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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]

mailto:[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.

http://www.itmochis.edu.mx/index.php/9-tecnologico/235-revista-itlm


ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano

CONTENIDO

Volumen 2014 Número 2 AGOSTO - DICIEMBRE 2014.


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


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


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


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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


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


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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


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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


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


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.


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


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


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


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


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

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Networks,WiFlyUserManual,

http://www.rovingnetworks.com/resourc

es/download/93/WiFly_User_Manual,

[Último acceso: 17 Enero 2012].

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[3] Roving Networks. WiFly GSX

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[4] E. Biagioni y S. Giordano, Topics in

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nº 12, p. 82, December 2007.

[5]NicolásCastilla,

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Beltrán, Sócrates Lugo-Zavala,

Miguel Ramírez-Montenegro,

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http://www.rovingnetworks.com/resources/download/11/RN_131

http://www.rovingnetworks.com/resources/download/11/RN_131


18

Miguel,A. Lugo-Zúñiga, Carlos E.

Cañedo-Figueroa.

Docentes del Instituto Tecnológico de

Los Mochis

19



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



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


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


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


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).


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


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)


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.


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.


28

BIBLIOGRAFÍA

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casting solutions: a review.Rapid

Prototyping Journal, 17 (5), 328-350.

Figueroa, J. O., 2013. RAPID PROTOTYPING

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MEMORIAS DEL XIX CONGRESO

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Gameros, A., 2013. REVERSE ENGINEERING

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Munguia, J., Bernard, A. & Erdal, M., 2011.

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Pham, D. & Gault, R., 1998. A comparison of

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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



México.

29



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



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


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.


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


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].


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.


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].


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.


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

.


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.


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.


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


Sinaloa, México. Correo

[email protected]

Mtro. Juan Manuel Montoya

Valenzuela.

Profesor Investigador Instituto

Tecnológico de Los Mochis. Correo

[email protected]

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

[email protected]




41



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



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.


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


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


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


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.


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


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.


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%

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…

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LA

DO

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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


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.


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


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


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


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.

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56

ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano


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,



ITmochis



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


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


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”.


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


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


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


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


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.


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


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


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


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


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.


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


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


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.


73

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75



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



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


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.


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.


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


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,


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


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.


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


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.


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).


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.

http://tutorías.itmochis.edu.mx/

http://www.univafu.edu.mx/pagina02/test/index.htm

http://www.univafu.edu.mx/pagina02/test/index.htm

http://www.psicologia-online.com/test/inteligencia/respuesta.php

http://www.psicologia-online.com/test/inteligencia/respuesta.php

http://tutorías.itmochis.edu.mx/


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


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


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.


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.

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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



ISSN: En trámite

México

2014

Hidroponía controlada

Andrés Apodaca-Espinoza, Fernando Ruíz González y David López-Barriba




ITmochis



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


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


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.


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


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.


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,


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



México.

Fernando Ruiz Gonzales






México.

David López Barriba






México.

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http://www.i-micro.com/pdf/articulos/rs-485.pdf

100



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


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.


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


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.


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).


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


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



Sinaloa, México.

Montoya Vazquez Irvin Alan





Sinaloa, México.

Moreno Corral Jesús Daniel





Sinaloa, México.


107

INSTRUCCIONES PARA POSTULAR ARTÍCULOS

PARA PRESENTAR ENLA REVISTA ITMochis


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:


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


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.


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:

[email protected]

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

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