (Gráfica
1), se observa que los que se encuentran
fuera de objetivo son los de paradas
externas, pérdidas de velocidad y paros
menores, y cambio de presentación.
Gráfica 1. Comparación del OPI actual con el
objetivo.
Debido a que Cervecería, se caracteriza
por contar con un gran número de SKU’s,
se requiere ofrezca mayor flexibilidad, la
cual se logra a través de la mejora de los
cambios de presentación, por lo tanto, se
elige este proyecto como partida para la
mejora del OPI.
Posteriormente, se hizo la comparación del
OPI en cada línea (Gráfica 2), que dio
como resultado que la línea 010 era el que
estaba alejado del objetivo actual.
Gráfica 2. OPI por línea de envasado.
Después de determinar en la línea que se
trabajaría, se analizó la máquina que daba
más problemas, por paros de operación y
pérdidas de velocidad (Gráfica 3),
concluyendo que la etiquetadora es el
principal foco de atención por paros
menores.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
49
Gráfica 3. Minutos de paro por máquina.
Adicionalmente, se elaboraron matrices
de/a de tiempo y frecuencia de cambio,
para elegir la presentación que sería
estudiada para el cambio rápido, dando
como resultado de prioridad la
presentación de media estándar.
Tabla 1. Matriz de/a de eventos de cambio.
Tabla 2. Matriz de/a por tiempo de cambio.
Para confirmar la relevancia de la
reducción del tiempo de cambio en la
presentación de media estándar, se analizó
información referente al volumen de
producción de cada una de las
presentaciones, en donde se corroboró,
0.0%
10.0%
20.0%
30.0%
40.0%
50.0%
60.0%
70.0%
80.0%
90.0%
100.0%
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500E
TIQ
UE
TA
DO
RA
MA
LA
…
EM
PA
CA
DO
RA
MA
LA
…
TR
AN
SP
OR
TA
DO
RE
S…
LA
VA
DO
RA
BO
TE
LL
A M
AL
A…
TR
AN
SP
OR
TA
DO
RE
S C
AJA
…
LL
EN
AD
OR
A M
AL
A…
FO
RM
AD
OR
A D
E C
HA
RO
LA
…
INS
PE
CT
OR
DE
BO
MA
LA
…
DE
SP
ALE
TIZ
AD
OR
A M
ALA
…
FO
RM
AD
OR
A D
E P
AQ
UE
TE
…
PA
ST
EU
RIZ
AD
OR
MA
LA
…
RIN
SE
R M
AL
A O
PE
RA
CIO
N
PA
LE
TIZ
AD
OR
A M
ALA
…
DE
SE
NC
AJO
NA
DO
RA
MA
LA
…
CO
DIF
ICA
DO
MA
LA
…
PE
RS
ON
AL
OT
RA
S L
AB
OR
ES
FA
LT
A D
E P
ER
SO
NA
L
RO
BO
T I
NS
PE
CT
OR
MA
LA
…
EN
VO
LV
ED
OR
A D
E T
AR
IMA
…
LIM
PIE
ZA
IN
SP
EC
TO
R D
E…
INS
PE
CT
OR
DE
CA
JA
MA
LA
…
EN
VO
LV
ED
OR
A D
E…
DE
ZP
ALE
TIZ
AD
O M
AN
UA
L…
CA
MB
IO D
E…
CA
RG
A/D
ES
C E
NV
LA
V
ALE
XU
S M
ALA
OP
ER
AC
ION
INS
PE
CT
OR
DE
ET
IQU
ET
A…
DE
SC
AP
SU
LA
DO
R M
ALA
…
INS
PE
CT
OR
DE
NI M
ALA
…
Paros por operación / Perdidas de velocidad
Minutos de paro
%Acum
12/2
NR
20/2
pre
m
20/2
std
20/2
TA
20/4
24/2
NR
1/2
So
l
12/2 NR 4 1 1 3 1
20/2 prem 2 2 1 2 1 1 1
20/2 std 1 2 4 1 1 2
20/2 TA 2 1 1 1 1
20/4 2 1 1 3 1
24/2 NR 2 2 1 1 1 4 1
1/2 Sol 2 2 2 1 1
14 8 12 6 6 13 6
Número de eventos
A
DE
12/2
NR
20/2
pre
m
20/2
std
20/2
TA
20/4
24/2
NR
1/2
So
l
12/2 NR 23.66 110.6 68.13 28.24 83.14
20/2 prem 80.93 19.92 60 76.48 142.3 119 72.08
20/2 std 67.29 66.8 25.66 86.13 82.71 67.87
20/2 TA 135 114.3 119.1 114.7 58.93
20/4 72.37 149 138 26.89 47.5
24/2 NR 19.94 118.8 78.14 135.5 146.3 33.62 52.4
1/2 Sol 102.8 110.2 65.19 105.2 20.96
501.9 430 607.6 541.4 383.6 446.7 334.4
Promedio de Tiempo (Min)
A
DE
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
50
que media estándar es la que presenta
mayor volumen de producción.
De tal manera que, al crear una
ponderación de prioridad que incluyera la
frecuencia de eventos, el tiempo de
cambio por presentación y el volumen de
producción, se eligió que la presentación
de media estándar era la principal
prioridad.
Gráfica 4. Prioridad de cambio por presentación.
Fase 2. Estudio del proceso de cambio.
Debido a la necesidad de involucración de
los operarios en el proceso de
implementación del cambio rápido de
presentación, se realizó una capacitación
del tema con ellos para su familiarización
con la metodología y su apoyo.
Posteriormente, se grabó el procedimiento
de cambio en la etiquetadora, paso a paso,
mapeando el proceso y detectando puntos
de mejora.
Del procedimiento de cambio grabado, se
recabaron datos sobre tiempo, distancias y
observaciones específicas de problemas o
ideas de mejora en cada tarea.
Observaciones del cambio de presentación
No. tareas Tiempo (seg.) Distancia (m)
54 2899 240
Tabla 3. Resumen de datos observados.
Además, se enlistaron los siguientes
hallazgos a nivel macro:
1. Existen distancias recorridas
dobles, que pudieran realizarse en
un solo recorrido.
2. Las piezas y herramientas deben
estar fácil de encontrar.
3. Mejorar la identificación del lugar
de cada cosa.
4. Se necesita establecer un
procedimiento de cambio.
5. Se necesitan restaurar condiciones
básicas de la máquina.
6. Ayudas visuales para facilitar los
ajustes.
7. Reforzar el tema de lubricación y
limpieza de las piezas posterior al
cambio de presentación
Fase 3. Dividir tareas en Internas y
Externas.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
51
En la tercera fase de la reducción del
tiempo de cambio de presentación, se
realizó una diferenciación entre las
actividades de carácter interno y externo,
con el fin de disminuir el tiempo de paro
de la máquina, si existen tareas que se
pueden llevar a cabo con ésta trabajando.
El propósito, es el reacomodo de las
actividades y la implementación de este
nuevo orden para una disminución del
tiempo, sin gran inversión, es decir, son
victorias fáciles.
Se encontraron un total de nueve
actividades que podían ser realizadas de
manera externa, las cuales representaron
un ahorro de más de quince minutos de
cambio (Ver Tabla 4).
Tabla 4. Lista de tareas externalizadas.
Gráfica5. Ilustración gráfica de la reducción de
tiempo en la fase 2.
Fase 4. Mejorar las actividades de
cambio de presentación.
Con el objetivo de reducir el tiempo de
cambio, se secuenciaron las actividades de
montaje/desmontaje de manejos de
botella, de tal manera que no se tuvieran
que hacer extra recorridos alrededor de la
máquina.
Para asegurar que el procedimiento es
seguido de esta manera se propone una
ayuda visual con enumeración de montaje
y desmontaje de piezas en orden
cronológico según orden propuesto, el cual
se puede ver en la Imagen 4.
Además, durante el análisis del video se
observó que una secuencia de actividades
podía ser mejorada, facilitando al operador
realizar actividades de ajuste en las
charolas. En la Imagen 5, se muestra el
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
52
orden anterior de las operaciones
comparado con el propuesto, en donde,
gracias a que primero se centra la charola
y después se monta el carro, es posible
hacer las maniobras de ajuste de charola,
sin que estorbe el carro empujador de
etiqueta.
Imagen4. Diagrama de ayuda visual para
montaje/desmontaje de piezas.
Imagen 5. Comparación de secuencia observada y
propuesta
Para complementar la reducción del
tiempo de cambio en tareas individuales,
se buscaron oportunidades de mejora por
concepto de gestión visual, en donde entre
los hallazgos estuvieron la necesidad de
limpieza general de los carros de manejo,
de las piezas de cambio y de la
identificación de cada pieza según su
presentación. En la Imagen 6, 7 y 8 se
muestran fotografías sobre las actividades
de mejora que fueron implementadas.
Imagen 7. Identificación de pieza con nombre
y orden de montaje/desmontaje.
Imagen 6. Escantillón para referencia de
altura, según presentación.
ANTES
DESPUÉS ANTES
DESPUÉS
Reemplazar separadores de carro
porta etiqueta de cuello
Cambiar empujador de
etiqueta
Centrar charola porta
etiqueta
Montar carro porta etiqueta de
cuello
Aflojar tuercas para ajuste de
charola
Cambiar empujador de
etiqueta
Centrar charola porta
etiqueta
Aflojar tuercas para ajuste de
charola
Reemplazar separadores de carro
porta etiqueta de cuello
Montar carro porta etiqueta de
cuello
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
53
RESULTADOS.
Como producto del proyecto de mejora del
cambio de presentación, se elaboró un
procedimiento estándar, que ha sido
acordado por los tres operadores de la
máquina y que pretende unificar el
proceso para mejores resultados.
En cuanto a la reducción del tiempo, se
estima que este se ha bajado en más del
50%, solamente con la aplicación de la
metodología hasta la cuarta fase.
Para evaluar que se ha impactado
positivamente al desempeño de los
cambios de presentación, se hizo una
comparación de los tiempos de cambio en
la L-010 de abril a noviembre, registrados
en SAP (Ver Gráfica 6), con lo que se
pudo comprobar que los tiempos han
disminuido, y están por debajo del
estándar predefinido.
Gráfica 6. Tiempos de cambio en la línea 010.
Y finalmente, los resultados más notables
son las ayudas en gestión visual, orden y
limpieza en las piezas de cambio de
presentación, eliminando actividades de
búsqueda e identificación de partes y
herramientas.
CONCLUSIONES.
A través de la aplicación de los primeros
cuatro pasos de la ruta de reducción de
tiempo de cambio de presentación de TPM
Heineken, basada en la metodología de
Shingeo Shingo SMED, se pudo reducir el
tiempo de cambio en etiquetadoras de la
línea 010 hasta en un 50% según los
reportes de tiempo en SAP.
Se recomienda, que se continúe con la
aplicación, sobre todo, del paso cinco de la
ruta que se centra en el estudio y
eliminación de ajustes en el arranque de la
máquina, puesto que la etiquetadora
presenta un número considerable de
Imagen 8. Identificación de separadores por
color de presentación y código de posición.
DESPUÉS ANTES
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
54
ajustes finos, que pueden llevar a
aumentar el tiempo de cambio hasta un
50%.
Asimismo, se puntualiza la necesidad de
extender el cambio rápido de presentación
a otras máquinas que pueden llegar a ser
cuello de botella como la llenadora y la
empacadora de la misma línea 010.
Sobre la expansión horizontal, es
importante aplicar las mismas buenas
prácticas a la etiquetadora de la línea 020
que tiene un funcionamiento muy similar a
la de la línea 010 y, por lo tanto, será fácil
de mejorar con la experiencia ganada.
Principalmente, se pudo observar que se
obtienen ahorros significativos con la
implementación puntual de ayuda visual,
orden y limpieza, así como un acuerdo
formal de seguir un procedimiento
estándar entre todos los operadores.
Por último, el compromiso debe ser
mantenido para que las actividades
externas de limpieza, lubricación e
inspección se realicen en tiempo y forma,
y así mantener los resultados.
BIBLIOGRAFÍA
Álvarez José, Álvarez Ignacio, Bullón
Javier (2006), Introducción a la calidad.
Aproximación a los sistemas y
herramientas de calidad, 1° Edición, Ideas
propias Editorial, Vigo. Pág. 5.
Cakmacki, 2009.Process improvement:
performance analysis of the setup time
reduction SMED in the automobile
industry. International Journal of
Advanced Manufacturing Technology 41,
pp. 168-179.
Carrizo Moreira António, Campos Silva
Pais Gil, 2011. Single Minute Exchange of
Die.A case study implementation.Journal
of Technology, Management
&Innovation.Volumen 6, Issue I. p (129-
146).
GuzmánFerradásPablo,KonstantinosSaloni
tis. Improving changeover time: a tailored
SMED approach for welding cells. Forty
Sixth CIRP Conference on Manufacturing
Systems 2013. Manufacturing and
Materials Department, Cranfield
University, MK43 0AL, UK.Procedia
CIRP, Volume 7, 2013, Pages 598-603.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
55
Holweg, M., (2006).The genealogy of lean
production. Journal of Operations
Management, 25, 420–437.
McIntosh, R.I., Culley, S.J. Mileham, A.R.
Owen, G.W., 2000.A critical evaluation of
Shingo’s “SMED” (Single Minute
Exchange of Die)
metodology.InternationalJournal of
ProductionResearch 38, pp. 2377-2395.
Reik, M.P., Culley, S.J., Mileham, A.R.,
Owen, G.W., 2006. A formal design for
changeover methodology.Part 1: Theory
and background. Proceedings of the
Institution of Mechanical Engineers, Part
B: Journal of Engineering Manufacture
220, p.1225.
Shingo, S., (1985).A revolution in
manufacturing: The SMED
system.Productivity Press, Stanford, CT.
Wikoff, D. (2007), Improve all the M's in
TPM system. PlantEngineering 61 (12):
21-22.
56
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
Instituto Tecnológico de Los Mochis
ISSN: En trámite
México
2014
Propuesta para un programa de desarrollo industrial para México.
Oscar Fernández-García, Manuel de Jesús López-Pérez, Francisco Venegas-
Martínez.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,
Agosto – Diciembre, 2014/Vol. 2014, Número 2 Edición Semestral
Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 57 – 74
ITmochis
Revista de Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
57
PROPUESTA PARA UN PROGRAMA DE DESARROLLO INDUSTRIAL PARA
MÉXICO.
Oscar Fernández-García1; Manuel de Jesús López-Pérez2; Francisco Venegas-Martínez
3
1 Profesor Investigador de la Escuela Superior de Economía del Instituto Politécnico Nacional;
2 Director del Instituto Tecnológico de los Mochis, Blvd. Juan de Dios Bátiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa.;
3 Profesor Investigador de la Escuela Superior de Economía del Instituto Politécnico Nacional
Resumen.
Se hace en este artículo una serie de
propuestas encaminadas a lograr el
desarrollo industrial y económico es
México. Se plantean inicialmente
elementos referentes al fomento para que
las empresas grandes y medianas en
México se desarrollen adecuadamente.
Posteriormente se aportan elementos para
lograr lo que al parecer de los autores es
el elemento fundamental que permitiera
lograr el desarrollo económico en México
y se refiere al apoyo para las pequeñas y
micro empresas principalmente las que
operan en el sector informal que
actualmente ocupan aproximadamente el
30% de la población trabajadora en
México. La tesis consiste en que un
elemento clave para lograr el desarrollo
industrial y económico de México está en
la transformación de las empresas
informales en empresas formales. Si se
logra esta transformación aumentarán los
niveles salariales y los trabajadores
podrán acceder en mayor medida a los
sistemas de seguridad social y participar
en los fondos de ahorro para el retiro con
lo cual elevará sustancialmente sus
niveles de bienestar y su calidad de vida,
lo anterior significará sin duda un gran
avance en el desarrollo del sector
industrial en particular y el desarrollo
económico de México en general.
Summary.
A series of proposals to achieve industrial
and economic development is Mexico is
made in this paper. Elements relating to
the promotion initially posed for large
and medium enterprises in Mexico. Later
elements are provided to achieve what
seems to the authors is the key element
that would achieve economic
development in Mexico and concerns to
support for small and micro enterprises
mainly operating in the informal sector.
Enterprices in informal sector currently
occupy about 30 % of the working
population in Mexico. The thesis is that a
key element for the industrial and
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
58
economic development in Mexico is on
transforming informal enterprises in
formal enterprises. If this transformation
is achieved will increase wage levels and
workers can access more to the social
security systems and participate in fund
retirement savings thereby substantially
raise their standard of living and quality
of life, the above It certainly mean a
breakthrough in the development of
industrial sector in particular and
economic development of Mexico in
general.
Palabras clave:
Desarrollo económico, Fomento
empresarial, Sector informal
Clasificación JEL: O12, O14, O21
INTRODUCCION.
En primer lugar, es necesario establecer
cuáles son las características del
desarrollo económico y pleno empleo, así
como la posición en que se encuentra
México en este proceso, posteriormente
mencionaremos los elementos que se
consideran necesarios para alcanzar una
situación de pleno empleo con desarrollo
económico en un país.
1 El desarrollo económico y el pleno
empleo en el sector formal de la
economía, caso México.
El desarrollo industrial en particular y el
desarrollo económico en general tienen
como objetivo lograr el pleno empleo en
el sector formal, es decir, se deben crear
empresas en el sector formal que generen
empleos de calidad en para toda la
población económicamente activa del
país.
Es necesario establecer de entrada que en
México prácticamente no existe un
problema de desempleo, la tasa de
desocupación abierta es muy baja en
nuestro país, incluso los países
desarrollados de la organización para la
cooperación y el desarrollo económicos
(OCDE) tienen tasas de desempleo más
altas que México; el verdadero problema
estriba en la mala calidad del empleo que
tienen los mexicanos y mexicanas, pues
una alta proporción de los ocupados en el
país no cuentan con seguridad social ni
con acceso a los fondos de ahorro para el
retiro.
Para crear empleos de calidad es
necesario crear empresas formales que
proporcionen como mínimo, acceso a la
seguridad social y a los fondos de
pensiones, además de las prestaciones de
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
59
ley para todos sus trabajadores; los
empleos son puestos de trabajo concreto,
que se realizan en empresas concretas,
sean estas empresas del sector formal o
del sector informal, por lo tanto, el primer
paso para lograr empleos de calidad será
establecer los mecanismos para la
creación de empresas formales o la
transformación de empresas informales
en formales. Empresas formales que sean
eficientes, económicamente rentables, que
puedan brindar un ingreso decoroso a sus
trabajadores y puedan proporcionarles
también las prestaciones que la ley
establece.
Si bien, el desarrollo industrial en
particular y el desarrollo económico en
general tienen como objetivo fundamental
lograr el pleno empleo; es muy
importante resaltar que los empleos deben
generarse en el sector formal. Para lograr
el desarrollo es imperativo abatir la tasa
de ocupación en el sector informal
(TOSI), en México dicha tasa oscila
alrededor del 30% del total de ocupados,
por lo tanto, es necesario establecer
mecanismos que nos permitan el tránsito
de los ocupados en el sector informal
hacia la formalidad.
Para generar empresas formales que
proporcionen empleos de calidad es
necesario un programa integral que
considere el apoyo del gobierno, de
instituciones privadas y públicas e incluso
la participación de organismos
internacionales establecidos para
fomentar el desarrollo económico.
A lo largo y ancho del territorio mexicano
hay suficientes empresas y unidades
generadoras de trabajo que permiten que
la población económicamente activa este
ocupada, el problema consiste en que el
30% de estas personas que trabajan en el
sector informal y otro 30% trabajan en
unidades campesinas de subsistencia o en
empleos que no proporcionan seguro
social.
En el caso de México, una proporción
baja de aproximadamente 40% de las
personas que trabajan tienen un empleo
formal y pueden, por lo tanto, acceder a la
seguridad social y a los fondos de
pensiones, el restante 60% no tiene
acceso por su trabajo a la seguridad
social, al ahorro para el retiro, ni a las
prestaciones de ley. El plan de desarrollo
económico en México debe tener como
objetivo fundamental, “hacer que transite
la población ocupada en el sector
informal hacia el sector formal de la
economía”.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
60
El plan de desarrollo industrial debe
considerar en primer lugar la
formalización de las empresas existentes
para que la mayor parte de los ocupados
en el país tengan empleos dignos y de
calidad con prestaciones de ley y con
mejores niveles de ingreso. El tránsito a
la formalidad permite mejorar la situación
y las condiciones de vida de las personas
que actualmente viven ocupadas en el
sector informal.
Este plan debe partir del reconocimiento
y comprensión de la situación en la que se
encuentran los mercados de trabajo en
México, donde tenemos una muy escasa
participación de las empresas formales en
la generación de empleos; de 10 empleos
en México, 6 son empleos que no tienen
acceso a la seguridad social, de estos, 3
están en el sector informal, 2 en la
agricultura de subsistencia y 1 en el
trabajo doméstico remunerado.
2 Propuesta para un programa de
desarrollo industrial para México.
Es importante comprender que el
desarrollo industrial no se puede lograr si
no se alcanza un desarrollo económico en
general, es decir, que el desarrollo debe
ser equilibrado, no se debe descuidar el
sector servicios, el sector comercial, así
como el financiero e incluso debe tomarse
muy en cuenta el sector agropecuario, por
tanto, el desarrollo industrial sólo es
posible si se logra el desarrollo
económico general equilibrado.
Esta propuesta de un plan de desarrollo
industrial y económico consta de dos
partes: una dedicada a las empresas
grandes y medianas y otra dedicada a las
micro y pequeñas empresas, ésta última
es la parte medular de este plan.
2.1 Programa de fomento dirigido al
sector de las empresas grandes y
medianas.
Las empresas grandes y medianas ya han
logrado el éxito económico, son empresas
formales que pagan sus impuestos, tienen
nichos de mercado establecidos que les
aseguran su permanencia en el sistema
económico, regularmente son empresas
con grandes volúmenes de ingresos y
utilidades, que ofrecen empleos con
buenos ingresos y proporcionan las
prestaciones de ley a sus trabajadores
incluso algunas prestaciones adicionales.
Estas empresas son fundamentales para
lograr el crecimiento económico de
México, deben apoyarse sin titubeos para
que permanezcan y continúen
proporcionando empleo a la población
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
61
económicamente activa del país y que
incrementen estos niveles de empleo en la
medida de lo posible, a sabiendas de que
es empleo de calidad.
El único inconveniente de las grandes
empresas, es que son muy pocas en
México y solamente ocupan al 10% del
total de la población trabajadora del país,
por lo tanto, es prioritario el crecimiento
de las empresas existentes y el
establecimiento de nuevas empresas
grandes y formales para crear empleos de
calidad para la población mexicana.
Es importante mencionar que en México
existe capital humano suficiente con
capacidad para desarrollar la
administración científica de nuevas
empresas que se instalen, por eso es
importante que haya la creación de estas
nuevas grandes empresas que puedan
ocupar a un creciente número de
profesionistas desempleados que tienen
que ocuparse en cualquier parte
subutilizando sus conocimientos y su
capacidad profesional y en algunos casos
cuando tienen algo de suerte tienen que
emigrar a Estados Unidos de Norte
América y se emplean en trabajos
técnicos de bajo nivel también
subutilizando sus conocimientos pero al
menos obteniendo mayores ingresos de
los que tendría si se quedan en México.
Para que empresas grandes puedan crear
más empleos, deberán apoyarse por
medio de políticas de gobierno que no
entorpezcan la actividad económica de las
mismas, que fomenten la inversión y el
crecimiento progresivo de manera que
puedan establecer sucursales y centros de
producción y distribución en muchas
regiones del país.
Se debe generar políticas públicas
orientadas al apoyo de estas empresas
para que permitan su vinculación con los
mercados internacionales con el fin de
que puedan acceder a los canales de
exportación hacia el resto del mundo.
El gobierno debe adoptar una actitud
decidida para lograr la creación de nuevas
grandes empresas, pero no es sólo función
del gobierno sino de los empresarios, de
las cámaras empresariales, de los
trabajadores, de los sindicatos y de todas
las instancias relacionadas con el
desarrollo económico e industrial del
país.
Es muy importante atraer la inversión
extranjera directa. Debe haber una
política pública explícita que invite a los
inversionistas extranjeros para que
inviertan en el país, se debe garantizar la
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
62
seguridad de sus inversiones, así como la
seguridad de que se brindarán los apoyos
necesarios para qué los trámites y
licencias se puedan realizar de una
manera ágil y sin grandes costos.
Es pertinente informar a los posibles
inversores internacionales sobre lo
referente a las modificaciones de la
legislación sobre la materia de energía,
educación, y partidos políticos; además
sobre la infraestructura en carreteras,
puertos marítimos, aeropuertos, puentes,
presas, comunicaciones, generación de
energía, entre otras mejoras realizadas y
que están por realizarse, las cuales serán
útiles a las empresas que decidan
instalarse en México.
La información del párrafo anterior debe
mostrarse también a los propios
empresarios nacionales que deseen
establecerse en otras regiones del país
diferentes de aquellas donde hoy operan.
Es preponderante continuar con los
tratados de libre comercio y los acuerdos
de cooperación económica que fomenten
la inversión de capitalistas extranjeros en
México y posibiliten también la inversión
de mexicanos en otros países del mundo.
Al darse todo lo anterior, el gobierno
tendrá como reto hacia el interior de sus
estructuras limitar al mínimo
indispensable las exigencias y trabas
burocráticas para conceder licencias y
permisos a todo tipo de inversionistas que
deseen constituir una nueva empresa o
transitar hacia la formalidad, de lo
contrario seguirán inhibiendo la creación
de empresas formales o causando
demoras e incertidumbre e incluso
fomentando las prácticas administrativas
deshonestas.
2.2 Propuesta para lograr el desarrollo
de las micro y pequeñas empresas que
mayoritariamente se encuentran
dentro del sector informal.
Es conocido el hecho de que el motor
fundamental del desarrollo económico es
la inversión, para que un país se
desarrolle tiene que invertir en la creación
de empresas, las empresas son la
materialización del desarrollo, un país
desarrollado lo es porque tiene muchas y
muy grandes empresas que producen
artículos de alta calidad, pero sobre todo,
que proporcionan empleo de calidad a sus
trabajadores, con buenos ingresos, acceso
a la seguridad social, a los fondos de
pensiones y con las prestaciones laborales
que la ley establece.
Un programa adecuado para lograr el
desarrollo industrial y el crecimiento
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
63
económico en México debe empezar por
canalizar un volumen determinado de
recursos financieros para fomentar la
creación de empresas formales
(Fernández, 2007) y con ello la creación
de empleos formales y que permita
aumentar los niveles de ingreso, así como
el porcentaje de trabajadores inscritos en
el seguro social.
Las microempresas deberán apoyarse
principalmente con apoyos financieros y
una serie de apoyos complementarios
para crecer y en el caso de empresas del
sector informal deberán apoyarse para
que logren el tránsito de la informalidad
hacia la formalidad.
Es necesario establecer un sistema de
financiamiento dirigido principalmente a
los microempresarios del sector hogares
(sector informal de la economía) para
lograr su ingreso a la formalidad y que los
trabajadores de estas microempresas
puedan obtener los beneficios de la
seguridad social y el acceso a los fondos
de pensiones, así como mejorar sus
niveles de ingreso.
Debe implementarse un programa
nacional de créditos para los
microempresarios de empresas
pertenecientes al sector de los hogares
con el fin de favorecer la transformación
de estas empresas informales en empresas
formales (Fernández, 2007). El programa
de créditos para financiar
productivamente a las microempresas
tiene que ajustar criterios de eficiencia
económica y tener en cuenta los
principios éticos para el manejo
transparente de recursos.
Un factor fundamental para lograr la
transformación de las microempresas
informales en empresas formales será
registrarlas como unidades productivas
ante las instancias correspondientes tales
como: la Secretaría de Economía, la
Secretaría de Hacienda y Crédito Público,
y la Secretaría del Trabajo y Previsión
Social. Este registro deberá lograrse por
medio del programa de créditos que será
el incentivo para que los pequeños
microempresarios se acerquen a las
oficinas gestoras de este programa de
desarrollo económico y que estén
dispuestas a registrarse, en la medida que
estas microempresas vayan creciendo y
tengan la capacidad para emplear a más
personas deberán registrarse también ante
el Instituto Mexicano del Seguro Social.
Es importante considerar que las
microempresas operan con bajos niveles
de ganancia y por lo tanto el registro ante
las oficinas de gobierno puede representar
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
64
un gasto oneroso en comparación con sus
niveles de ingreso, por lo tanto, la acción
de registro para que estas empresas sean
formales debe ser gratuito en la medida
de lo posible o tener un costo simbólico
cuando lo anterior no sea factible. Lo más
importante en este primer momento de
acercamiento con la microempresa es
fomentar el espíritu de legalidad y
formalidad en los microempresarios y no
empezar por llenarlos de obligaciones y
gastos que les quitan recursos, los
desaniman y distraen de su acción
empresarial. Los impuestos deberán ser
reducidos al mínimo y cuando sea posible
deberán acompañarse de un programa de
apoyos y subsidios para estimular la
actividad empresarial productiva de estas
microempresas.
Para la operación de un programa
nacional de apoyo a las microempresas y
de mejoramiento de la calidad del
empleo, debe constituirse una instancia
central de coordinación general que
dependa directamente del gobierno de la
república, que tenga participación de las
secretarías de estado involucradas, y que
cuente con oficinas en todas las ciudades
importantes del país para efectos de que
los microempresarios puedan tener fácil
acceso a este programa, deben
simplificarse los trámites de registro, los
permisos de operación y sobre todo la
concesión de créditos como instrumentos
para aligerar la carga burocrática que
implica la creación de empresas
(Fernández, 2007).
La oficina central de coordinación del
programa debe implementar cursos
básicos de administración de empresas,
así como cursos de contabilidad general
simplificada dirigida principalmente para
los responsables y/o propietarios de estas
microempresas. Es importante que los
microempresarios se acostumbren a
separar las finanzas personales de las
finanzas de la empresa y establecer
marcos de operación que permitan lograr
una administración cada vez más
profesional y de este modo lograr la
eficiencia técnica, económica y financiera
de las empresas para que aumenten sus
márgenes de rentabilidad en el corto
plazo.
Se deben impartir cursos orientados a
elevar la calidad en los procesos
productivos (Padilla, José) así como en la
atención a los clientes con el fin de que
las microempresas dejen atrás los hábitos
inoperantes de producción con baja
calidad y la poca eficiencia económica
con que operan.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
65
Un aspecto fundamental será fomentar la
innovación y la inversión en tecnología
con el fin de incrementar la
productividad, la calidad de los bienes y
servicios producidos, así como la
eficiencia administrativa y operacional de
las empresas. Los aspectos mencionados
tienen como finalidad reducir el uso
intensivo de mano de obra que caracteriza
los procesos productivos y de esta manera
lograr reducir los costos de operación, lo
que permitirá elevar las ganancias y la
utilidad de las microempresas.
Otro aspecto de fundamental importancia
es inculcar desde el inicio una conciencia
de respeto por el medio ambiente y la
preservación ecológica, se debe apoyar a
los microempresarios para que transiten
hacia procesos menos contaminantes y en
los casos en que por la naturaleza de la
producción se generen residuos tóxicos o
peligrosos se deberá establecer un
programa de ayuda por parte de las
instancias gubernamentales de manera
que puedan deshacerse o sanear esos
residuos sin generar riesgos para la
población que vive en el entorno de las
microempresas.
Es relevante considerar, el hecho de que
una microempresa que crece genera
rápidamente una sobreproducción que
satura sus mercados tradicionales y esta
situación al no preverse puede llevar a la
quiebra o por lo menos a la disminución
de su actividad productiva a estas
microempresas. Por tanto, es importante
promover mecanismos para vincular a las
microempresas con las medianas y
grandes empresas con el motivo de que en
la medida de lo posible, las micro y
pequeñas empresas se vuelvan
proveedoras de las medianas y grandes
empresas, creando encadenamientos
productivos favorables para todo el sector
industrial y empresarial; el objetivo es
que las microempresas en desarrollo
puedan acceder a mercados más amplios
y de ser posible vincularse a los centros
de exportación masiva de mercancías con
el propósito de que la falta de ventas y
realización comercial no llegue a ser un
obstáculo que les lleve a la quiebra.
Es muy conveniente también, fomentar el
acceso a las redes sociales, así como los
procesos de venta por internet que les
permitan aumentar su espacio de ventas
potenciales por medio del uso de las
telecomunicaciones y redes sociales.
De igual manera es importante mencionar
que en México han existido algunos
programas parecidos, pero no se han
destinado principalmente a las
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
66
microempresas del sector informal, han
tenido una cobertura limitada y muchos
han fracasado porque no han tenido
cuidado con la corrupción y otros
elementos que los han convertido en
ineficientes y no permiten que logren sus
fines. Es importante señalar que al
implementar un programa de esta
naturaleza, es necesario establecer
acciones que eviten situaciones como el
tráfico de influencias, la corrupción, los
hurtos y el clientelismo político que por
desgracia todavía son muy comunes en
nuestro país; también debe evitarse la
figura del paternalismo entendida como
una situación en la que el Estado
proporciona recursos y luego no los
recupera lo que conduce a que estos
programas se descapitalicen y no puedan
continuar operando. Por consiguiente, es
necesario evitar la creación de esa visión
paternalista hacia los microempresarios
informales por parte del gobierno pues
esta situación inhibe el espíritu
empresarial, la capacidad y la eficiencia
económica.
Los créditos deben otorgarse con
facilidades para los beneficiarios de este
programa, pero debe cobrarse
invariablemente para evitar que se tomen
como dádivas entregadas por el gobierno,
por lo tanto, otra condición para que se
tenga éxito en un programa de fomento al
desarrollo de este tipo, es crear la cultura
del pago oportuno, los créditos deben
escalonarse de acuerdo a las posibilidades
de pago y al nivel de cumplimiento en los
pagos por parte de los micro
emprendedores, se propone que sean
créditos que empiecen en pequeñas
cantidades pero de acuerdo al
cumplimiento en el pago de los mismos,
alcancen montos de hasta $200,000.00 a
precios del 2013, lo anterior dependerá
del crecimiento económico que vaya
logrando la empresa y del cumplimiento
en los pagos por parte de los
microempresarios acreditados.
En la filosofía de creación de un
programa de este tipo debe tomarse en
cuenta que el objetivo principal del
mismo es lograr el desarrollo económico
e industrial por medio de la
transformación de los microempresarios
informales en empresarios
formales(Padilla, José), por lo tanto las
cantidades de los préstamos pueden ir
aumentando si hay pago oportuno, pero
además y sobre todo si se están creando
nuevos empleos formales, si los
microempresarios que trabajan por cuenta
propia se convierten en empleadores y
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
67
dan trabajo a más personas en un marco
de formalidad.
Los trabajadores por cuenta propia
deberán registrarse para que alcancen el
estatus de empresarios formales y puedan
acceder a los créditos en sus niveles más
bajos; cuando los nuevos empresarios
formales hayan alcanzado un nivel de
crecimiento y acceso al crédito de hasta
$50,000.00, y requieran acceder a
créditos más altos, además de ser
cumplidores puntuales en los pagos
deberán satisfacer una segunda condición
que es mucho más importante que la
primera, esta condición es que generen
nuevos empleos, para acceder a créditos
superiores a los $50,000,00; los
microempresarios deberán emplear por lo
menos a dos personas más, la empresa
deberá estar registrada y los trabajadores
deberán tener acceso a la seguridad social
y a los fondos de ahorro para el retiro. Así
de manera progresiva, para llegar a
niveles más altos de crédito; por ejemplo,
para ser sujeto a un financiamiento por
$100,000.00, las empresas deberán tener
por lo menos a cuatro trabajadores con las
prestaciones de ley correspondientes. En
el caso de los microempresarios
empleadores, que desde un inicio tienen a
una o más personas empleadas y que
deciden inscribirse en este modelo de
programa con la intensión de obtener
créditos, es necesario que se registren
para adquirir el estatus de empresas
formales y de cualquier manera debe ser
obligatorio que pasen por etapas previas
de acceso a créditos pequeños, donde se
les otorgue un crédito blando de
$10,000.00 sin intereses, antes de tener
derecho a crédito para empleadores con
montos superiores a $50,000.00; la
intención de esta medida es conocer el
nivel de responsabilidad en los pagos por
parte de los microempresarios y asimismo
tenerlos registrados, comprobar la
existencia de su empresa y su domicilio
social, al mismo tiempo verificar que los
créditos se usan para los fines productivos
con los que se adquirieron y no para
cualquier otra cosa.
Los préstamos deberán ser créditos
revolventes y progresivos de acuerdo al
historial crediticio alcanzado por los
microempresarios, quien pague
puntualmente el monto de sus créditos
conforme a una tabulación previamente
establecida, podrá aumentarlos y/o
renovarlos las veces que se requiera si es
que así lo desea.
Es conveniente verificar, sin que esto se
convierta en un obstáculo para el
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
68
otorgamiento de los créditos que los
microempresarios inviertan el dinero
obtenido para la instalación o el
fortalecimiento de sus empresas, el dinero
debe utilizarse para la compra de materias
primas, de equipos, de acondicionamiento
del lugar de trabajo y otros gastos de
inversión que el empresario necesite
realizar.
El programa general de crecimiento
económico y desarrollo industrial con
base en el apoyo a los ocupados en el
sector informal requiere de un mecanismo
que sea suficientemente atractivo para
que las empresas informales se
incorporen al mismo, por lo mismo el
programa de créditos a los
microempresarios es la razón substancial
de este programa, y debe iniciar conforme
a un tabulador progresivo de niveles de
crédito, cuyos montos podrán aumentar
conforme al cumplimiento en los pagos y
el tránsito a la formalidad de los
empresarios informales, incluido en esto
último la condición de que otorguen las
prestaciones de ley a sus trabajadores.
Adicionalmente al programa de
financiamiento para el desarrollo
orientado a los microempresarios, es
necesario fomentar la inversión en
tecnología pues los microempresarios
informales tienen muy baja productividad
debido al uso extensivo de mano de obra
y al muy escaso o nulo uso de maquinaria
y equipos modernos, lo anterior hace que
los precios de los artículos se eleven y al
mismo tiempo su calidad sea muy baja,
elementos que configuran un esquema de
baja competitividad de estas empresas.
Por lo tanto, deberá implementarse una
estrategia para poner al alcance de todos
los microempresarios interesados las
últimas novedades en cuanto a tecnología
se refiere, de acuerdo a su tipo particular
de producción, deberán contemplarse
créditos para la adquisición de estos
equipos como parte de los programas de
financiamiento mencionados
anteriormente, facilitando la compra de
máquinas y equipos dentro del propio
esquema de créditos blandos y cuando el
caso lo amerite se deberán establecer los
periodos de gracia necesarios para que las
microempresas retomen sus márgenes de
utilidad y recuperen la capacidad de pago
que les permita cumplir sus obligaciones
de servicio de deuda con él programa de
financiamiento establecido.
Otro aspecto fundamental es el referente a
la capacitación de los microempresarios
informales, que están acostumbrados a
llevar sus finanzas personales en conjunto
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
69
con las finanzas de la empresa, deben ser
capacitados para que separen claramente
las finanzas de la empresa y llevarlas a
parte de las finanzas y los gastos del
hogar; se deberá también educar a estos
empresarios para establecer mecanismos
de planeación, organización dirección y
control en el marco de una administración
eficiente; estos elementos son
indispensables para lograr el desarrollo
integral de las microempresas. Es
necesario desarrollar en estos
microempresarios un espíritu de empresa
moderna para que gradualmente vayan
logrando una administración profesional
y la eficiencia técnica económica y
financiera de las empresas. Se trata de
lograr en lo posible que se vayan creando
empresas micro, pequeñas y medianas
con buenos niveles de rentabilidad y que
generen empleos de calidad y bien
remunerados para las personas ocupadas
en ellas.
Deberá fomentarse el espíritu de la
eficiencia empresarial para que la
expectativa de mayores ingresos se base
en el aumento de las ganancias legítimas
y en la utilidad derivada de su eficiencia
económica y no en los subsidios
constantes por parte del gobierno. Los
subsidios y apoyos deben verse como el
motor de arranque que permita iniciar el
crecimiento de las empresas y llevarlas a
su consolidación y permanencia en el
mercado, después del cual deberán crecer
y desarrollarse por sus propias ganancias
y utilidades.
Es relevante fomentar la cultura de la
calidad tanto en los procesos productivos
como en los procesos de atención y
servicio al cliente. Debe entenderse que
ésta es la única manera de construir
empresas socialmente responsables y
confiables que se esmeren por ser cada
vez mejores en cuanto a los bienes y
servicios que producen y ofrecen a sus
clientes. Debe también inculcarse el
espíritu de mejora continua en la
producción y atención a los clientes a los
que sirven para que se ganen la confianza
de estos y se pueda ir creando una cartera
de clientes satisfechos que compren
recurrentemente los productos de estas
empresas. Asociado a la calidad en la
producción, en la venta y el servicio
posventa, debe considerarse la mejora
continua de los productos, para que estén
evolucionando y se puedan lograr niveles
de productividad, calidad y confiabilidad
cada vez más altos.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
70
CONCLUSIONES.
Se establece en esta investigación un
conjunto de postulados que permitirán a
las empresas lograr su desarrollo y
crecimiento para que en la medida en que
vayan aumentando el tamaño de su
capital, su infraestructura física y sus
volúmenes de ventas y utilidades,
contribuyan en el crecimiento de la
economía nacional en su conjunto. Se
señala la debida importancia para la
empresa, el conocer el entorno
macroeconómico para poder establecer
una estrategia adecuada que proporcione
respuesta a los cambios que ocurren en el
entorno, sobre todo aquellos cambios que
la altera y que puede poner en riesgo su
crecimiento y estabilidad. Toda empresa
debe considerar la situación de la
economía nacional, el medio ambiente
tecnológico que existe en el país, la
política y las leyes que rigen el
funcionamiento de la empresa, la
situación cultural y los valores sociales
que existen en su entorno, y también
deben conocer la competencia. Todo lo
anterior es con el fin de que puedan
diseñar una estrategia de desarrollo que
les auxilie a permanecer y crecer,
logrando cada vez mayores niveles de
utilidad y beneficio económico.
De igual manera, se menciona que otro
aspecto a considerar es el ámbito
microeconómico, el cual se refiere a la
organización interna y al funcionamiento
particular de cada una de las empresas, la
forma en que comercializa los productos
elaborados, las políticas de precios, y la
manera de administrar a la empresa, entre
otras. Se ha observado que las micro y
pequeñas empresas son las que enfrentan
mayor problemática de nuestro país y que
la mayoría de ellas no permanece por
mucho tiempo debido a errores y fallas
internas. Algunos de los problemas que
estas empresas enfrentan, se refieren entre
otras cosas a la ausencia de planeación, a
la falta de capacidad de separarlas
finanzas empresariales con las del dueño
del negocio, y en general la mezcla de los
gastos de manutención de la familia con
los gastos de operación de la empresa; al
mismo tiempo las microempresas
generalmente no consideran la creación
de un fondo para reposición de los activos
que se van deteriorando. Hay carencia de
una cultura financiera que se manifiesta
en el desconocimiento de los niveles
reales de rentabilidad de las empresas, y
con frecuencia llevan a los
microempresarios a aumentar sus gastos
personales a costa de mermar las finanzas
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
71
de la empresa. Igualmente se carece de
capacidad para separar los rendimientos
nominales (que incluyen la inflación) de
los rendimientos reales. No se tiene el
espíritu de previsión y por lo tanto no se
tiene el cuidado para tener la liquidez
necesaria para enfrentar los gastos
corrientes de operación y mucho menos
los gastos imprevistos que se pueden
presentar las empresas. Otro grave
problema es la falta de calidad en la
producción y la extendida cultura de “ahí
se va”, que hace que los porcentajes de
producción defectuosa sean altos, lo que
va en detrimento notorio de las utilidades
de las empresas.
Las microempresas deben tener en
cuenta siempre los elementos que
conforman su entorno microeconómico;
en primer lugar lo que se refiere a los
clientes que garantizan la realización
comercial de los artículos producidos y
que son los únicos que pueden garantizar
la viabilidad y la continuidad a futuro de
estas microempresas, por otro lado, es
importante que tengan en cuenta presente
siempre a los proveedores, pues, si se
quiere elaborar artículos de calidad, lo
primero que deben asegurar es que los
insumos y materias primas sean de buena
calidad, proveídos a tiempo y en las
cantidades suficientes para no detener la
producción ni quedar mal con sus
clientes. En un ambiente económico
competitivo las empresas deben siempre
considerar a las otras empresas que
elaboran artículos del mismo tipo que
ellas y trabajar en este marco de
competencia buscando mayor eficiencia
en su producción para que puedan dar
buenos precios y con artículos de buena
calidad, lo cual aumenta su
competitividad, aspecto que les permitirá
lograr el objetivo de permanecer y crecer,
garantizando con ello la continuidad del
empleo para las personas que trabajan en
estas empresas. A su vez, es también
necesario que las microempresas
conozcan el marco legal en el que están
inscritas, y se promueva la cultura de la
legalidad en una cruzada permanente
contra la corrupción.
Un elemento fundamental para
lograr el desarrollo económico y la
industrialización en México es
aprovechar el espíritu emprendedor de los
microempresarios del sector informal. En
Taiwán y Corea del Sur se han logrado
grandes avances económicos a partir del
apoyo a las microempresas surgidas
originalmente en el sector informal. El
caso de China y su impresionante
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
72
crecimiento económico en los últimos
años se explica principalmente a partir de
los programas de apoyo y estímulos que
se dieron a los microempresarios.
Sumado a lo anterior, es necesaria la
inversión, pues es un requerimiento
imprescindible para desarrollar las
empresas y las economías del mundo. La
base del éxito económico en los países
poco desarrollados es la vinculación del
espíritu emprendedor que se encuentra en
las microempresas del sector informal con
la inversión canalizada a partir de
programas de gobierno que permitan el
crecimiento de estas microempresas y su
integración a la formalidad.
Con el fin de no abortar el proceso de
crecimiento de las microempresas es
necesario tomar las consideraciones
necesarias para evitar la saturación de los
mercados tradicionales de las
microempresas, es importante que se
promueva la apertura de nuevos nichos de
mercado y algo muy trascendental, la
vinculación con las empresas más grandes
para que las microempresas puedan ser
proveedoras de las empresas de gran
tamaño.
Es importante remarcar que él corazón de
un programa de desarrollo económico en
México debe consistir en la creación de
un fondo gubernamental destinado
principalmente a financiar a los
microempresarios informales, con
créditos blandos, de bajo interés y
siempre que sea posible con periodos de
gracia razonable para que las
microempresas puedan fortalecerse y
obtener utilidades que les hagan posible
pagar dichos créditos. Se busca que estos
micro emprendedores puedan crecer
como empresarios y en consecuencia
puedan brindar mejores condiciones de
vida para sus familias; pues para lograr el
desarrollo económico y tener empleos de
calidad para los trabajadores mexicanos
es necesario tener suficientes empresas
formales que proporcionen seguridad
social, buenos ingresos y las prestaciones
laborales de ley a sus trabajadores.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
73
BIBLIOGRAFÍA
Carmona, Fernando et al (1980). El
milagro mexicano. Editorial Nuestro
Tiempo. México.
Fernández, Oscar (2007), Evolución del
sector informal en México, propuestas
para su incorporación a la formalidad,
Tesis de Maestría. México.
Frankelberg, Ellen ((2005). Como
asegurar el futuro de su empresa
familiar.Editorial Panorama. México.
Gibson, James; Ivancevich, John y
Donnelly, James (2004). Las
organizaciones. Editorial Mac Graw
Hill.México
Ginebra, Joan (2001). Las empresas
familiares. Editorial Panorama. México.
INEGI, (varios años). Cuentas por
sectores institucionales. México.
INEGI, (varios años). Encuesta Nacional
de Ocupación y Empleo. México.
INEGI-STyPS, (varios años). Encuesta
Nacional de Micronegocios,. México.
Mendez, J. Silvestre (2012). Problemas
económicos de México y sustentabilidad.
Editorial Mac Graw Hill. México
Mercado, Salvador (2011).
Administración aplicada, teoría y
práctica. Editorial LIMUSA. México.
Moreno-Brid, Juan y Ros, Jaime (2009)
Desarrollo y crecimiento en la economía
mexicana, una perspectiva histórica.
Editorial Fondo de Cultura Económica.
México
Munch, Lourdes; Osorio, Javier y Vital,
Sonia (2011). Organización. Editorial
Trillas. México.
OIT, (2000). El trabajo decente y la
reducción de la pobreza en la economía
mundial. Ginebra Suiza.
Oster, Sharon (2000). Análisis moderno
de la competitividad. Edtoril Oxford
UniversityPress. México.
Padilla, José; Gonzalez, Raúl y Sánchez,
Alejandro (1998). La creación del empleo
en México. Editorial del Instituto
Politécnico Nacional. México.
Prieto, José (2008). Dínámica
empresarial. Editorial LIMUSA, México
Seo, K.K. y Winger, Bernanrd (1983),
Economía empresarial, texto, problemas
y casos. Editorial UTEHA. México
Solís, Leopoldo (1986). La realidad
económica mexicana, retrovisión y
perspectivas, Editorial Siglo XXI.
México.
Venegas Martínez Francisco (2008),
Riesgos financieros y económicos,
productos derivados y decisiones
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
74
económicas bajo incertidumbre. Editorial
CengageLearning. México.
Vernon, Raymond (1983). El dilema del
desarrollo económico de México,
Editorial Diana. México.
Webb, Samuel (1994). Economía de la
empresa. EditorialLIMUSA. México
http://www.slideshare.net/fya26/sectores-
formal-e-informal
75
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
Instituto Tecnológico de Los Mochis
ISSN: En trámite
México
2014
Evaluación de factores que inciden en el rendimiento escolar de los alumnos
de ingeniería electrónica en el ITLM
Antonio Rodríguez-Beltrán
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,
Agosto – Diciembre, 2014/Vol. 2014, Número 2 Edición Semestral
Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 76 – 90
ITmochis
Revista de Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
76
EVALUACIÓN DE FACTORES QUE INCIDEN EN EL
RENDIMIENTOESCOLAR DE LOS ALUMNOS DE INGENIERÍA
ELECTRÓNICA EN EL ITLM
EVALUATION OF FACTORS THAT AFFECT THE SCHOOL PERFORMANCE
OF ELECTRONICS ENGINEERING STUDENTS AT THE ITLM
Antonio Rodríguez-Beltrán. Profesor Investigador Instituto Tecnológico de los Mochis.
Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica. Blvd. Juan de Dios Batiz y 20 de
Noviembre s/n, C.P. 81200. Los Mochis, Sinaloa, México.E-mail: [email protected]
_________________________________________________________________________
RESUMEN
El objetivo de este trabajo es evaluar la
correlación existente entre el promedio de
calificaciones de los estudiantes de
Ingeniería Electrónica del ITLM y los
siguientes factores personales y
sociológicos:
a) Resultados del Test de
Psicodiagnóstico Gestalt.
b) Resultados del Test del Eneagrama.
c) Resultados del Test Myers-Briggs.
d) Resultados del Test Vocacional.
e) Resultados del Test de CI.
f) Residencia.
g) Trabajo de medio tiempo.
h) Hábitos de estudio.
i) Relaciones Familiares.
j) Relaciones en la Escuela.
El enfoque metodológico desde el cual se
aborda el problema es mediante la
aplicación de cinco test psicológicos y
una encuesta, seguido de un análisis de
correlación entre estos resultados contra
los promedios de calificaciones de los
alumnos.
Palabras clave: Test Psicológico,
Análisis de Correlación, Rendimiento
Escolar.
SUMMARY
The aim of this study is to evaluate the
correlation between the average scores of
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
77
students of Electronics Engineering atthe
ITLM and the following personal and
sociological factors:
a) Gestalt Psychodiagnostic Test
b) Enneagram Test Results
c) Myers-Briggs Test Results
d) Vocational Test Results
e) IQ Test Results
f) Place of Residence
g) Part-Time Work
h) Study Habits
i) Family Relationships
j) School Relationships
The methodological approach
fromwhichthe problem is addressed is
through the application of five
psychological tests and a survey,
followed by a correlation analysis
between these results against the average
scores of the students.
Keywords: Psychological Test,
Correlation Analysis, School
Performance.
INTRODUCCIÓN
En el documento Programas
Institucionales de Tutoría. Una propuesta
de la ANUIES para su organización y
funcionamiento en las instituciones de
educación(ANUIES), se habla de la
necesidad de instrumentar alternativas
para mejorar la calidad y la eficiencia de
la educación superior. De acuerdo a este
estudio, algunas de las manifestaciones
más conocidas del individuo que fracasa
en sus estudios son la desorganización
personal, el retraimiento social y las
conductas disruptivas (Durón, et al.,
1999). A su vez, estos tipos de conductas
suelen ser los causantes del fracaso
escolar. A fin de derivar medidas
preventivas para elevar el nivel
académico y optimizar la salud mental,
emocional y física de los estudiantes de
educación media superior y superior es
necesario dar una atención institucional a
los factores que anteceden a la
reprobación, al bajo rendimiento escolar y
a la deserción escolar. López, et al.
(Citados en Durón et al., 1999) reconocen
la existencia de cuatro tipos de factores
que afectan el desempeño académico:
factores fisiológicos, pedagógicos,
psicológicos y sociológicos.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
78
Tabla 1. Clasificación de variables asociadas al rendimiento académico (Artunduaga, 2010).
FACTORES
CONTEXTUALES
VARIABLES
SOCIOCULTURALES
Origen sociocultural
Nivel educativo del padre y de la
madre
Clima educativo familiar
Integración social del estudiante
VARIABLES
INSTITUCIONALES
Tipo y tamaño del centro
Procesos de funcionamiento
Políticas educativas
VARIABLES
PEDAGÓGICAS
Expectativas y actitudes del
profesor
Formación y experiencia del
profesor
Personalidad del profesor
Proceso didáctico
Acompañamiento pedagógico
Tamaño del grupo
Clima de la clase
FACTORES
PERSONALES
VARIABLES
DEMOGRÁFICAS
Sexo, Edad
Estado Civil
Experiencia laboral
Financiación estudios
VARIABLES
COGNOSCITIVAS
Aptitudes intelectuales
Rendimiento académico previo
Capacidades y habilidades
básicas
Estilos cognitivos
Motivación
VARIABLES
ACTITUDINALES
Responsabilidad hacia el
aprendizaje
Satisfacción
Interés por los estudios
Decisión ante los estudios
Planeación del futuro
Autoconcepto
Habilidades sociales
Posteriormente, Artunduaga, en su
artículo Variables del rendimiento
académico en la Universidad (2010),
presenta un análisis sobre los factores
asociados al rendimiento académico en la
educación superior. Ella propone una
clasificación en factores contextuales y
personales. La tabla 1 resume su
clasificación.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
79
Como profesor y tutor de un grupo de
alumnos de Ingeniería Electrónica, tengo
interés por ayudarlos a mejorar su
rendimiento académico en sus estudios
profesionales, para la cual es fundamental
conocer la medida en que diversos
factores inciden en su desempeño escolar.
La situación problema que se busca
atender de manera directa es el bajo nivel
de aprendizaje en los alumnos de
Ingeniería Electrónica del Instituto
Tecnológico de Los Mochis.
El presente estudio se centra en factores
de tipo psicológico y socioeconómico. Es
decir que no se abordan las cuestiones
fisiológicas, tales como la nutrición.
Tampoco se aborda el tema pedagógico,
que depende de la institución académica y
el personal docente, principalmente.
En cuanto al alcance del estudio, se limita
a alumnos de 7mo semestre de la carrera
de Ingeniería Electrónica, por lo cual ya
se han filtrado un importante porcentaje
de alumnos en los primeros semestres. Es
decir que a estas alturas permanecen los
alumnos que han sobrevivido a los
primeros años de la carrera, en que los
índices de reprobación son más elevados.
Por lo anterior, no se analiza el efecto de
las variables de estudio sobre la
reprobación o deserción, sino solamente
sobre los promedios de calificación.
Finalmente, el análisis que se plantea es
solamente de correlación entre las
variables de estudio con el promedio de
calificaciones, sin asegurar una relación
de causa-efecto necesariamente en todos
los casos.
En cuanto a la población y muestra, se
toman como base dos grupos, uno del
turno matutino y uno del turno vespertino,
de manera que el análisis toma en
consideración el promedio de ambos
turnos. En un estudio posterior, se podría
analizar por separado ambos turnos y
sacar conclusiones diferenciadas entre
ellos.
Espero que este modesto trabajo
contribuya a conocer mejor de qué
manera se pueden optimizar los esfuerzos
para lograr un mejor rendimiento es los
estudios de los alumnos de nivel
profesional.
DESCRIPCION DE LOS
INSTRUMENTOS EMPLEADOS EN
LA INVESTIGACIÓN
El Eneagrama
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
80
Riso y Hudson, en su libro "La sabiduría
del eneagrama" (2001) muestran nueve
tipos básicos de personalidad que se
reflejan en el eneagrama y que tienen
unas características que a continuación
describimos. Ninguno de los tipos tiene
que ser peor ni mejor que otro. Se trata de
saber cuál es el nuestro para así
aprovechar nuestro potencial. En la Tabla
2 se describen los nueve eneatipos.
Tabla 2. Descripción de los nueve eneatipos.
Tipo 1. El REFORMADOR. El tipo racional, idealista, de sólidos principios,
determinado, controlado y perfeccionista. "Tengo una misión en la vida."
Tipo 2. EL AYUDADOR. El tipo afectuoso, amigable, efusivo, generoso, complaciente
y posesivo. "Me interesan las personas."
Tipo 3. EL TRIUNFADOR. El tipo pragmático, orientado al éxito, adaptable,
sobresaliente, ambicioso y consciente de su imagen. “Si trabajo mucho sé que seré
capaz.”
Tipo 4. EL INDIVIDUALISTA. El tipo sensible, reservado, expresivo, dramático,
ensimismado y temperamental.
Tipo 5. EL INVESTIGADOR. El tipo cerebral, penetrante, perceptivo, innovador,
reservado y aislado.“¿Y qué pasaría si…?”
Tipo 6. EL LEAL. El tipo comprometido, orientado a la seguridad, encantador,
responsable, nervioso y desconfiado.
Tipo 7. EL ENTUSIASTA. El tipo activo, amigo de pasarlo bien, espontáneo, versátil,
codicioso y disperso.“Aún no sé qué seré cuando sea grande.”
Tipo 8. EL DESAFIADOR. El tipo poderoso, dominante, seguro de si mismo,
decidido, voluntarioso y retador. "Soy dueño de mi destino."
Tipo 9. EL PACIFICADOR. El tipo indolente, modesto, receptivo, tranquilizador,
simpático y satisfecho. "Sigo la corriente."
El Test de Psicodiagnóstico Gestalt
Héctor Salama escribió el Manual del
Test de Psicodiagnóstico Gestalt (Salama,
1994), que ha sido diseñado para la
comprensión del TPG, para
psicoterapeutas, psicólogos, y cualquier
estudioso de la conducta humana. El TPG
de Salama incorpora en su concepción,
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
81
los elementos fundamentales y
característicos del enfoque Gestalt. Es un
instrumento centrado en el proceso más
que en el contenido, basado en el ciclo de
la experiencia de Joseph Zinker,
posteriormente actualizado por Salama y
Castanedo. Las puntuaciones que se
obtienen en el TPG permiten detectar los
niveles de cada bloqueo que la persona
presenta en relación con el tema elegido.
La tabla 3 resume las características de
cada una de las ocho fases del ciclo de la
experiencia, tanto positivas como
negativas. En particular nos interesa el
renglón de bloqueos, que es el que se
evalúa.
Tabla 3. Características de las 8 Fases del Ciclo de la Experiencia
El TPG consta de 40 reactivos que deben
contestarse sólo con una respuesta entre
dos opciones. “SI” (verdadero) o “NO”
(falso) de acuerdo con lo que la persona
considera como repetitivo en ella,
siempre referido a un tema y un área
específica de su momento presente. Los
reactivos están distribuidos de manera
PARTE PASIVA
ZONA INTERNA ZONA DE FANTASIA
CALD. INESPECIFICO CALD. ESPECIFICO
FASE REPOSO SENSACION FORM. FIGURA MOV. ENERGIA
ENERGIA REPOSO LOCALIZA SENSACION ESTABLECE FIGURA ENERGIZA
CAPAS NEUROSIS INDIFERENCIACION SEÑALES COMO SI ATOLLADERO
BLOQUEOS RETENCION DESENSIBILIZACION PROYECCION INTROYECCION
FRASES LUEGO LO HAGO NO SIENTO POR CULPA DE DEBERIA
MENSAJES NO MERECES NO TE AMARAN TE DAÑARAN TE RECHAZARAN
CARÁCTER POSITIVAS ACEPTACION, INDIFERN AFECTO SEGURIDAD CONFIANZA
CARÁCTER NEGATIVAS RECHAZO, CONTAMINAC APLANAM AFECTIVO INSEGURIDAD DESCONFIANZA
TEMORES A TRIUNFAR A SUFRIR AL CASTIGO AL RECHAZO
EJES DE VALORES 5 AUTOESTIMA 6 HONESTIDAD 7 RESPONSABILIDAD 8 RESPETO
ACTITUDES POSITIVAS GENEROSIDAD MEDITACION AUTOCONTROL CONSEJO
ACTITUDES NEGATIVAS EGOISTA HACIA SI CONTROLADORA INTRUSIVA
NECESIDADES RELAJACION PLACER RECONOCIMIENTO ACEPTACION
PSICOPATOLOGIA AGRESIVO-PASIVO ESQUIZOIDE-TIPICO PARANOIDE-NARCIS OBSES-COMPULS
PARTE ACTIVA
ZONA EXTERNA CONTINUO CONCIENCIA
ACCION CIERRE
FASE ACCION PRECONTACTO CONTACTO POSCONTACTO
ENERGIA ACCION MOTRIZ LOZALIZA OBJETO HACE CONTACTO DESENERGIZACION
CAPAS NEUROSIS IMPLOSION IMPLOSION EXPLOSION INTEGRACION
BLOQUEOS RETROFLEXION DEFLEXION CONFLUENCIA FIJACION
FRASES ME AGUANTO LO EVITO TU MANDAS NO DEJO DE
MENSAJES NO ACTUES NO ENFRENTES TE DEJARAN ESTARAS SOLO
CARÁCTER POSITIVAS DECISION VALOR RESPONSABILIDAD COMPROMISO EVOL
CARÁCTER NEGATIVAS INDECISION COBARDIA IRRESPONSABILIDAD ADICCION
TEMORES A PROPIA AGRESION A ENFRENTAR AL ABANDONO A SER LIBRE
EJES DE VALORES 1 AUTOESTIMA 2 HONESTIDAD 3 RESPONSABILIDAD 4 RESPETO
ACTITUDES POSITIVAS RESCATE VALENTIA COMPAÑERISMO DETALLISTA
ACTITUDES NEGATIVAS VICTIMA TEMEROSA DEPENDIENTE PERSEGUIDORA
NECESIDADES EXPRESION IDENTIFICACION PERTENENCIA INDEPENDENCIA
PSICOPATOLOGIA PASIVO-AGRESIVO POR EVIT-LIMITE POR DEPEND-HISTR COMPULS-OBSESIVO
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
82
aleatoria y se refieren a los 8 bloqueos del
ciclo de la experiencia. El total de la suma
de los puntajes por cada subgrupo da el
grado del bloqueo de la fase, medido en
función de porcentajes como se muestra
en la tabla 4.
Tabla 4. Interpretación de los puntajes y % de bloqueo por fase
Puntaje % de bloqueo Interpretación
0 0% Desbloqueada
2 25% Funcional
4 50% Ambivalencia
6 75% Disfuncional
8 100% Bloqueada
El test Myers-Briggs está basado en la
tipología de caracteres de Carl Jung y sus
cuatro rasgos principales: Extroversión-
Introversión, Sensitivo-Intuitivo,
Emocional-Racional y Perceptivo-Crítico.
Nadie pertenece completamente a un sólo
tipo, pues todos compartimos rasgos de
los demás, sin embargo, sí puede dar una
aproximación muy acertada del tipo de
personalidad, entre los 16 existentes.
Es uno de los test de personalidad más
utilizados en el mundo, administrándose
cada año a más de 2 millones de personas.
En esta versión, tan sólo consiste en
escoger entre dos columnas la que más
creamos que se adapta a cómo realmente
somos (no a cómo nos gustaría ser). En la
tabla 5 se muestra como ejemplo el rasgo
Extroversión-Introversión.
Tabla 5. Reactivos para evaluar el rasgo Extroversión-Introversión en el Test Myers-Briggs
Columna E Columna I
Tolero el ruido y las multitudes.
Evito las multitudes y busco la
tranquilidad.
Hablo más que escucho. Escucho más que hablo.
Me comunico con entusiasmo. Me reservo el entusiasmo para mí.
Me distraigo fácilmente. Me concentro bien.
Me junto con gente con facilidad y
participo en muchas actividades.
Me junto con gente cautelosamente y
participo en actividades determinadas.
Las fiestas me recargan las pilas. Estar sólo me recarga las pilas.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
83
Odio estar sin hacer nada. Necesito tener tiempo para reflexionar.
Me gusta trabajar o hablar en grupos.
Me gustan los grupos reducidos o
trabajar por mi cuenta.
Me gusta ser el centro de atención. Me gusta mantenerme al margen.
Prefiero los grupos grandes de gente,
con una amplia variedad de amigos.
Prefiero pequeñas reuniones con
amigos cercanos.
Actúo primero y luego pienso. Pienso primero y luego actúo.
Me distraigo con facilidad, sin mucha
concentración en una única tarea.
Centro bien mi atención en algo
concreto, pero no tengo tanta
concentración para los rasgos
generales.
Muy hablador y abierto.
Buen escuchador y algo más
reservado.
El Inventario de Intereses
Profesionales Hereford.
El inventario de intereses vocacionales
Hereford nos brinda la información de las
principales áreas de aptitud que tiene la
persona, permitiéndonos comparar el
grado en que ubica a la carrera de
Ingeniería Electrónica en relación con
otras.
Este inventario es para ayudar en la
selección de una carrera universitaria. No
es una prueba, sino, solamente una
medida de su interés en algunos campos
profesionales. No hay respuestas
correctas o incorrectas. Lo único
importante es su franca opinión. Se
presentan doscientas veinte actividades o
cosas para hacer.
Se pide indicar en cada actividad su
respuesta, empleando la siguiente escala:
1. me desagrada mucho
2. no me gusta
3. me es indiferente
4. me gusta
5. me gusta mucho
No hay límite de tiempo, pero se pide
trabajar con rapidez; la primera impresión
es la más importante. Se debe contestar
todas y cada una de las actividades.
El Test de Inteligencia IQ Test.
El test de CI presenta una estimación del
cociente de inteligencia: C.I. Tiene una
media de C.I. = 100, las puntuaciones
entre C.I. = 85 y 95 son puntuaciones
normales bajas, entre C.I. = 95 y 105
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
84
puntuaciones normales, entre C.I. = 105 y
115 puntuaciones normales altas,
puntuaciones superiores a 115 son muy
altas y puntuaciones inferiores a 85 son
bajas.
En el test de Inteligencia, las
puntuaciones altas siempre son verdad,
pero las puntuaciones bajas pueden o no
serlo ya que puede haber factores como
estado emocional, de salud, atención, etc.
que pueden afectar al resultado. Estas
puntuaciones están basadas en un estudio
sobre una muestra de 100,000 personas y
son bastante fiables, aunque este test
todavía está en estudio, sobre todo el
apartado de validez. En la figura 1 se
muestra, tal como aparece, la pantalla de
inicio para la realización de este test en
línea.
Figura 1. Pantalla de inicio del Test de Inteligencia en línea IQ Test.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
85
Formato de Encuesta
La encuesta nos da la siguiente
información (además de otros datos): Si
el alumno reside en la ciudad o en alguna
comunidad foránea. Si el alumno trabajo
o no, y en qué. Sus hábitos de estudios.
Sus relaciones con sus padres y
hermanos. Sus relaciones con maestros y
compañeros. En la figura 2 se muestra el
formato de encuesta utilizado en la
investigación.
Figura 2. Formato de encuesta en blanco (en Hoja de Excel).
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
86
Recolección de Datos
La estrategia de recolección de datos se
basó en que los alumnos ingresaran a la
plataforma de tutorías del Instituto
Tecnológico de Los Mochis, en la liga
http://tutorías.itmochis.edu.mx
Enseguida entraron con su nombre de
usuario y contraseña, seleccionaron su
carrera y semestre y llegaron así a la
página donde se encontraban las
encuestas y tests que debían llenar.
Estos estaban concentrados en un libro de
trabajo de Excel con varias pestañas, que
corresponden a los diferentes tests que
debían realizar. El eneagrama y el Myers-
Briggs, que son tests de personalidad,
estaban en Excel y pudieron ser accesados
sin problema.
Para el test vocacional, se pidió a los
alumnos que ingresaran a una liga de la
UNIVAFU, que es la siguiente:
www.univafu.edu.mx/pagina02/test/index
.htm
Para el test de inteligencia, también se
recurrió a una liga en Internet, que es la
siguiente: http://www.psicologia-
online.com/test/inteligencia/respuesta.php
En estos dos casos, los alumnos pegaron
su hoja de resultados en el libro de Excel.
Todos los resultados pudieron ser
revisados por el investigador accediendo
con su propia clave a la página
http://tutorías.itmochis.edu.mx.
De manera excepcional, en el caso del
Test de Psicodiagnóstico Gestalt, dada la
confidencialidad de los reactivos, se
aplicó de manera presencial.
ANÁLISIS DE RESULTADOS.
Para el análisis de resultados, se hace uso
de las herramientas estadísticas de Excel,
particularmente el cálculo de los
coeficientes de correlación.
La correlación es la forma numérica en la
que la estadística ha podido evaluar la
relación de dos o más variables, es decir,
mide la dependencia de una variable con
respecto de otra variable independiente.
Donde los puntos representan cada uno de
los pares ordenados y la línea podría ser
una recta que represente la tendencia de
los datos, que en otras palabras podría
decirse que se observa que, a mayor x,
mayor y.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
87
La correlación se puede explicar con la
pendiente de esa recta estimada y de esta
forma nos podemos dar cuenta que
también existe el caso en el que al crecer
la variable independiente decrezca la
variable dependiente. En aquellas rectas
estimadas cuya pendiente sea cero
entonces podremos decir que no existe
correlación.Así en estadística podremos
calcular la correlación para datos no
agrupados con la siguiente fórmula:
2
11
2
2
11
2
1 11
*
n
i
i
n
i
i
n
i
i
n
i
i
n
i
n
i
i
n
i
iii
yynxxn
yxyxn
r
En donde:
R = coeficiente de correlación
N = número de pares ordenados
X = variable independiente
Y = variable independiente.
De esta manera se logró la generación de
gráficas estadísticas que muestran
visualmente los resultados del presente
estudio. A manera de ejemplo se presenta
en la figura 3 la gráfica de correlación
para la variable Cociente de Inteligencia,
y en la tabla 6 se presenta un comparativo
de grados de correlación entre variables
contra el promedio de calificaciones.
Figura 3. Gráfica de correlación entre Cociente de Inteligencia y Promedio de Calificaciones.
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80 100 120 140
CI-P
CI-P
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
88
Tabla 6. Comparativo de grados de correlación entre variables contra el promedio de calificaciones.
CONCLUSIONES.
Se cumplen los objetivos al lograr
establecer una escala de ponderación de
las diversas variables que inciden en el
desempeño escolar, el cual se expresa en
los promedios de calificaciones.
El CI es el factor más preponderante en
los resultados más elevados, de entre las
variables de estudio seleccionadas.
El alto grado de correlación entre
Autoevaluación y Promedio de
Calificaciones no significa
necesariamente que tener un alto puntaje
en autoevaluación favorezca mejores
calificaciones. También se podría
interpretar que los alumnos participantes
en la investigación están muy conscientes
de su desempeño.
El interés por la carrera elegida es muy
alto en los alumnos de alto desempeño.
Aquí habría que profundizar para
dilucidar si un alto interés vocacional por
su carrera contribuye a mejorar las
calificaciones, o si el hecho de obtener
buenas calificaciones aumenta su interés
por la carrera. La elección de carrera en
comparación con otras también resulta
relevante, pero en menor medida.
Los eneatipos 1 y 3 (perfeccionista y
realizador) califican más alto que los
restantes siete eneatipos. Esta es la razón
por la cual se encontró que el resultado
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
89
del eneagrama sí tiene relación con el
promedio de calificaciones.
El hecho de no trabajar es importante para
obtener buenos resultados, de acuerdo a
lo esperado. La ventaja de residir en la
ciudad contribuye medianamente al
desempeño escolar, en comparación con
los alumnos que vienen de otras
localidades, ya sea que vayan y vengan
diariamente o que se queden a dormir en
la ciudad.
Los hábitos de estudio adecuados son
moderadamente influyentes en sus
resultados, de acuerdo a lo expresado en
la encuesta. Este resultado se podría
analizar más a fondo tomando en
consideración otras encuestas disponibles,
en las que se cuestiona más en detalle sus
hábitos en relación con el estudio.
En el resultado del TPG, el puntaje global
en fases libres de bloqueos tiene una
moderada correlación con las mejores
calificaciones. De todas las relaciones
interpersonales, la más importante es con
los profesores. Y la segunda más
importante es la relación con los
compañeros.
En el test Myers-Briggs, los alumnos
extrovertidos califican ligeramente más
alto que los introvertidos. Los alumnos de
perfil crítico tienen resultados un poco
más altos que los perceptivos
Reconocemos que muchas de las
variables analizadas no son susceptibles
de modificar mediante la intervención
educativa, ya que se trata de factores
personales. Normalmente la intervención
se orienta hacia variables como políticas
educativas, y todas las variables
actitudinales y pedagógicas. Sin embargo,
siempre es conveniente conocer el perfil
de nuestros alumnos y su potencial, para
adecuar nuestras expectativas y políticas a
esa realidad.
También es importante mejorar las
relaciones entre maestros y alumnos, ya
que estas fueran las que mostraron más
correlación con los resultados
académicos. Una forma de mejorar estas
relaciones podría ser el aprovechar las
redes sociales o la plataforma interna de
la institución para favorecer un
acercamiento entre profesores y alumnos.
Asimismo, procurar que todos los
maestros sean tutores, al menos los de
base.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
90
BIBLIOGRAFÍA
ANUIES. Programas Institucionales de
Tutoría. Una propuesta de la ANUIES
para su organización y funcionamiento en
las instituciones de educación. Serie
Investigaciones. (2a. Ed.) México: Autor.
Artunduaga, M. (2010) Variables del
rendimiento académico en la
Universidad. Madrid: Universidad
Complutense de Madrid.
Durón, L., Oropeza, R. et al. (1999)
Actividades de Estudio: Análisis
Predictivo a partir de la interacción
familiar y escolar de estudiantes de nivel
superior. México: UNAM.
Hernández, R., Fernández, C.& Baptista,
P. (2003). Metodología de la
investigación.(3ª Ed.) México: Mac Graw
Hill / Interamericana.
Riso, D.R. y Hudson, R. (2001). La
Sabiduría del Eneagrama. Barcelona:
Urano.
Salama, H. (1994). Manual del Test de
Psicodiagnóstico Gestalt.(3ª Ed.)México:
Centro Gestalt de México.
Woolfolk, A. (2010). Psicología
Educativa.(11ª Ed.)México: Prentice Hall.
Antonio Rodríguez Beltrán.
Ingeniero en Comunicaciones y
Electrónica (ESIME IPN 1982), Maestro
en Administración y Finanzas (U de O
1992), Licenciado en Psicología
Educativa (CUE-SUV 2012).Profesor
Investigador ITLM. [email protected]
91
SECCIÓN ALUMNOS
92
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
Instituto Tecnológico de Los Mochis
ISSN: En trámite
México
2014
Hidroponía controlada
Andrés Apodaca-Espinoza, Fernando Ruíz González y David López-Barriba
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,
Agosto – Diciembre, 2014/Vol. 2014, Número 2 Edición Semestral
Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 93 – 99
ITmochis
Revista de Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
93
HIDROPONIA CONTROLADA
Andrés Apodaca-Espinoza¹; Fernando Ruiz-González¹; David López-Barriba¹;
Alumno de la carrera de Ingeniería Electrónica, Instituto Tecnológico de Los Mochis, s, Blvd. Juan de Dios
Batiz y 20 de Noviembre s/n, C.P. 81279, Los Mochis, Sinaloa, México¹.
RESUMEN.
Este trabajo nos describe el diseño e
implementación de un sistema de
hidroponía controlada con capacidad de
monitorear y controlar una serie de
variables que actúan dentro del sistema.
El sistema Hidropónico es un método de
cultivar plantas sin tierra, usando
disoluciones minerales, micronutrientes y
macronutrientes, los cuales están
disueltos en el agua y son recibidos por
las plantas utilizando su raíz flotante.
Este sistema de control es automático el
cual constara en estar monitoreando
constantemente las variables del sistema
hidropónico, ya sea cualquier caso de
plantación, se le indicara al sistema que
tipo de planta es el cual este responderá al
caso y te dará los límites predefinidos de
las variables para cada cual una vez
definidos los limites podrá empezar a
funcionar el sistema de control, en dado
caso que el usuario desee cambiar los
límites de las variables este tendrá que
responder a una rutina el cual pedirá una
contraseña para un mayor seguridad del
producto, ya establecidos los puntos
anteriores pasara al monitoreo de tiempo
por default predefinido por el sistema este
se comunicará por vía Rs485 a su interfaz
visual en la computadora la cual está en
dado caso de un fallo en la comunicación
contará con un microcontrolador esclavo
el cual seguirá su funcionamiento de
modo normal emitiendo una alerta visual
en campo de mala comunicación.
El sistema de cultivo esta monitoreado
por un conjunto de sensores tales como:
Sensores de temperatura, sensor de
humedad, sensor de nivel, sensor de flujo,
los cuales estarán conectados al micro
controlador que se comunicará a su
computadora a través del Rs485, y
teniendo monitoreado estos datos, el
usuario podrá verlos en su interfaz visual,
y así mantener el sistema estable y las
variables dentro de sus límites. En la fase
de control el sistema contara con salidas
para manipular sus actuadores. Cubriendo
con esto las fases de monitoreo y control
del sistema, con 3 cajas inteligentes que,
dentro de cada caja esta un
microcontrolador.
Dichos Microcontroladores estarán
conectados en un módulo de
comunicación Rs-485, lo cuales serán
conectados a un servidor maestro, este a
su vez tiene acceso a cambiar set points y
hacer peticiones de muestreo en demanda
y muestreo periódico. Como también
están en línea a su vez a un servidor
cliente con un protocolo de comunicación
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
94
propio de National Instruments llamado
DATA SOCKET que trabaja
relativamente igual al de Wireless.
Creemos que el presente trabajo tiene un
impacto significativo en el aspecto
ambiental, tecnológico y biotecnológico,
y es una importante aportación para
procesos de monitoreo de ambientes
naturales tales como cultivo hidropónico
en invernadero, al aire libre o laboratorios
biológicos, hasta el ahorro de recursos
naturales y cuidado del medio ambiente
entre otros aspectos.
Palabras Clave: Sensores,
Comunicación Rs485, Control de
procesos, hidroponía, microcontroladores.
INTRODUCCION.
En los últimos años la tecnología ha
avanzado muy rápido y el uso de
tecnologías como microcontroladores y
sensores autónomos puede hacer
aportaciones e impactos significativos en
cualquier proceso industrial, agrícola,
residencial o comercial. Es por eso que
las implementaciones de dispositivos
como estos son capaces de facilitar y
lograr una mayor eficiencia en los
procesos y contar con un proceso
automatizado nos conlleva a tener muchas
ventajas.
Las causas de la hidroponía son muchas e
incluyen que no depende de las estaciones
de forma estricta debido a que se puede
hacer en invernaderos; no depende de la
calidad de los suelos del área geográfica
en cuestión; se puede controlar la calidad
de los nutrientes de forma más objetiva;
permite la producción de semilla
certificada; permite el control de plagas,
parásitos, bacterias, hongos y virus;
permite el mejor uso del agua, porque se
recicla; permite la disminución del uso de
agentes tóxicos; no usa maquinarias
pesadas; puede ser altamente
automatizada; puede protegerse de los
efectos del clima; puede calcularse el
retorno económico con un margen de
error menor que en cultivo tradicional.
Tomando en cuenta estas grandes
ventajas del cultivo hidropónico, al
automatizar este sistema, las ventajas son
aún mayores, ya que por medio de todos
los sensores instalados se podrá controlar
de manera precisa y estable los factores y
variables que intervienen en el proceso de
crecimiento de la planta, tales como la
temperatura del agua, la temperatura del
aire dentro del invernadero, la
temperatura del agua del estanque con los
nutrientes disueltos, la humedad dentro
del invernadero, el nivel de PH del agua,
monitoreo de flujo de agua, monitoreo de
consumo de agua en la cisterna, además el
sistema cuenta con una interfaz de usuario
útil y fácil de usar para poder efectuar el
control del sistema , contando con los
actuadores conectados para realizar
dichos efectos y así regular las variables o
activar actuadores como electroválvulas
Ilustración 1. Sistema hidropónico
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
95
que administran los nutrientes que se
disuelven en el agua, bombas que
suministran el sistema de agua (riego),
ventiladores, sistema de refrigeración y
demás.
Ilustración 2. Prototipo 1
La Hidroponía es una herramienta
alternativa, sustentable para la sustitución
del cultivo y cosecha tradicional en tierra,
este sistema podrá tener el control de las
variables de PH, Humedad, Temperatura
y Conductividad en el agua, como
también variables en el ambiente.
Este sistema no podrá soportar cultivos en
los cuales el fruto crezca hacia la tierra,
solo cultivos que pueda soportar el tipo de
estanque.
Se establecerá este sistema en un campo
amplio, con acceso a agua y podrá ser
monitoreado y cuidado por una persona
para una mayor garantía de control.
Se podrán hacer las cosechas en el tiempo
indicado del temporal y con una mayor
rapidez.
Materiales y Métodos
El sistema en su fase de control utiliza el
microcontrolador PIC18f4550 el cual nos
resulta ideal para este tipo de aplicaciones
de control y monitoreo, ya que son
diseñados para disminuir el costo
económico y el consumo de energía de
cualquier sistema en particular. Entre sus
principales características tenemos:
Ideal para bajo consumo (nanoWatt) y
conectividad de las aplicaciones que se
benefician de la disponibilidad de tres
puertos serie: FS-USB (12Mbit/s), I2 C y
SPI. Grandes cantidades de memoria
RAM, de memoria FLASH y de mejora
de la memoria del programa lo hacen
ideal para el control y aplicaciones de
monitoreo periódico que requieren una
relación un con ordenador personal o
interfaz.
Ilustración 3. PIC18f4550
Para cada unidad de control se usó el
microcontrolador programado para
realizar su trabajo de monitoreo de
variables los cuales tenían conectados sus
sensores.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
96
Ilustración 4. Diagrama sensores
Asi como sus salidas para llevar a cabo la
fase de control, dichas salidas tenían
conectados sus respectivos actuadores.
En su fase de monitoreo, el sistema estará
comunicado con un ordenador por medio
de comunicación Rs485, este adaptador
cuenta con muchas ventajas entre las
cuales se mencionan:
a) Bajo costo
Los Circuitos Integrados para trasmitir y
recibir son baratos y solo requieren una
fuente de +5V para poder generar una
diferencia mínima de
1.5v entre las salidas diferenciales. En
contraste con RS-232 que en algunos
casos requiere de fuentes dobles para
alimentar algunos circuitos integrados.
b) Capacidad de interconexión:
RS-485 es una interface multi-enlace con
la capacidad de poder tener múltiples
transmisores y receptores. Con una alta
impedancia receptora, los enlaces con RS-
485 pueden llegar a tener a lo máximo
hasta 256 nodos.
c) Longitud de Enlace:
En un enlace RS-485 puede tener hasta
4000 pies de longitud, comparado con
RS-232 que tiene unos límites típicos de
50 a 100 pies.
d) Rapidez: La razón de bits puede ser
tan alta como 10 Mega bits/ segundo.
Ilustración 5. Adaptador Rs485
El adaptador Rs485 se conectará a los
pines de comunicación del PIC, así es
como se llevará a cabo la comunicación
de cada unidad en las cajas inteligentes, al
ordenador que tendrá el software
desarrollado para el usuario.
En el siguiente diagrama se aprecia la
conexión para la comunicación.
Ilustración 6. Diagrama comunicación
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
97
Interfaz Visual
Para la interfaz visual se desarrolló un
programa en LabView, el cual cuenta con
un Servidor donde se conectarán todas las
unidades de control del sistema como se
puede apreciar en la ilustración 7:
Ilustración 7. Servidor
Como se muestra en la ilustración 7 se
aprecia el monitoreo de los sensores
conectados al sistema, con su panel de
control y también nos mostrara si los
actuadores están encendidos o apagados
en el sistema en tiempo real.
Ilustración 8. Panel de control
En la ilustración 9se mostrara el ciclo de
oxigenación del agua que pasa por los
tubos.
Ilustración 9. Ciclo de oxigenación
En esta parte del programa podremos
encender las bombas que están instaladas
en la cisterna del sistema, y las
electroválvulas para hacer el proceso de
drenado de los tubos, también el usuario
podrá hacer un muestreo periódico del
estado de las variables.
Y en la siguiente pantalla (ilustración 10)
se mostrará el control de nutrientes que se
le administraran al sistema, esta parte es
muy importante y debe ser precisa para
eso el sistema nos muestra los
macronutrientes y micronutrientes que se
le estarán administrando a las plantas
cada cuanto tiempo, y el programa será
capaz de activar las válvulas
correspondientes para que suministren
nutrientes al agua que llegara a las
plantas.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
98
Ilustración 10. Control de nutrientes
Ilustración 11. Prototipo 2
Podemos apreciar el diseño a escala del
prototipo del sistema, el cual esta
comunicado a un ordenador, y
monitoreando las variables del prototipo.
Ilustración 12. Plantas hidroponía
Tal como se aprecia claramente en la
ilustración 12. Las plantas están
colocadas dentro de los agujeros de un
tuvo PVC, por el cual corre el agua con
sus respectivos nutrientes suministrados,
se aprecia que los sensores de humedad,
flujo y temperatura están colocados donde
el sistema pueda monitorearlos y
mostrarlos.
CONCLUSIONES.
El sistema implementado, si se utiliza
correctamente, puede ser altamente
rentable, ya que la hidroponía es cada vez
más utilizada y al automatizarla tenemos
un sistema aún más, funcional eficiente y
productivo, al monitorear con sensores, la
humedad, temperatura, PH, etc, se lograra
obtener un sistema completamente
automatizado conectado a un ordenador
con una interfaz visual para el usuario la
cual facilitara el trabajo usando está
avanzada tecnología, además, evita correr
riesgos de perder los cultivos, en otros
aspectos también, el área de aplicación es
muy amplia en la zona que nos
encontramos por ser una zona agrícola.
Podría ser un sistema que ayudaría a
producir mejor, automáticamente,
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
99
reduciendo la necesidad de la
intervención de la mano del hombre.
BIBLIOGRAFIA.
http://hidroponia.org.mx/
http://www.fundacionunam.org.mx/blo
g/ecologia/cultivos-hidroponicos.html
http://www.fcca.umich.mx
http://microcontrollersavrnebur.blogspot.
mx/
http://www.i-micro.com/pdf/articulos/rs-
485.pdf
Carlos Andrés Apodaca Espinoza.
Alumno de la carrera de
IngenieríaElectrónica, Instituto
Tecnológico de Los Mochis, s, Blvd. Juan
de Dios Batiz y 20 de Noviembre s/n,
C.P. 81279, Los Mochis, Sinaloa,
México.
Fernando Ruiz Gonzales
Alumno de la carrera de
IngenieríaElectrónica, Instituto
Tecnológico de Los Mochis, s, Blvd. Juan
de Dios Batiz y 20 de Noviembre s/n,
C.P. 81279, Los Mochis, Sinaloa,
México.
David López Barriba
Alumno de la carrera de
IngenieríaElectrónica, Instituto
Tecnológico de Los Mochis, s, Blvd. Juan
de Dios Batiz y 20 de Noviembre s/n,
C.P. 81279, Los Mochis, Sinaloa,
México.
100
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
Instituto Tecnológico de Los Mochis
ISSN: En trámite
México
2014
Monitoreo de centrales con comunicación GSM
José Gabriel Espinoza-Rubio, Irvin Alán Montoya-Vázquez y Jesús Daniel Moreno-
Corral
ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,
Agosto – Diciembre, 2014/Vol. 2014, Número 2 Edición Semestral
Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 101 – 106
ITmochis
Revista de Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto - diciembre 2014
101
MONITOREO DE CENTRALES CON COMUNICACION GSM
José Gabriel Espinoza-Rubio1; Irvin Alán Montoya-Vázquez1; Jesús Daniel Moreno-
Corral1. Alumno del Instituto Tecnológico de Los Mochis, Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Blvd.
Juan de Dios Batiz y 20 de Noviembre, Los Mochis Sinaloa1.
RESUMEN.
El presente trabajo describe la
implementación de una red de estaciones
procesamiento y distribución de datos
(Centrales) con la capacidad de
comunicación a un servidor mediante el
protocolo de comunicación GSM (Global
System for Mobile communications).
Estas centrales son el punto donde se
reúnen las conexiones de todos los
aparatos telefónicos de una determinada
área, que se denomina “área local” o
“área central”. La central que efectúa
únicamente la misión de conectar
abonados entre sí, se denomina central
local. En ella reside la inteligencia
necesaria para encaminar correctamente
la llamada desde su origen (abonado
llamante), hasta su destino (abonado
llamado). Al conjunto de los elementos
necesarios para unir una central local con
sus abonados, se denomina “red de
abonados” o “red local” de la central.
La red GSM (Sistema global de
comunicaciones móviles) es, a comienzos
del siglo XXI, el estándar más usado. Se
denomina estándar "de segunda
generación" (2G) porque, a diferencia de
la primera generación de teléfonos
portátiles, las comunicaciones se
producen de un modo completamente
digital.
En 1982, cuando fue estandarizado por
primera vez, fue denominado "Groupe
Spécial Mobile" y en 1991 se convirtió en
un estándar internacional llamado
"Sistema Global de Comunicaciones
Móviles". En Europa, el estándar GSM
usa las bandas de frecuencia de 900MHz
y 1800 MHz. Sin embargo, en los Estados
Unidos se usa la banda de frecuencia de
1900 MHz. Por esa razón, los teléfonos
portátiles que funcionan tanto en Europa
como en los Estados Unidos se
llaman tribanda y aquellos que funcionan
sólo en Europa se denominan bibanda.
Palabras clave: Redes, Pic 18f4550,
Topologías.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto - diciembre 2014
102
INTRODUCCIÓN.
En la actualidad, es muy común
encontrarse con personas que hablan por
teléfono desde un aparato celular en el
supermercado, en un estadio o caminando
por la calle.
Con la finalidad de contar con
aplicaciones capaces de tomar medidas de
sensores y llevar a cabo la comunicación
de forma inalámbrica se realizó este
proyecto, cuyo objetivo principal es el de
implementar un sistema electrónico capaz
de adquirir señales analógicas y censarlas
de forma autónoma, el cual cuente con la
capacidad de trabajar en red.
Lo anterior con la finalidad de que pueda
ser utilizado en aplicaciones de monitoreo
de variables ambientales, control y
supervisión del proceso de
acondicionamiento de la temperatura y
humedad de las centrales. Con esta
finalidad, el prototipo a ser desarrollado
deberá contar con la capacidad de
conectársele sensores de forma directa y
través de entradas analógicas, entradas
digitales, salidas digitales deberá basarse
en protocolos de comunicación GSM que
hagan posible el implementar una red de
centrales funcionales, las cuales permitan
el monitoreo de variables en extensas
áreas geográficas de forma autónoma,
fácil y económica. Permitiendo de esta
manera conocer y monitorear las
variables que se presentan en un algún
momento con la finalidad de controlarlas
y mejorar el aprovechamiento y
explotación de la actividad.
GSM, o Sistema Global para las
telecomunicaciones móviles es un sistema
estándar completamente definido, usado
para la comunicación entre teléfonos
móviles basada en la tecnología digital.
Lo que permite, al ser digital, que
cualquier usuario pueda conectarse a
través del teléfono a su PC personal,
permitiéndole interactuar por e-mail, fax,
acceder a Internet, y un acceso seguro a
redes LAN o Intranet. También existe la
posibilidad de envío de texto corto entre
terminales (SMS). Es considerado un
estándar de segunda generación (2G)
debido a su velocidad y características, es
el estándar más extendido del mundo, el
82% de los terminales mundiales lo usa,
3.000 millones de usuarios en 212 países
distintos, predominando en Europa, Asia,
América del Sur y Oceanía, y con una
gran extensión en Norteamérica.
GSM nace en 1982, en la Conferencia
Europea de Administraciones de Correos
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto - diciembre 2014
103
y Telecomunicaciones (CEPT) donde se
buscaba una estandarización de las
comunicaciones y una posibilidad de
financiar ésta de una forma global, debido
al amplio coste que suponía mantener un
sistema individual para cada país. Se crea
entonces elGrupe Spécial Mobile (de
donde provienen las siglas GSM, que más
adelante pasaría a llamarse Estándar
Mobile Group, usándose las siglas para el
estándar) el cual desarrollará un estándar
europeo de telefonía digital, finalizándose
en 1990 el estándar GSM-900 y
siguiéndole un año después el DCS-1800.
Además, empresas como Nokia lanzaran
el primer teléfono celular basado en GSM
(Nokia 1011).
El estándar GSM permite un rendimiento
máximo de 9,6 kbps, que permite
transmisiones de voz y de datos digitales
de volumen bajo, por ejemplo, mensajes
de texto (SMS, Servicio de mensajes
cortos) o mensajes multimedia
(MMS, Servicio de mensajes
multimedia). El uso del espectro
armonizado alrededor de la mayor parte
del globo terráqueo, combinado con la
capacidad de roaming internacional de
GSM, permite a los viajeros acceder a los
mismos servicios de telefonía móvil en el
país y en el extranjero. GSM permite a los
individuos alcanzar a través del mismo
número de móvil en hasta 219 países. Las
redes GSM terrestres cubren ahora más
del 90% de la población mundial. El
estándar GSM por satélite también ha
ampliado el acceso del servicio a las
zonas donde la cobertura terrestre no está
disponible.
Las redes celulares se basan en el uso de
un transmisor-receptor central en cada
celda, denominado "estación base"
(o Estación base transceptora, BTS).
Cuanto menor sea el radio de una celda,
mayor será el ancho de banda disponible.
Por lo tanto, en zonas urbanas muy
pobladas, hay celdas con un radio de unos
cientos de metros mientras que en zonas
rurales hay celdas enormes de hasta 30
kilómetros que proporcionan cobertura.
En una red celular, cada celda está
rodeada por 6 celdas contiguas (por esto
las celdas generalmente se dibujan como
un hexágono). Para evitar interferencia,
las celdas adyacentes no pueden usar la
misma frecuencia. En la práctica, dos
celdas que usan el mismo rango de
frecuencia deben estar separadas por una
distancia equivalente a dos o tres veces el
diámetro de la celda.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto - diciembre 2014
104
Imagen 1. Redes telefónicas en forma de
celda
En una red GSM, la terminal del usuario
se llama estación móvil. Una estación
móvil está constituida por una
tarjeta SIM (Módulo de identificación de
abonado), que permite identificar de
manera única al usuario y a la terminal
móvil, o sea, al dispositivo del usuario
(normalmente un teléfono portátil).
Las terminales (dispositivos) se
identifican por medio de un número único
de identificación de 15 dígitos
denominado IMEI (Identificador
internacional de equipos móviles). Cada
tarjeta SIM posee un número de
identificación único (y secreto)
denominado IMSI (Identificador
internacional de abonados móviles). Este
código se puede proteger con una clave
de 4 dígitos llamada código PIN.
Por lo tanto, la tarjeta SIM permite
identificar a cada usuario
independientemente de la terminal
utilizada durante la comunicación con la
estación base. Las comunicaciones entre
una estación móvil y una estación base se
producen a través de un vínculo de radio,
por lo general denominado interfaz de
aire (o en raras ocasiones, interfaz Um).
Imagen2. Arquitectura de una Red GSM
Una tarjeta SIM contiene la siguiente
información:
El número telefónico del abonado
(MSISDN).
El número internacional de abonado
(IMSI, Identificación internacional de
abonados móviles).
El estado de la tarjeta SIM.
El código de servicio (operador).
La clave de autenticación.
El PIN (Código de identificación
personal).
El PUK (Código personal de
desbloqueo).
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto - diciembre 2014
105
MATERIALES Y METODOS
Para la elaboración del módulo con
comunicación GSM para la conexión de
sensores y actuadores del cual se trata
este informe se partió primeramente de la
revisión de las necesidades que estos
módulos deben de cumplir. Se requiere
formar módulos independientes que
formen una red confiable para procesos
precisos y confiables, además de que
posibiliten la conexión de sensores y
actuadores tanto digitales como
analógicos.
Distribución del patillaje.
Para poder obtener una configuración
estable que mantuviera las necesidades de
entradas y salidas planteadas
anteriormente se seleccionó la
configuración de conexión del pic
18f4550 con 2 entradas analógicas (A0y
A1), la primera para el sensor de
temperatura LM 335, el cual maneja un
rango de −55°C hasta 150°C, y la
segunda para el sensor de humedad HMZ
433A1, el cual maneja una respuesta
linear con rango de 0% a 100% de
humedad.
Imagen 3. Conexión del Sensor de
temperatura LM335
Imagen 4. Conexión del Sensor de humedad
HMZ 433A1
CONCLUSIONES
El desarrollo de este proceso de
comunicación ha permitido la
implementación de una rama más de las
comunicaciones inalámbricas como lo es
GSM. La evolución de las capacidades
para transmitir y recibir datos nos ha
Imagen 5.Distribución del patillaje del pic
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto - diciembre 2014
106
llevado hasta este punto donde
indudablemente podemos decir que se
aplica una opción más para los sistemas
de supervisión distribuida. Por esto la
importancia de desarrollar e innovar con
nuevos sistemas que permitan eficientar
nuestros métodos de monitoreo y
supervisión de nuestros entornos.
BIBLIOGRAFIA
Roldan Martínez David,
Comunicaciones Inalámbricas, 2005,
Madrid España, Ra-Ma Editorial, ISBN
84-7897-621-3.
http://www.gsma.com/aboutus/gsm-
technology/gsm (ultima vez 04-06-2014)
http://html.rincondelvago.com/central-
telefonica_1.html (ultima vez 05-06-
2014)
http://www.ingeniatic.net/index.php/tecno
logias/item/471-gsm-sistema-global-para-
las-telecomunicaciones-m%C3%B3viles
(ultima vez 06-06-2014)
http://es.kioskea.net/contents/681-
estandar-gsm-sistema-global-de-
comunicaciones-moviles (ultima vez 08-
06-2014)
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm135.p
df(datasheet última vez 02-06-2014)
http://www.fenghua.com/pdf/humidsenso
r/HMZ-433A1.pdf (datasheet última vez
02-06-2014)
http://ww1.microchip.com/downloads/en/
devicedoc/39632c.pdf (datasheet última
vez 02-06-2014)
Espinoza Rubio José Gabriel
Alumno de la carrera de Ingeniería
Electrónica, Instituto Tecnológico de Los
Mochis, Blvd. Juan de Dios Batiz y 20 de
Noviembre s/n, C.P. 81279, Los Mochis,
Sinaloa, México.
Montoya Vazquez Irvin Alan
Alumno de la carrera de Ingeniería
Electrónica, Instituto Tecnológico de Los
Mochis, Blvd. Juan de Dios Batiz y 20 de
Noviembre s/n, C.P. 81279, Los Mochis,
Sinaloa, México.
Moreno Corral Jesús Daniel
Alumno de la carrera de Ingeniería
Electrónica, Instituto Tecnológico de Los
Mochis, Blvd. Juan de Dios Batiz y 20 de
Noviembre s/n, C.P. 81279, Los Mochis,
Sinaloa, México.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
107
INSTRUCCIONES PARA POSTULAR ARTÍCULOS
PARA PRESENTAR ENLA 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 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
108
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 doble columna
con una separación entre ellas de 1 cm.
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
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
109
nombre del autor, se incluirá un superíndice numérico arábigo a manera de llamado a la
nota 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.
ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2014 número 2 agosto – diciembre 2014
110
La bibliografía se citará en el sistema Harvard.
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 ITMochis 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:
Mtro. Juan Manuel Montoya Valenzuela
Jefe de la División de Estudios de Posgrado e Investigación
DIRECTORIO DEL INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LOS MOCHIS
Ing. Manuel de Jesús López Pérez Director
Subdirección de Planeación y Vinculación
Lic. Arsenio Bracamontes Solís Subdirector de Planeación y Vinculación
Lic. Dina Ramírez Sáenz Jefa del Departamento de Servicios Escolares
Ing. Luís Eduardo Ruelas García
Jefe del departamento de Planeación, Programación y Presupuestación
Ing. Saúl Dimas Briceño Jefe del Departamento de Actividades Extraescolares
Ing. Arq. Lucila Margarita Hallal Villalobos
Jefa del Departamento de Comunicación y Difusión
Ing. Rosa María Estrada Rodríguez Jefa del Centro de Información
Lic. Yeniba Argüeso Mendoza
Jefa del Departamento de Gestión Tecnológica y Vinculación
Subdirección Académica:
M.C. Valente Ochoa Espinoza Subdirector Académico
Lic. Marisol Motolá Gastelúm
Jefa de la División de Estudios Profesionales
Ing. Hugo Castillo Meza Jefe del Departamento de Ingeniería Electrónica
Ing. Carla Rebeca Mendoza Casanova
Jefa del Departamento de Ciencias Básicas
Arq. José Luís Corral Chávez Jefe del Departamento de Ciencias de la Tierra
Lic. Martha Guadalupe Quiroz Ibarra
Jefa del Departamento de Sistemas y Computación
Lic. José Ángel Palazuelos Solorza Jefe del Departamento de Desarrollo Académico
Ing. José Luis Guevara Fierro Jefe del Departamento de Ingeniería Industrial
Vacante
Jefe del Departamento de Ciencias Económico – Administrativo
M.C. Claudia Alarcón Valdéz Jefa del Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica
Mtro. Juan Manuel Montoya Valenzuela
Jefe de la División de Estudios de Posgrado e Investigación
Subdirección de Servicios Administrativos:
Vacante Subdirector de Servicios Administrativos
Lic. Víctor Armenta Acosta
Jefe del Departamento de Recursos Materiales y Servicios
Arq. Miguel Enrique Beltrán Aguirre 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. Manuela Hortencia Beltrán Castro
Jefa del Departamento de Recursos Humanos
M.C. Mirla Cervantes Soberanes Jefa del Departamento de Innovación y Calidad