Revista Científica ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano Vol. 4

AÑO 2 Agosto – Diciembre 2015 ISSN – En trámite

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Revista

ITLM

Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LOS MOCHIS

Revista Científica ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano.

Vol. 2015 Número 4 Agosto – Diciembre de 2015

Publicación del Instituto Tecnológico de Los Mochis Revista Científica ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano.

Editor General Mtro. Juan Manuel Montoya Valenzuela Director M. en C. Manuel de Jesús López Pérez Subdirector M.C. Valente Ochoa Espinoza

ISSN en trámite D.R. © Revista ITMochis

Hecho en México Printed in México

ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano El Nombre La identificación de esta revista con el nombre de ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano, hace referencia al trabajo de vincular la ciencia desde el aspecto académico y tecnológico, para acortar la posible brecha existente entre ellos, siempre orientado al beneficio de alumnos, académicos, investigadores y empresarios de la región, buscandocontinuamente un contexto mejor.

Diseño de portada: Mtro. Juan Manuel Montoya Valenzuela Portada: “ECOLOGÍA” Foto: Mtro. Juan Manuel Montoya Valenzuela Todos los artículos publicados son sometidos a arbitraje por especialistas. El contenido de los artículos es responsabilidad de los autores. Se aceptan colaboraciones de acuerdo con las políticas de la revista. Enviar colaboraciones a:revista.itmochis@gmail.com

Revista ITLm Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano COMITÉ EDITORIAL COMITÉ EDITORIAL

PROFESORES INVESTIGADORES:

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.

Dr. Iván Juan Carlos Pérez-Olguín Universidad Tecnológica de Ciudad Juárez.

Dr. Jesús Manuel Díaz Gaxiola.

Instituto Tecnológico de Los Mochis, Química y Bioquímica.

Dr. Jesús Martín Cadena Badilla.

Universidad de Sonora.

M. Arq. Lorenzo Valdez Colunga.

Instituto Tecnológico de Los Arquitectura.

Mochis,

Dr. Luis Felipe Romero Dessens.

Universidad de Sonora.

M.C. Lucia Ochoa Romo Instituto Tecnológico de Informática.

Mochis,

Dr. Ramón Arturo Vega Robles.

Universidad de Sonora.

Mochis,

Dra. Linda García Rodríguez Instituto Tecnológico de Los Mochis

M.C. Luis Armando Valdez.

Instituto Tecnológico de Ingeniería Industrial.

Los

Los

M.C. Patricia Miramontes Aguilar.

Instituto Tecnológico de Los Mochis, Ciencias Económico Administrativas.

Dr. Dario Fuentes Guevara Instituto Tecnológico de Los Mochis

Traductor: M.C. José Alberto Estrada Beltrán Instituto Tecnológico de Los Mochis

COMITÉ DE ARBITRAJE

Mtro. Juan Manuel Montoya Valenzuela Editor General Instituto Tecnológico de Los Mochis M. en C. Manuel de Jesús López Pérez Director Instituto Tecnológico de Los Mochis M.C. Valente Ochoa Espinoza Subdirector Instituto Tecnológico de Los Mochis

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Vol. 2015 Número 4 Edición Semestral / Agosto – Diciembre 2015 ISSN – En trámite

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LOS MOCHIS

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.

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Presentación

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Uso del software Mathematica, una propuesta para el desarrollo de competencias en la asignatura de cálculo integral.

Bertha Leticia Zavala Buitimea, Claudia María Carrillo Gálvez, Liliana Rodríguez Barrera, María del Socorro Rábago Hernández.

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El efecto de la música en el trabajo, cabinas experimentales del laboratorio de ingeniería industrial.

Diego Francisco Estrada Rosas.

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Automatización de invernaderos.

Rubén Alfonso Bracamontes Orozco, Mariano de Jesús Avilés Torres Jesús Alberto, Lomeli Dablantes, Iris de Jesús Quintero Buitimea, Laura Guadalupe Padilla Bay. Desconexión eléctrica por medio de aplicación móvil.

Rubén Alfonso Bracamontes Orozco, Mariano de Jesús Avilés Torres, Jesús Gilberto Vega Sandoval, Héctor Gamaliel Rendón López, Carlos Jojanny Albestrain Castillo.

Sistema suministrador de alimento para mascotas.

Bracamontes Orozco Rubén Alfonso, Avilés Torres Mariano de Jesús, Barrios IrigoyenLuis Roberto, Fernández ÁlvarezAna Laura, Gaxiola García Valeria, Guzmán Leyva Rody Alberto, Vega Soto Katia Araceli.

Autos eléctricos: los mochis y guasave.

Moises Sánchez Morales, Diego Ramón Francisco Gámez Vázquez.

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Control y monitoreo del proceso de cerveza artesanal.

Diana Celeste Javalera Holguin, Jesus Eduardo Verdugo German, Luis Enrique Gastelum Alvarez.

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Ensayo: La comunicación científica como un proceso social y cultural.

Pedro Alejandro Santana Villegas.

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Ensayo: Importancia de la capacidad de carga de un terreno, y de su análisis de asentamientos, en la construcción de edificios de varios niveles.

Carlos Enrique Fong.

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Diseño y validación de una máquina automatizada para prueba de resistencias eléctricas.

Dr. Iván Juan Carlos Pérez Olguín, Ing. José Mario Rocha Rubio, M.C. José Agustín Pérez Limón, M.C. Consuelo Catalina Fernández Gaxiola.

Aplicación del modelo de tamaño de lote capacitado multi-periodo con tiempos de preparación de equipo en la asignación de la producción en máquinas moldeadoras.

M.I.I. David Oliver Pérez Olguín, M.C. Consuelo Catalina Fernández Gaxiola y Dr. Iván Juan Carlos Pérez Olguín.

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Instrucciones para postular artículos.

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Directorio

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Volumen 2015 Número 4

Volumen 2015 número 4 agosto – diciembre 2015

ISSN – En trámite Agosto – Diciembre 2015

PRESENTACIÓN El presente volumen, ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano, volumen 2015, número 4, está conformado por temas de interés por parte de académicos de nivel superior y además aborda diferentes temáticas llevadas por estudiantes de ingeniería de nivel superior, generadas a partir de diferentes proyectos de investigación, así como por invitados con experiencia práctica en diferentes ámbitos laborales.

Se presentan una variedad de temas, los cuales se detallan a continuación.

El primer artículo, tiene como objetivo principal proponer la utilización del software Mathematica como estrategia didáctica en el estudio del tema “Aplicaciones de la integral”, en el curso de Cálculo Integral impartido a los estudiantes de Ingeniería en el Instituto Tecnológico de Los Mochis. La propuesta consiste en elaborar y aplicar el “Tutorial introductorio al uso del software Mathematica” y el manual de prácticas para la unidad 3 “Aplicaciones de la Integral con Mathematica” considerando los conocimientos previos y posteriores a la aplicación de la propuesta.

El segundo artículo es producto de una investigación que realiza una comparación en dos entornos diferentes, con y sin música durante la jornada de trabajo, y somete al lote de piezas y al tiempo estándar entregado por las operarias, a un análisis de varianza para conocer si existe diferencia entre los resultados obtenidos. La cuadrilla de trabajo, integrada por mujeres, se encontraba en el rango de 18 a 25 años de edad.

Después, el artículo siguiente describe la implementación de un sistema electrónico e informático en Arduino enfocado en el monitoreo de un invernadero

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para lograr su automatización mediante sensores y una conexión inalámbrica a través de una aplicación móvil para sistemas Android.

El cuarto trabajo describe el diseño e implementación de un sistema electrónico enfocado en el ahorro energético mediante la desconexión a voluntad de la fuente de alimentación con el uso de un celular inteligente, permitiendo la desenergización remota sin la necesidad de desconectar manualmente los dispositivos.

En el quinto artículo se trabaja mediante un sistema con el que es posible la implementación de un dispositivo que permite controlar el horario de ingesta de alimentos para las mascotas, el mismo se basa en una placa electrónica diseñada a la medida, la cual incluye un bootloader Arduino Leonardo y un módulo de comunicación inalámbrica Bluetooth. El sistema opera con un servomotor, el cual eleva la cubierta del dispensador para permitir el descenso de alimento al plato receptor de comida, repitiendo esta acción bajo ciertos periodos de tiempo elegidos por el usuario.

En el siguiente artículo se analiza la industria automotriz ha proporcionado mayormente a sus consumidores, vehículos a base de la combustión de combustibles fósiles (hidrocarburos). Es decir, cuentan con un motor de combustión interna. Una de las soluciones propuestas para desacelerar el calentamiento global, es la sustitución de los vehículos de combustión por autos eléctricos. Como sabemos, una de las muchas barreras a vencer para implementar este tipo de vehículo en la ciudad de Los Mochis y Guasave, es la falta de información que existe en la población respecto a ellos. Introducir autos eléctricos a la región debe de ser considerada como una alternativa viable para reducir la contaminación en ambas ciudades.

El séptimo documento describe el diseño e implementación de un sistema de control enfocada a la automatización y monitoreo del proceso de elaboración de la cerveza artesanal, el cual, es un

proceso en el que intervienen diferentes

disciplinas científicas y diversas tecnologías. Se centra en el estudio del proceso 2

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de su elaboración y la compresión de los componentes de la cerveza artesanal y su producción demuestra como las materias primas y la manera de su procesamiento determina la aceptabilidad de un producto.

Cómo siguiente documento está el trabajo donde se muestra primeramente el concepto e importancia de la comunicación científica que surge del proceso de comunicación, cuyo objetivo es la transmisión de la información de los resultados de una investigación científica. Se menciona a los principales actores responsables de transmitir este conocimiento, los cuales son los investigadores científicos y se señala por qué se considera a la comunicación científica como un proceso social y cultural. Se enumeran las principales características de este tipo de comunicación, así como las recomendaciones principales sugeridas para que se dé una comunicación ética.

El ensayo en el diseño arquitectónico de edificios de varios niveles, es de suma importancia desde el punto de vista estructural considerar un adecuado diseño de cimentación, que tome en cuenta las características del suelo sobre el cual se va a desplantar la obra.

Para ello, es necesario contar con un análisis de “Mecánica de Suelos” que arroje resultados que determinen los parámetros que tienen que ver con “capacidad de carga del terreno”; y además, no menos importante, es necesario que se realice una determinación de los parámetros que tienen que ver con la obtención de un adecuado “análisis de asentamientos” para las diversas alternativas posibles de diseños de cimentación.

En el siguiente artículo se presenta el diseño de una máquina automatizada para prueba de resistencias eléctricas capaz de probar 2500 piezas por hora y 30 números de parte, la metodología utilizada para el diseño de la máquina, la selección de los componentes necesarios para cumplir los requerimientos específicos del cliente, teniendo especial atención en la selección del equipo de medición de resistencias, el cual es capaz de tomar lecturas utilizando el método de medición de 4-Cables de Kelvin; asimismo una vez que la máquina fue 3

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ensamblada, se presenta un análisis estadístico del equipo utilizando intervalos de confianza para determinar la proporción de detección de piezas conformantes / no conformantes con un nivel de confianza del 99% y un estudio de capacidad para los valores de las resistencias utilizando los límites de especificación inferior y superior definidos por el cliente.

Por último, el artículo plantea el problema de asignación de la producción de una serie de máquinas moldeadoras de inyección de plástico, en las cuales se producen múltiples números de parte, considerando los tiempos de preparación de equipo (set up), mediante la aplicación del modelo de tamaño de lote capacitado, teniendo como punto de partida la formulación estándar para un solo período y posteriormente extendiéndola para considerar el tratamiento del problema en múltiples períodos, planteando distintos escenarios a través de un horizonte de planificación. La solución del problema se efectúa mediante la técnica de ramificación y acotación (branch and bound).

Terminando así nuestra edición.

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2015 Uso del software Mathematica, una propuesta para el desarrollo de competencias en la asignatura de cálculo integral Bertha Leticia Zavala Buitimea, Claudia María Carrillo Gálvez, Liliana Rodríguez Barrera, María del Socorro Rábago Hernández ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano, Agosto – Diciembre, 2015/Vol. 2015, Número 4 Edición Semestral Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 7 – 16

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USO DEL SOFTWARE MATHEMATICA, UNA PROPUESTA PARA EL DESARROLLO DE COMPETENCIAS EN LA ASIGNATURA DE CÁLCULO INTEGRAL. Bertha Leticia Zavala-Buitimea1; Claudia María Carrillo-Gálvez1; Liliana RodríguezBarrera1; María del Socorro Rábago-Hernández1.

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Profesor-Investigador del Instituto Tecnológico de los Mochis, Departamento de Ciencias Básicas, Blvd. Juan de Dios Batiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa, México.

RESUMEN: El presente trabajo tiene como objetivo principal proponer la utilización del software Mathematica como estrategia didáctica en el estudio del tema “Aplicaciones de la integral”, en el curso de Cálculo Integral impartido a los estudiantes de Ingeniería en el Instituto Tecnológico de Los Mochis. La propuesta consiste en elaborar y aplicar el “Tutorial introductorio al uso del software Mathematica” y el manual de prácticas para la unidad 3 “Aplicaciones de la Integral con Mathematica” considerando los conocimientos previos y posteriores a la aplicación de la propuesta.

ABSTRACT: This paper's main objective is to propose the use of Mathematica software as a teaching strategy in the study of the subject "Applications of the integral” in the course of Integral Calculus taught students of engineering at the Instituto Tecnológico de Los Mochis. The proposal is to develop and implement the "Introductory tutorial to using the software Mathematica" and the manual of practice for Unit 3 "Applications of Integral with Mathematica" considering the knowledge before and after the application of the proposal.

PALABRAS CLAVES: Matemáticas, Tecnología de la Información y Comunicación, herramienta didáctica, aprendizaje significativo, modelado.

KEYWORDS:

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Mathematics, Information Technology and Communication, didactic tool, significant learning, modeling.

INTRODUCCIÓN: Muchos países en vías de desarrollo, entre ellos México, han hecho esfuerzos importantes para ampliar la cobertura y la calidad de la educación superior. Dichos esfuerzos han significado pasar, en pocos años, de una población de un millón de estudiantes de licenciatura en 1990, a un universo que alcanza la cifra de 3.8 millones de estudiantes realizando estudios profesionales en 2015, es decir, que en los últimos 25 años la matrícula estudiantil se triplicó. (Informador.mx, 2015) La educación superior debe tener como eje una nueva visión y un nuevo paradigma para la formación de los estudiantes, cuyo enfoque debe priorizar el aprendizaje basado en competencias (saber, saber hacer y saber ser), en un proceso que se extienda a lo largo de toda la vida (DGEST, 2012), el reconocimiento de que el proceso educativo puede desarrollarse en diversos lugares formales e informales y el diseño de nuevas modalidades educativas, en las cuales el estudiante sea el actor central en el proceso formativo. Las instituciones de educación superior, por lo tanto, deben aprovechar plenamente las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) que hoy posibilitan el desarrollo de nuevas experiencias de aprendizaje.

Las TIC facilitan el acceso al conocimiento, creando medios de difusión que ofrecen nuevas oportunidades de desarrollo de competencias replanteando los modelos institucionales y tradicionales de la educación, exigencia de la revolución social y cultural que se vive en estos tiempos. Las universidades, ante los procesos de cambio que caracterizan esta época, deben estar en disposición permanente de innovar e identificar nuevos caminos de desarrollo vinculados a las necesidades específicas de un mercado laboral cambiante. A esto se adhiere la necesidad de revisar modelos y métodos de enseñanza y de aprendizaje, requisito impuesto por las modificaciones profundas que las TIC introducen en la forma de desarrollar competencias.

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En este tenor, el Instituto Tecnológico de Los Mochis (ITLM), cuya visión es “Ser una institución reconocida internacionalmente que forme profesionistas autónomos con sentido humano, hábitos de superación, libertad de pensamiento, con una visión emprendedora, buscadores del bien común y preparados para desarrollarse en un ámbito global” (ITMOCHIS, 2015), debe ser partícipe de estos cambios sociales, incorporando las TIC desde un ángulo que favorezca el aprendizaje, facilitando los medios para desarrollar los conocimientos y competencias necesarias para la inserción social y profesional de sus egresados. Congruente con este contexto, la Academia de Ciencias Básicas (CB) se ha propuesto identificar nuevas estrategias que le permitan no solo hacer frente a los problemas de reprobación y deserción en las asignaturas atendidas por dicho departamento, sino especialmente responder a las nuevas necesidades generales y específicas de la educación para la sociedad del conocimiento, que responda a las expectativas de todos los actores involucrados.

ANTECEDENTES: El concepto de competencia profesional emergió en los años ochenta, como resultado del debate que se vivía en los países industrializados sobre la necesidad de mejorar la relación del sistema educativo con el productivo; en estos países se sintió con fuerza la necesidad de crear nuevos parámetros de formación académica, que se orientarán a satisfacer los requerimientos del entorno industrial, comercial, tecnológico, científico y sociocultural. En el Modelo Educativo para el Siglo XXI (2012), el enfoque de competencia profesional se consolida como una alternativa atractiva para impulsar la formación en una dirección que armonice las necesidades de las personas (académicas, personales y profesionales), del ámbito productivo y de la sociedad en general. En la década de los noventa, la noción de competencia profesional comienza a ganar terreno de forma generalizada, ya que implica una forma distinta de establecer y abordar los objetivos del proceso educativo, relacionando íntimamente la formación profesional con las necesidades del desarrollo social y económico.

En este sentido, el gran avance de las TIC en la sociedad, desde mediados de la segunda mitad del siglo XX, ha propiciado el desarrollo de líneas de investigación tendientes a 9

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explorar el impacto de dichas tecnologías en el ámbito educativo. Es por ello que muchas investigaciones han apuntado al estudio del efecto que los medios tecnológicos como las TIC tienen en los procesos educativos; es decir, las ventajas y desventajas que se presentan en comparación con el formato de clase tradicional. Chadwick (1997) caracteriza el modelo de enseñanza-aprendizaje tradicional según los siguientes elementos: el medio principal a través del cual se transmite la información está representado por el maestro; la forma de presentación es mayormente verbal u oral; el rol de los estudiantes está relegado a receptores pasivos de información; la enseñanza se lleva a cabo generalmente en forma grupal; la responsabilidad principal del aprendizaje queda en manos del estudiante.

Por su parte, Bebell, O’Dwyer, Russell y Hoffman (2007) aseveran que los estudios al respecto se pueden dividir en dos grandes grupos. Por un lado, aquellas investigaciones que intentan indagar de qué manera las dinámicas pedagógicas se ven impactadas con el uso de recursos tecnológicos y la evolución que sufren dichas dinámicas con su introducción. Y por otro lado, aquellos estudios que exploran los efectos de los medios tecnológicos como herramientas pedagógicas más que indagar el proceso fundamental de su incorporación. Es precisamente en este segundo punto donde se ubica la presente investigación.

MARCO TEÓRICO: La presente investigación se enfoca en el desarrollo de nuevas metodologías de enseñanzaaprendizaje aplicadas a los nuevos planes de estudio del Tecnológico Nacional de México, en particular, se pretende explorar su aplicación en el Instituto Tecnológico de Los Mochis.

En este contexto, el presente trabajo presenta una propuesta del uso del software Mathematica como estrategia didáctica en el estudio del tema “Aplicaciones de la integral” en el curso de Cálculo Integral impartido a los estudiantes de Ingeniería. La hipótesis que subyace a esto es que la Informática en la Educación Matemática, es un medio poderoso para desarrollar en el estudiante sus competencias,

potencialidades, creatividad e

imaginación y es un medio para facilitar y mejorar el proceso enseñanza-aprendizaje.

Utilizar la computadora supone una simbiosis de nuestra inteligencia con una herramienta externa, sin la cual la mente contaría sólo con sus propios medios y no funcionaría igual

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(Salomón et al., 1992). Las computadoras proveen un aprendizaje dinámico e interactivo que permiten la rápida visualización de

situaciones problemáticas. La posibilidad de

visualizar gráficamente conceptos teóricos así como también la de modificar las diferentes variables que intervienen en la resolución de problemas, favorece el aprendizaje de los estudiantes (Alemán de Sánchez, 1999 y Rivera Porto, 1997).

Tomando como base los principios anteriores mediante este trabajo se pretende primero identificar las competencias matemáticas, incrementar el desarrollo de las destrezas y habilidades de los estudiantes para que logren una mejora en su rendimiento académico; además, aumentar su motivación, permitiéndoles así, que exploren las aplicaciones de la integral con el software para que logren aprendizajes significativos (Ausubel et al., 1997).

No obstante, se debe tener en claro que si bien la tecnología educativa es un elemento importante para mejorar los procesos de enseñanza-aprendizaje, esta mejora no depende solamente de la utilización de un software educativo, sino de su adecuada formación integral, es decir, del entorno educativo diseñado por el profesor.

Por otro lado, con el desarrollo de esta investigación, se pretende

implementar una

herramienta que permita al docente contar con un nuevo recurso didáctico a partir del cual se puedan abordar de manera simple pero con el rigor matemático necesario, los contenidos relacionados con las aplicaciones de la integral. Por medio del aporte de la tecnología a la enseñanza, se pueden incluir la animación, la dinámica y la interactividad necesaria con el objetivo de facilitarla y mejorarla, así también el aprendizaje. Estos valiosos elementos, harán de la enseñanza y el aprendizaje de las aplicaciones de la integral, una actividad confortante y constructiva, reemplazando la monotonía de realizar cálculos y aplicar fórmulas de forma mecánica, muchas veces sin comprender la esencia del método que se está aplicando.

El presente trabajo se basa en el Modelo Educativo para el Siglo XXI: Formación y desarrollo de competencias profesionales, que es el modelo vigente en el Tecnológico Nacional de México, el cual conjuga dos cualidades inseparables: la académica, cuyo fin es que la persona adquiera, valore, integre y aplique de forma estratégica un conjunto de conocimientos, procedimientos y actitudes que den sustento a un desempeño pertinente, 11

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eficiente y adaptable ante escenarios laborales heterogéneos y cambiantes, y la de la práctica profesional, cuyo objetivo es que la persona egrese de la institución educativa con la capacidad para decidir y actuar con un criterio eficaz, razonado, ético y oportuno, en una situación determinada (DGEST, 2012).

Además de lo anterior, se está considerando específicamente el desarrollo de las competencias matemáticas, que se definen como la capacidad de comprender, juzgar, hacer y usar las matemáticas en una variedad de contextos matemáticos y situaciones en las que las matemáticas juegan un papel importante. En su proyecto, Niss (1999) identifica ocho competencias matemáticas divididas en dos grupos.

En el primer grupo, las competencias tienen que ver con la capacidad para hacer y contestar preguntas en y con las matemáticas: pensar matemáticamente, plantear y resolver problemas matemáticos, modelar matemáticamente y razonar matemáticamente.

En el segundo grupo, las competencias tienen que ver con la capacidad de afrontar y manejar herramientas y lenguaje matemático: representar entidades matemáticas, manejar símbolos matemáticos y formalismos, comunicar en, con y acerca de las matemáticas y hacer uso de herramientas y ayuda.

Por su parte, Biggs (2005) propone la teoría del alineamiento constructivo para el diseño de la enseñanza el cual se basa en el principio del constructivismo: aprendizaje y alineamiento de la enseñanza. El alineamiento constructivo consiste en alinear el método y la evaluación de la enseñanza con las actividades de aprendizaje establecidas en los objetivos, de manera que todos los aspectos de este sistema estén de acuerdo en apoyar el aprendizaje del estudiante.

Esta investigación se llevará a cabo aplicando el modelo 3P, el cual señala tres puntos en los que sitúa los factores relacionados con el aprendizaje: pronóstico o presagio (antes de que se produzca el aprendizaje), proceso (durante el aprendizaje) y producto (resultado del aprendizaje). Este modelo encuadra los objetivos perseguidos en esta investigación como marco teórico de referencia para promover el aprendizaje, mediante las relaciones entre lo que piensan y hacen y la naturaleza de sus resultados de aprendizaje. Permite comprobar la 12

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posible relación lineal entre los factores y la interacción entre los componentes que forman este sistema (Biggs, 2005). Además la investigación se apoyará en la metodología de exposición, modelado y resolución de problemas.

OBJETIVO GENERAL: Proponer el uso del software Mathematica como estrategia didáctica en el estudio del tema “Aplicaciones de la integral” en el curso de Cálculo Integral impartido a los estudiantes de Ingeniería.

IMPACTO O BENEFICIO: El presente trabajo busca contribuir al logro de uno de los principales objetivos del Tecnológico Nacional de México: Impulsar el desarrollo y utilización de las TIC en el sistema educativo para apoyar el aprendizaje de los estudiantes, ampliar sus competencias para la vida y favorecer su inserción en la sociedad del conocimiento.

Además, la planta docente del Departamento de CB del ITLM accederá a métodos alternativos del proceso enseñanza-aprendizaje, permitiendo incrementar el número de estudiantes que adquieran las habilidades y competencias matemáticas requeridas en el desarrollo de sus cursos, coadyuvando a alcanzar el perfil deseable de la planta docente.

METODOLOGÍA: Este trabajo se enmarca dentro de la línea de investigación educativa propuesta por el SNEST denominada “Procesos de aprendizaje e innovación educativa”, que consiste en proyectos de investigación que analicen los efectos de las prácticas educativas y el proceso de enseñanza-aprendizaje innovador, considerando también el desarrollo de competencias y el uso de nuevas tecnologías.

La propuesta planteada en el presente artículo consiste en:  Buscar, seleccionar e implementar ejemplos que resulten más adecuados para la aplicación de los temas propuestos en el plan de estudios. Su ámbito de aplicación será en un grupo de la asignatura de Cálculo Integral sujeto a observación dentro del aula.

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 Elaborar el “Tutorial introductorio al uso del software Mathematica” en donde se exponga al estudiante la forma de utilizar los comandos básicos y su sintaxis correspondiente, con ayudas visuales y ejercicios de práctica, el cual estará disponible en la plataforma virtual institucional.  Elaborar un manual de prácticas para la unidad 3 “Aplicaciones de la Integral con Mathematica” del curso de Cálculo Integral para ingenierías, cuyo contenido estará basado en ejercicios previamente resueltos en clase, incluyendo el uso del software como herramienta para facilitar el proceso enseñanza-aprendizaje del tema.  Elaborar y aplicar encuesta previa al uso del software Mathematica para evaluar el nivel de competencia en el uso de las TIC, el nivel de comprensión del tema y la disposición para utilizarlas.  Aplicar prueba de desempeño escrita para evaluar competencias adquiridas en el aula acerca del tema “Aplicaciones de la Integral”.  Trasladar el entorno aúlico a uno virtual (Laboratorio virtual de CB del ITLM) con el objetivo de que los sujetos de estudio accedan, conozcan, analicen y ejecuten el “Tutorial introductorio al uso del software Mathematica” y el manual de prácticas “Aplicaciones de la Integral con Mathematica”.  Elaborar y aplicar encuesta posterior al uso del software Mathematica para evaluar el nivel de aceptación del mismo, el nivel de comprensión del tema y su percepción del impacto positivo sobre el desarrollo de sus competencias matemáticas.  Aplicar prueba de desempeño virtual para evaluar competencias adquiridas con el uso del software Mathematica acerca del tema “Aplicaciones de la Integral”.  Comparar el nivel de desempeño anterior y posterior al uso del software Mathematica, con el fin de evaluar el impacto de la implementación de la propuesta sobre el nivel de competencias alcanzado por los estudiantes.

Se espera que la implementación de esta nueva herramienta, no sólo signifique un impacto positivo en el rendimiento de los estudiantes sino que además demande las modificaciones de algunas características de las clases teóricas y/o prácticas.

REFERENCIAS:

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Bertha Leticia Zavala Buitimea, Claudia María Carrillo Gálvez, Liliana Rodríguez Barrera, María del Socorro Rábago Hernández.

Profesor-Investigador del Instituto Tecnológico de los Mochis, Departamento de Ciencias Básicas, Blvd. Juan de Dios Batiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa, México.

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2015 EL EFECTO DE LA MÚSICA EN EL TRABAJO, CABINAS EXPERIMENTALES DEL LABORATORIO DE INGENIERÍA INDUSTRIAL. Diego Francisco Estrada Rosas ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano, Agosto – Diciembre, 2015/Vol. 2015, Número 4 Edición Semestral Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 18 – 29

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EL EFECTO DE LA MÚSICA EN EL TRABAJO, CABINAS EXPERIMENTALES DEL LABORATORIO DE INGENIERÍA INDUSTRIAL. MUSIC’S EFFECT ON WORK PERFORMANCE, EXPERIMENTAL BOOTHS AT THE INDUSTRIAL ENGINEERING LABORATORY. Diego Francisco Estrada-Rosas.

Maestro en Ingeniería Industrial. Departamento de Ingeniería Industrial. Instituto Tecnológico de Los Mochis. Blvd. Juan de Dios Bátiz y 20 de Noviembre. C.P. 81259 Los Mochis, Sin., México. diegoestradarosas@yahoo.com.mx.

RESUMEN. Las causas de la variación y su influencia sobre los indicadores de diferentes procesos en los entornos de producción y servicios, son de gran interés para identificar cuáles son los factores capaces de potenciar el aprovechamiento del recurso humano y material. La presente investigación realiza una comparación en dos entornos diferentes, con y sin música durante la jornada de trabajo, y somete al lote de piezas y al tiempo estándar entregado por las operarias, a un análisis de varianza para conocer si existe diferencia entre los resultados obtenidos. La cuadrilla de trabajo, integrada por mujeres, se encontraba en el rango de 18 a 25 años de edad. Dentro de los resultados obtenidos, sólo el factor tratamiento tiene impacto en el tiempo estándar y el lote de piezas elaborado durante la jornada. Los resultados indican una tendencia a considerar el efecto benéfico de entornos de producción acompañados por música durante el turno de trabajo.

PALABRAS CLAVE: Diseño de Experimentos, Lote de piezas, Tiempo estándar SUMMARY. The causes of variation and its influence on indicators of different processes in production environments and services are of great interest to identify the factors capable of enhancing the utilization of human and material resources. This research makes a comparison within two different environments, with and without music during the work day, and measures the

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quantity of finished products and the standard time given by female workers, then we proceed to an analysis of variance to determine whether there is a difference between the results obtained. The working team, comprised exclusively by women, was found between the 18-25 years old rank. The results indicate a tendency to consider the beneficial effect of production environments accompanied by music during the work shift.

KEY WORDS: Design of Experiments, Batch of products, Standard time INTRODUCCIÓN. El laboratorio de Ingeniería Industrial forma parte del conjunto de instalaciones e infraestructura con las que cuenta el Instituto Tecnológico de Los Mochis para el desarrollo de sus actividades. Utilizado principalmente por los alumnos de la carrera de Ingeniería Industrial, dicho laboratorio ofrece un espacio de trabajo (cabinas experimentales) para diferentes asignaturas de su plan de estudios, como Ergonomía y Estudio del Trabajo (ver Figura 1).

Figura 1. Cabina experimental (interior del laboratorio).

La cabina cuenta con un sistema de aire acondicionado interior, un contador de piezas terminadas (ver Figura 2), mesa y silla de trabajo, además de un equipo de cómputo exterior conectado a un sistema de sonido que permite incluir música durante la jornada laboral. Para el desarrollo de esta investigación, se utilizó una cabina experimental como espacio de trabajo, donde las operarias realizaban sus actividades bajo condiciones controladas. Se asignó una duración de 6 horas para la jornada de trabajo, basándose en el

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método establecido por Morales, Ramírez & Ruiz (2011). Asimismo, la cuadrilla de trabajo se compone por integrantes del género femenino, con fundamento en la misma publicación (Morales et al., 2011), donde se establece a la mujer como un importante sector para el estudio e investigación dado el papel que ocupa en la industria manufacturera.

Para el caso de la temperatura, se estableció el valor fijo de 26 °C, de acuerdo al límite máximo permisible de exposición a condiciones térmicas establecido por la NOM-015STPS-2001 (Última reforma publicada, 2002) para un régimen de trabajo moderado. La iluminación utilizada corresponde a los 56 luxes instalados en el sistema de la cabina, por lo tanto éste fue el valor fijo para el experimento.

Figura 2. Sistema de aire acondicionado, Contador de piezas terminadas y equipo de sonido.

La música utilizada incluía diferentes géneros del agrado de las operarias que participaron en el experimento, siendo ésos el pop, pop-rock y balada en inglés y español, así como el género tropical y grupero. Esto en base a Haake (2010), quien establece en su trabajo de investigación que los géneros conocidos por el oyente (estudiantes, en el caso mencionado) son preferidos a aquellos desconocidos, dado que si el sonido es nuevo para la persona, ésta tiende a escuchar con mayor atención y, por lo tanto, la música se convierte en un elemento distractor.

El nivel sonoro establecido para ésta fue de 70 dB, dado que es el valor recomendado por Morales et al. (2011) para maximizar la producción y no excede los límites máximos permisibles de exposición incluidos en la NOM-011-STPS-2001 (Última reforma

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publicada, 2002). Adicionalmente, y de acuerdo a los enfoques de capacitación de Frievalds & Niebel (2009), se proporcionaron instrucciones de trabajo a las operarias de acuerdo al procedimiento de ensamble especificado por el fabricante del producto, así como recomendaciones para el usuario de la cabina, con la finalidad de facilitar la actividad experimental (ver Figura 3).

Figura 3. Diagrama de ensamble, Lista de materiales y procedimiento de trabajo.

OBJETIVO. Determinar si existe diferencia significativa, mediante la aplicación del diseño de experimentos, en la productividad de operarias, realizando jornadas de trabajo con música y sin ésta, en las cabinas experimentales del laboratorio de Ingeniería Industrial.

JUSTIFICACIÓN. Este tipo de investigaciones promueven la realización de proyectos que apliquen el conocimiento dentro de las instituciones de educación superior y, asimismo, sirvan de iniciativa para llevar a la Ergonomía a un sentido práctico y real. Es de interés que el trabajo realizado sea presentado a las empresas para que sus conclusiones y recomendaciones sean implementadas en el ambiente laboral actual. La inclusión de los parámetros de la cantidad de piezas y tiempo estándar del operario en condiciones de trabajo con música y sin ésta, permite tener un cuadro más completo de la información que se puede obtener en beneficio de los trabajadores y la productividad de las empresas. Si los

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resultados del proyecto indican valores favorables para la utilización de la música como una herramienta importante para el incremento de la productividad, la propuesta puede servir como fundamento para la inclusión de nuevas condiciones laborales que mejoren el rendimiento de los trabajadores.

HIPÓTESIS. Existe diferencia significativa en el lote de piezas promedio y tiempo estándar de las operarias entre condiciones de trabajo con música y sin música, utilizando el método del análisis de varianza para un diseño experimental en bloques.

Los factores Música y

Operador, controlados activamente durante el experimento, tienen un efecto significativo en los parámetros anteriores, de acuerdo al criterio estadístico de la Prueba F.

DELIMITACIONES. Este proyecto estudia la productividad del operario (cantidad de piezas por turno de trabajo y tiempo estándar) y sus variaciones considerando jornadas de trabajo con y sin música en las cabinas experimentales. Los operarios pertenecen al género femenino, en el rango de edad de 18-25 años. El ensamble del Helicóptero Kustom Metal es la actividad a realizar por el operario durante los experimentos controlados que constituyen esta investigación (ver Figura 4).

Fuente: http://www.tintoyarcade.com/products/Helicopter-Metal-Kit.html (juguete armado) http://www.laeducadora.com/toy.html (caja de producto) Figura 4. Helicóptero Kustom Metal y caja de empaque

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LIMITACIONES.  Disponibilidad de horario de las operarias.  La investigación no se desarrolló en un ambiente real. El uso de las cabinas experimentales del laboratorio implica considerar que se trabaja en condiciones simuladas de un entorno de producción.  Disponibilidad del uso de las instalaciones del laboratorio.  Costo de los materiales involucrados.  Disponibilidad de alumnos realizando su Servicio Social para el apoyo en las actividades de la investigación.

MÉTODOS Y MATERIALES. Se presenta la metodología propuesta con la que se realizó este proyecto, basándose en las etapas y actividades de la planeación, análisis y realización de un experimento presentadas por los autores De la Vara & Gutiérrez (2012).

Definición del problema y objetivo de la investigación.

Se busca entender el problema con la finalidad de establecer las bases de un experimento viable y pertinente al asunto en cuestión.

Establecer un esquema del estudio a realizarse.

En este paso es necesario definir las variables de salida (respuestas), las variables de operación (parámetros del proceso) y las principales entradas (materiales, sustancias, etcétera).

Determinar los factores que deben investigarse.

Es necesario identificar las posibles causas o variables independientes involucradas en el problema, señalar cómo se medirían y controlarían, y determinar los factores a estudiar.

Elegir las variables de respuesta que serán medidas en el diseño.

Las variables de respuesta son el objetivo del experimento, ya que son las variables de salida o críticos que el investigar busca corregir o modificar.

Seleccionar el diseño experimental adecuado a los factores que se tienen y al objetivo del experimento.

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En este paso es necesario elegir el diseño experimental que se aplicará, el conjunto de pruebas que se van a correr, considerando la cantidad de factores y niveles seleccionados; así como el costo y tiempo necesarios.

Planear y organizar el trabajo experimental.

Basándose en el diseño experimental propuesto, se planifica y organiza a detalle el trabajo a realizar, tomando en cuenta todos los aspectos logísticos necesarios para cumplir con las actividades previamente programadas.

Realizar el experimento.

El plan establecido anteriormente se aplica en las corridas experimentales, y los resultados obtenidos son registrados para su análisis e interpretación posterior.

Hacer un análisis detallado de los resultados experimentales.

Previo al análisis de varianza, es recomendable estudiar el comportamiento de los datos para detectar las principales tendencias y concluir resultados preliminares. Posteriormente, el análisis estadístico y el ANOVA dependen del diseño empleado. El uso de gráficas y pruebas analíticas es primordial en este proceso.

Interpretación de los resultados.

Con el modelo y el ANOVA realizado, se analiza con detalle lo que ha pasado en el experimento, contemplando los factores que tuvieron efecto significativo y considerar la manera en la que la variable de respuesta responde a los cambios en los diferentes factores.

De acuerdo a De la Vara & Gutiérrez (2012), un factor importante a considerar es el tamaño de la muestra, dado que decidir el número de réplicas o repeticiones por cada tratamiento determinará la cantidad de corridas a realizarse. Los autores afirman que "..en la mayoría de las situaciones experimentales...varía entre cinco y 10..", y agregan que "además de lo anterior, es preciso considerar los costos y el tiempo global del experimento". Con estas consideraciones, se estableció el tamaño de la muestra que permita responder las interrogantes planteadas en la investigación. Asimismo, se consideran cuatro bloques en el experimento por ser un número recomendado por De la Vara & Gutiérrez (2012).

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Se realizaron 48 corridas en total. Cuatro jóvenes entre 18 y 25 años del género femenino participaron como operarias. Cada una realizó 12 turnos de trabajo en la cabina del laboratorio de Ingeniería Industrial: seis días sin música y seis días acompañada por música, con la finalidad de ubicarse dentro del rango indicado por De la Vara & Gutiérrez (2012) para cada tratamiento. Durante las jornadas de trabajo se registraron los valores correspondientes al

número de piezas que entregaba y el tiempo requerido para el

ensamble de cada una. Se calculó el tiempo estándar por día de trabajo y los datos obtenidos (el lote de piezas y tiempo estándar) se organizaron en una matriz de diseño.

RESULTADOS. En las Tablas 1 y 2 se incluyen los datos obtenidos dentro de una matriz de diseño de bloques. El factor tratamiento es la ausencia o presencia de música, mientras que las cuatro operarias representan al factor de bloque. Cada bloque realizó seis réplicas dentro de cada tratamiento. Para el análisis estadístico de los datos, se utilizó el software STATGRAPHICS Centurion XVI Versión 16.1.15 (2011), recomendado por De la Vara & Gutiérrez (2012).

Tabla 1. Diseño en bloques (lote de piezas).

Tratamiento

Bloque 1

Sin música

Con música

2

3

4

28

42

49

41

50

55

43

57

58

31

41

50

54

55

61

57

57

58

63

64

65

54

61

60

68

71

73

68

68

67

67

66

69

62

65

73

72

73

76

68

65

71

74

75

71

72

73

73

Fuente: Elaborado por el autor.

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Tabla 2. Diseño en bloques (Tiempo estándar expresado en min/pieza).

Tratamiento

Bloque 1

Sin música

Con música

2

3

4

11.9

8.0

5.6

8.7

6.8

6.6

8.4

6.5

6.3

10.7

8.0

6.4

6.1

6.2

5.9

6.6

6.9

6.5

5.9

5.9

5.5

7.0

6.6

6.9

5.7

5.4

6.4

7.0

4.9

6.0

6.0

6.1

5.7

6.9

6.4

5.9

6.6

5.3

5.5

6.0

6.0

5.9

7.1

5.2

5.5

5.7

5.5

5.6

Fuente: Elaborado por el autor.

Análisis del lote de producción.

La tabla ANOVA (ver Tabla 3) descompone la variabilidad de Var_1 Lote de Producción en contribuciones debidas a varios factores. Los valores-P prueban la significancia estadística de cada uno de los factores. Puesto que el valor-P es menor que 0.05, este factor tiene un efecto estadísticamente significativo sobre Var_1 Lote de Producción con un 95.0% de nivel de confianza.

Tabla 3. ANOVA para Lote de Producción.

Fuente

Suma de

Grados de

Cuadrado

Razón

Valor

Cuadrados

libertad

Medio

F

P

A:Factor_A Tratamiento

3780.75

1

3780.75

67.25

0.0000

B:BLOQUE

169.083

3

56.3611

1.00

0.4009

RESIDUOS

2417.42

43

56.219

TOTAL CORREGIDO

6367.25

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EFECTOS PRINCIPALES

Todas las razones-F se basan en el cuadrado medio del error residual.

Fuente: STATGRAPHICS Análisis del tiempo estándar.

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La tabla ANOVA (ver Tabla 4) descompone la variabilidad de Var_1 Tiempo estándar en contribuciones debidas a varios factores. Los valores-P prueban la significancia estadística de cada uno de los factores. Puesto que el valor-P es menor que 0,05, este factor tiene un efecto estadísticamente significativo sobre Var_1 Tiempo estándar con un 95,0% de nivel de confianza.

Tabla 4. ANOVA para Tiempo estándar.

Fuente

Suma de

Grados de

Cuadrado

Razón

Valor

Cuadrados

libertad

Medio

F

P

A:Factor_A Tratamiento

15.6347

1

15.6347

11.09

0.0018

B:BLOQUE

2.24314

3

0.747714

0.53

0.6639

RESIDUOS

60.6234

43

1.40985

TOTAL CORREGIDO

78.5012

47

EFECTOS PRINCIPALES

Todas las razones-F se basan en el cuadrado medio del error residual Fuente: STATGRAPHICS DISCUSIÓN. En el caso del análisis del lote de producción, éste se ve afectado sólo por el factor tratamiento (jornada de trabajo con o sin música) y el factor de bloque no presenta evidencia concluyente para indicar que tiene influencia en el número de piezas producidas por jornada de trabajo. El análisis efectuado a los datos del tiempo estándar indica que el factor tratamiento (jornada de trabajo con o sin música) tiene un efecto estadísticamente significativo sobre éstos, mientras que el factor de bloque (operarias) muestra un valor-P mayor que la significancia de 0.05, por lo tanto, el ANOVA no concluye que influya sobre el tiempo estándar promedio. De acuerdo a los resultados de la investigación, es conveniente el uso de la música como factor ambiental para la mejora de la productividad (aumento del lote de piezas producido y disminución del tiempo estándar).

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REFERENCIAS. 1. De la Vara Salazar, R. & Gutiérrez Pulido, H. (2012). Análisis y Diseño de Experimentos (3ª Ed.). México: McGraw Hill. 489 p.

2. Freivalds, A. & Niebel, B. W. (2009). Ingeniería Industrial: Métodos, estándares y diseño del trabajo (12ª Ed.). México: McGraw-Hill. 586 p.

3. Haake, A. B. (2010). Music listening in UK offices: Balancing internal needs and external considerations. Submitted for the degree of PhD Department of Music, University of Sheffield. Reino Unido. 253 p.

4. Morales Espinoza, C. R., Ramírez Leyva, A. & Ruiz Ibarra, J. I. (2011). The effect of Noise and Temperature through the Heart Rate Measurement and its influence on Productivity, Ergonomic Experimental study in Cabins. México: Ergonomía Ocupacional: Investigaciones y Aplicaciones Vol. 4. ©2011 Sociedad de Ergonomistas de México A.C. (SEMAC) ISBN: 978-0-578-08519-7.

5. Secretaría del Trabajo y Previsión Social (STPS). Norma Oficial Mexicana NOM011-STPS-2001, Condiciones de seguridad e higiene en los centros de trabajo donde se genere ruido (2002, 17 de abril). México: Diario Oficial de la Federación.

6. Secretaría del Trabajo y Previsión Social (STPS). Norma Oficial Mexicana NOM015-STPS-2001, Condiciones térmicas elevadas o abatidas-Condiciones de seguridad e higiene (2002, 14 de junio). México: Diario Oficial de la Federación.

7. STATGRAPHICS Centurion XVI Versión 16.1.15 (64-bits). Derechos de Autor © StatPoint Technologies, Inc. 1982-2011. Reservados todos los derechos.

8. TinyToyArcade.com© (2012). Helicopter Metal Kit. Consultado el 16 de febrero de 2012, de http://www.tintoyarcade.com/products/Helicopter-Metal-Kit.html.

Diego Francisco Estrada Rosas.

Maestro en Ingeniería Industrial, egresado del Instituto Tecnológico de Los Mochis (ITLM), cuenta con el título de Ingeniero Industrial y de Sistemas por el Instituto Tecnológico de Sonora. Actualmente se desempeña como Profesor en el Departamento de

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Ingeniería Industrial del ITLM. Cursa estudios de Doctorado en Ciencias en Desarrollo Sustentable de Recursos Naturales en la Universidad Autónoma Indígena de México.

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ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano Instituto Tecnológico de Los Mochis ISSN: En trámite México

2015 AUTOMATIZACIÓN DE INVERNADEROS. Rubén Alfonso Bracamontes Orozco, Mariano de Jesús Avilés Torres Jesús Alberto, Lomeli Dablantes, Iris de Jesús Quintero Buitimea, Laura Guadalupe Padilla Bay ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano, Agosto – Diciembre, 2015/Vol. 2015, Número 4 Edición Semestral Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 31 – 40

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AUTOMATIZACIÓN DE INVERNADEROS. Rubén Alfonso Bracamontes-Orozco1, Mariano de Jesús Avilés-Torres 1, Jesús Alberto Lomeli-Dablantes2, Iris de Jesús Quintero-Buitimea2, Laura Guadalupe Padilla-Bay2.

1

Profesor del Instituto Tecnológico de Los Mochis, Departamento de sistemas y computación, Blvd. Juan de Dios Batís Paredes y 20 de Noviembre s/n, Los Mochis, Ahome, Sinaloa, México, C.P. 81259.

2

Alumno regular de la carrera de Ingeniería Informática en el Instituto Tecnológico de Los Mochis, Departamento de sistemas, Blvd. Juan de Dios Batís Paredes y 20 de Noviembre s/n, Los Mochis, Ahome, Sinaloa, México, C.P. 81259.

RESUMEN. En el presente artículo se describe la implementación de un sistema electrónico e informático en Arduino enfocado en el monitoreo de un invernadero para lograr su automatización mediante sensores y una conexión inalámbrica a través de una aplicación móvil para sistemas Android. Los sensores y la aplicación envían señales que son recibidas por microcontroladores de placas Arduino previamente programadas en su IDE (Integrated Development Environment" ("Entorno de Desarrollo Integrado")).

Dichas señales sirven para realizar acciones sobre el invernadero. El sistema cuenta con la placa: Arduino Leonardo, sensor de humedad y temperatura DHT11 el cual da señales que son manipuladas para encender un ventilador cuando la temperatura se eleva los 30 grados centígrados y los resultados de la captura son mostrados en una pantalla LCD 16x2 1602A para su monitoreo en tiempo real. Además cuenta con un sensor de humedad de suelo HL-29, el cual permite saber cuándo la tierra esta seca o en caso contrario tiene demasiada humedad, con la información que arroja el sensor se enciende o apaga una bomba de agua que permite el regado de las plantas del invernadero.

Para la conexión inalámbrica a la aplicación móvil previamente diseña en la plataforma de App Inventorse utiliza un módulo bluetooth HC-05 que permite recibir las señales para encender la iluminación del invernadero, la bomba de riego y la ventilación.

INTRODUCCIÓN.

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Un invernadero es una construcción agrícola, usada para el cultivo y/o protección de plantas, no permite el paso de la lluvia al interior y que tiene por objetivo controlar las condiciones climáticas más adecuadas para el crecimiento y desarrollo de las plantas cultivadas en su interior. En este caso, el invernadero es pequeño y de uso doméstico el cual se puede tener en el jardín o en algún portal para su admiración diaria. Un invernadero requiere de cuidados especiales dependiendo de lo que se quiere cultivar o de las plantas que se quieran cuidar. La temperatura marca notablemente todos los procesos vitales de una planta, si sometemos a nuestras plantas a temperaturas muy bajas (- 10°c) o temperaturas muy elevadas (30°c) la planta limitará cada uno de sus procesos fisiológicos, reflejándose en un menor crecimiento, follaje, aborto de flores, tamaño de fruto, etc.La temperatura ideal dentro de un invernadero es de 20 a 28°C, por lo que para obtener este rango se debe de recurrir a la ventilación.[7] La frecuencia de riego es algo muy importante dependiendo el tipo de planta que se encuentra en el invernadero, hay plantas que requieren de agua constantemente para su crecimiento y hay otras que no. Por ello eso dependerá del tipo de planta en cultivo.[8] Debido a todos los cuidados que requiere un invernadero es que surge la necesidad de automatizar las tareas mediante un sistema, por eso este trabajo se centra en esa necesidad de mantener un control constante en el cuidado de las plantas. Cuando las personas salen de viaje o por circunstancias no se encuentran en su casa o trabajo ya sea que trabajen en un invernadero, el sistema realizará las acciones de manera autónoma, además de contar con una aplicación móvil para poder realizar las acciones desde un Smartphone a una distancia adecuada permitida por el modulo bluetooth.

¿QUÉ ES ARDUINO Y CÓMO FUNCIONA? Arduino es una plataforma de prototipos electrónica de código abierto, basada en software y hardware. [6]: En SOFTWARE se programa usando el IDE (Integrated Development Environment" ("Entorno de Desarrollo Integrado")) de Arduino que utiliza el lenguaje propio Arduino Development Environment (basado en Processing que es muy similar a C++)[2]: En HARDWARE de una placa electrónica que cuenta con un: -Microcontrolador: circuito integrado que en su interior contiene una unidad central de procesamiento (CPU), unidades de memoria (RAM y ROM), puertos de entrada y salida

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y periférico. Estas partes están interconectadas dentro del microcontrolador, y en conjunto forman lo que se le conoce como microcomputadora. Se puede decir con toda propiedad que un microcontrolador es una microcomputadora completa encapsulada en un circuito integrado. [5][3]: Características de la placa implementada en el sistema[4]:

Arduino Leonardo (véase figura 1) Figura 1. Arduino Leonardo.

Microcontrolador

ATmega32u4

Voltaje de funcionamiento

5V

Alimentación (recomendada)

7-12V

Voltaje máximo de entrada(no recomendado)

20V

Pines digitales I/O

20 (de los cuales 7 dan salida PWM)

Pines de entrada analógica

12

Corriente DC por I/O Pin

40 mA

Corriente DC para el pin 3.3V

50 mA

Memoria Flash

32 KB

SRAM

3.3 KB

EEPROM

1 KB

Velocidad de reloj

16 MHz

Arduino tiene una interfaz de entrada, que puede estar directamente unida a los periféricos, o conectarse a ellos por puertos. El objetivo de esa interfaz de entrada es llevar la información al microcontrolador, la pieza encargada de procesar esos datos.

Además una interfaz de salida, que lleva la información procesada a los periféricos encargadas de hacer el uso final de esos datos, que en algunos casos puede bien tratarse de otra placa en la que se centralizará y procesara nuevamente la información, o sencillamente, por ejemplo, en el caso del sistema del invernadero se mostrara en una pantalla y en el encendido de una bomba de agua, un ventilador y la iluminación.[1]

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SENSORES: Definición: un sensor es un dispositivo eléctrico y/o mecánico que convierte magnitudes físicas (luz, magnetismo, humedad, temperatura, presión, etc.) en valores medibles de dicha magnitud. Esto se realiza en tres fases: - Un fenómeno físico a ser medido es captado por un sensor, y muestra en su salida una señal eléctrica dependiente del valor de la variable física.

- La señal eléctrica es modificada por un sistema de acondicionamiento de señal, cuya salida es un voltaje.

- El sensor dispone de una circuitería que transforma y/o amplifica la tensión de salida, la cual pasa a un conversor A/D, conectado a un PC. El convertidor A/D transforma la señal de tensión continua en una señal discreta. [12] Como se puede observar en la figura 2.

Figura 2. Esquema general de un sensor.

Sensor de humedad y temperatura DHT11.

Es un sensor básico de humedad y temperatura de costo reducido. Usa un sensor de capacidad para medir la humedad y un termistor para medir la temperatura del aire que lo rodea.

Está diseñado para medir temperaturas entre 0 y 50°C con una precisión de ±2°C y para medir humedad entre 20% y 80% con una precisión de 5% con periodos de muestreo de 1 segundo.

El formato de presentación es una pequeña caja de plástico de

Figura 3. Sensor DHT11.

15.5mm x 12mm x 5.5mm con una cara en la cual tiene una rejilla que le permite obtener las lecturas del aire que lo rodea. (Véase figura 3).[9] En programación para leer y transformar los datos que entrega el sensor es necesario utilizar una librería la cual puede ser descargada de internet.

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Sensor de humedad de suelo HL-69.

Consiste en dos placas separadas entre sí por una distancia determinada (véase la figura 4). Ambas placas están recubiertas de una capa de material conductor. Si existe humedad en el suelo se creará un puente entre una punta y otra, lo que será detectado por un circuito de control (véase la figura 5) con un amplificador operacional que será el encargado de transformar la conductividad registrada a un valor analógico que podrá ser leído por Arduino.

Figura 4. Placas del Sensor HL-69.

Figura 5. Circuito de control del Sensor HLBLUETOOTH.

69.

Bluetooth es una especificación industrial para Redes Inalámbricas de Área Personal (WPANs) que posibilita la transmisión de voz y datos entre diferentes dispositivos mediante un enlace por radiofrecuencia en la banda ISM de los 2,4 GHz. Los principales objetivos que se pretenden conseguir con esta norma son: ◾Facilitar las comunicaciones entre equipos móviles y fijos. ◾Eliminar cables y conectores entre éstos. ◾Ofrecer la posibilidad de crear pequeñas redes inalámbricas y facilitar la sincronización de datos entre equipos personales.

Se denomina Bluetooth al protocolo de comunicaciones diseñado especialmente para dispositivos de bajo consumo, con unas coberturas bajas y basadas en transceptores de bajo costo.

Gracias a este protocolo, los dispositivos que lo implementan pueden comunicarse entre ellos cuando se encuentran dentro de su alcance. Las comunicaciones se realizan por radiofrecuencia de forma que los dispositivos no tienen que estar alineados y pueden incluso estar en habitaciones separadas si la potencia de transmisión lo permite.[10]

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Para fines de este trabajo se utiliza un módulo bluetooth hc-05para protoboard (véase figura 6). Es el que ofrece una mejor relación de precio y características, ya que es un módulo Maestro-Esclavo, quiere decir que además de recibir conexiones desde una PC o Tablet, también es capaz de generar conexiones hacia otros dispositivos bluetooth.

El HC-05 tiene un modo de comandos AT que debe activarse mediante un estado alto en el PIN34 mientras se enciende (o se resetea) el módulo. En las versiones para protoboard este pin viene marcado como “Key”. Una vez que estamos en el modo de comandos AT, podemos configurar el módulo bluetooth y cambiar parámetros como el nombre

del

dispositivo,

password,

modo

maestro/esclavo, etc. El modulo Bluetooth HC-05

Figura 6. Modulo Bluetooth HC-05.

utiliza el protocolo UART RS 232 serial. Es ideal para aplicaciones inalámbricas, fácil de implementar con PC, microcontrolador o módulos Arduino.La tarjeta incluye un adaptador con 6 pines de fácil acceso para uso en protoboard.Los pines de la board correspondientes son: 

EN



VCC



GND



TX



RX



STATE



Además posee un regulador interno que permite su alimentación de 3.6 a 6V.

Características: 

Compatible con el protocolo Bluetooth V2.0.



Voltaje de alimentación: 3.3VDC – 6VDC.



Voltaje de operación: 3.3VDC.



Baudrate ajustable: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200.



Baudrate por defecto: 9600



Tamaño: 1.73 in x 0.63 in x 0.28 in (4.4 cm x 1.6 cm x 0.7 cm)



Corriente de operación: < 40 mA 36

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

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Corriente modo sleep: < 1mA

App inventor. ¿Qué es App Inventor? ¿Para qué sirve?

El App inventor es una aplicación de Google Labs para crear aplicaciones de Android, estas apps pueden crearse desde cualquier smartphone con sistema operativo Android, además también puede ser utilizado desde una computadora Lenovo, HP y cualquier otra marca que soporte el sistema operativo ya mencionado, o sea, Android para PC. Esta aplicación ha sido una de las grandes innovaciones de los últimos años por parte de Google debido a que ha permitido a los más novatos en materia de programación realizar sus propias aplicaciones con diferentes objetivos, ya sea para satisfacción y comodidad personal o incluso para llenar sus bolsillos y monetizarlas en Android Market. [11] Gracias a App Inventor ahora es una realidad que cualquiera programe sus propias funcionalidades en su smartphone e incluso como ya hemos mencionado en su propia computadora gracias a Android para computadores.

Lleva en el mercado desde noviembre de 2012.[11]

Características de App Inventor. ◾Aplicaciones sencillas, aptas para cualquier tipo de smartphone de sistema operativo Android y con al menos 250 MB de memoria RAM. ◾Fácil de utilizar, ideal para principiantes en programación que buscan sacarle mejor provecho a su terminal (teléfono inteligente). ◾No ideal para aquellos con mayores conocimientos, pues las aplicaciones que se pueden crear aquí son bastante simples y no llenarán las exigencias de los más capacitados. Para los más diestros en programación, aquí está su software de desarrollo.

App inventor sirvió como la plataforma de desarrollo para la aplicación móvil del presente trabajo. [11] PROCEDIMIENTO. Para la realización de este trabajo y poder exponerlo al público se llevó a cabo una maqueta hecha con tapaderas de cajas de CD y palitos de madera, fomentando así el reciclaje.

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Los valores otorgados por los sensores son enviados a Arduino el cual tiene cargado un programa elaborado previamente por el software que nos proporciona el mismo fabricante de dicha placa para actuar según circunstancias

como

se

mostraran

las

a

continuación: Los valores que arroja el sensor de temperatura y humedad DH11 fueron manipulados y utilizados de tal manera que cuando marcara una temperatura mayor a los 30º grados, automáticamente Arduino, por medio de un pin digital manda una señal de alto provocando así que encienda el ventilador para regular la temperatura y hasta que esta no baje el ventilador permanecerá encendido.

De igual manera con el sensor de humedad de suelo el HL-69, fue programado de manera semejante, cuando el sensor arroja valores por abajo del 25% de humedad, arduino manda una señal de alto en unos de sus pines digitales lo cual hace que un relevador pase la corriente de 110 volts, provocando así que la bomba enciende y comience a regar las plantas.

Todos los valores que arrogan ambos sensores, también son mandados a la pantalla LCD para poder observarlos.

La aplicación móvil desarrollada en app inventor fue diseñada con diferentes opciones entre ella la selección de conexión a un módulo bluetooth que en este caso para su funcionamiento tiene que hacer conexión con el módulo HC-05.Cuenta con dos opciones una llamada automático la cual como su nombre lo indica da la señal a Arduino de que todo lo realice mediante sensores esto quiere decir de manera autónoma cuando el invernadero lo necesite.La otra opción es el modo manual, este despliega un menú que sirve para controlar todo el invernadero desde la misma aplicación dando al usuario de modificar las opciones de prender y apagar la bomba, el ventilador y la iluminación.

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Esto se lleva a cabo mediante un juego de caracteres que son enviados a arduino mediante el módulo HC-05, arduino fue programado por nosotros para responder a esos caracteres y realizar la actividad determinada.

En las siguientes imágenes podemos observar el prototipo terminado

CONCLUSIONES. Como previamente se mencionóun invernadero requiere de muchos cuidados, muchos más de los que han sido implementados en este prototipo por ello se espera poder realizar más métodos para controlar en mayor proporción el invernadero. Con lo que fue implementado y en base a los resultados obtenidos podemos observar que el sistema satisface las necesidades del invernadero en un 90% de precisión, cumpliendo así con el objetivo de optimizar algunas tareas volviéndolas autónomas mediante los sensores y de fácil manejo para el usuario mediante la aplicación móvil.

BIBLIOGRAFÍA. [1] José Torres, Arduino ¿qué es y cómo funciona? http://hipertextual.com/archivo/2014/03/hardware-novatos-arduino/ [2] Fernando Martínez,Tutorial Arduino: IDE Arduino

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https://openwebinars.net/tutorial-arduino-ide-arduino/ [3] Gustavo Circelli, Microcontroladores o Arduino, ¿no es lo mismo? http://panamahitek.com/microcontroladores-o-arduino-no-es-lo-mismo/ [4] Mario Pérez, Arduino Leonardo https://geekytheory.com/arduino-leonardo/ [5] Electrónica estudio, ¿Qué es un microcontrolador? http://www.electronicaestudio.com/microcontrolador.htm [6] Ingeniería MCI, ¿Qué es Arduino? http://arduino.cl/que-es-arduino/ [7] Cosechando Natural, control ambiental https://www.cosechandonatural.com.mx/control_ambiental_articulo23.html [8] Ing. Fernando Hernández, La frecuencia de riego en cultivos en invernadero y campo abierto. http://www.agro-tecnologia-tropical.com/frecuencia_de_riego.html [9]Ingeniero Civil Informático, Universidad de Santiago de Chile, Midiendo temperatura y humedad con Arduino y el sensor DHT11 http://www.internetdelascosas.cl/2014/07/08/midiendo-temperatura-y-humedad-conarduino-y-el-sensor-dht11/ [10]Pedro José Arjona González, Módulo Bluetooth... // Bluetooth module http://curiosidadesford.blogspot.mx/2011/01/modulo-bluetooth-bluetooth-module.html [11]App móviles,¿Qué es el App Inventor? ¿Para qué sirve? http://appmoviles.net/que-es-el-app-inventor-para-que-sirve/ [12]Maria Mergelina,Universidad de Valladolid, Sensores http://www.isa.cie.uva.es/~maria/sensores.pdf Rubén Alfonso Bracamontes Orozco, Mariano de Jesús Avilés Torres.

Profesor del Instituto Tecnológico de Los Mochis, Departamento de sistemas y computación, Blvd. Juan de Dios Batiz Paredes y 20 de Noviembre s/n, Los Mochis, Ahome, Sinaloa, México, C.P. 81259.

Jesús Alberto Lomeli Dablantes, Iris de Jesús Quintero-Buitimea, Laura Guadalupe Padilla Bay. Alumno regular de la carrera de Ingeniería Informática en el Instituto Tecnológico de Los Mochis, Departamento de sistemas, Blvd. Juan de Dios Batiz Paredes y 20 de Noviembre s/n, Los Mochis, Ahome, Sinaloa, México, C.P. 81259.

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2015 DESCONEXIÓN ELÉCTRICA POR MEDIO DE APLICACIÓN MÓVIL. Rubén Alfonso Bracamontes Orozco, Mariano de Jesús Avilés Torres, Jesús Gilberto Vega Sandoval, Héctor Gamaliel Rendón López, Carlos Jojanny Albestrain Castillo ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano, Agosto – Diciembre, 2015/Vol. 2015, Número 4 Edición Semestral Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 42 – 53

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DESCONEXIÓN ELÉCTRICA POR MEDIO DE APLICACIÓN MÓVIL. Rubén AlfonsoBracamontes-Orozco1, Mariano de JesúsAvilés Torres1, Jesús Gilberto Vega-Sandoval2, Héctor Gamaliel Rendón-López2, Carlos JojannyAlbestrain-Castillo2.

1

Profesor del Instituto Tecnológico de Los Mochis, Departamento de sistemas y computación, Blvd. Juan de Dios Batiz Paredes y 20 de Noviembre s/n, Los Mochis, Ahome, Sinaloa, México, C.P. 81259, rbracamontes@hotmail.com.

2

Estudiante de la carrera de Ingeniería Informática en el Instituto Tecnológico de Los Mochis, Departamento de Sistemas y Computación, Blvd. Juan de Dios Batiz Paredes y 20 de Noviembre s/n, Los Mochis, Ahome, Sinaloa, México, C.P. 81259 gilbertovegas@outlook.com.

RESUMEN. El presente trabajo describe el diseño e implementación de un sistema electrónico enfocado en el ahorro energético mediante la desconexión a voluntad de la fuente de alimentación con el uso de un celular inteligente, permitiendo la des-energización remota sin la necesidad de desconectar manualmente los dispositivos. Este proyecto puede ser implementado en aplicaciones residenciales, comerciales o industriales. El sistema se basa en una tarjeta electrónica, la cual incluye un microcontrolador ATmega32u4 con bootloaderArduino y un módulo de comunicación bluetooth. Opera con una aplicación instalada en un teléfono inteligente, el cual se conecta por medio del módulo bluetooth; también se cuenta con relevadores los cuales serán accionados por la aplicación ya mencionada, esto permite la conexión o desconexión de la fuente de alimentación.

Palabras clave: Bluetooth, Arduino, Sustentabilidad, Ahorro energético.

INTRODUCCIÓN. Puede parecer extraño que el vídeo o el lector de DVD, el ordenador o la impresora, e incluso los cargadores de baterías del MP3 y el móvil gasten electricidad aunque estén apagados o no tengan nada conectado. Si están enchufados a la corriente, seguro que

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consume energía, porque funciona la fuente de alimentación. Es lo que se conoce como consumo en modo de espera o stand by. Según la Agencia Internacional de la Energía, el consumo de los aparatos en modo de espera es responsable del 5% al 10% del total de la electricidad consumida en la mayoría de los hogares y de un importe desconocido en oficinas, comercios y fábricas. Prácticamente todos los electrodomésticos, aparatos audiovisuales, equipos informáticos y cargadores de baterías llevan una fuente de alimentación o adaptador de corriente que convierte la corriente alterna en continua y después la transforma a la intensidad y tensión adecuadas a cada aparato. Generalmente, esta fuente de alimentación no se desconecta al apagar el aparato y sigue consumiendo electricidad. Su potencia va desde medio vatio a más de 20 vatios, con lo que, si se mantiene todo el año enchufada, cuesta de siete pesos a trescientos sesenta y cinco pesos aproximadamente. Aparte, el gasto del aparato cuando está encendido y realmente cumple su función.

La mayoría de los aparatos siguen gastando energía aun cuando están apagados. La única forma de evitarlo es desenchufarlos cuando no se están utilizando. La mayoría de los electrodomésticos, cuando están apagados, en realidad permanecen en stand by y tienen encendida una lucecita que así lo indica. Durante este tiempo, continúan consumiendo energía eléctrica aunque no se estén usando. Si tu televisor, tu Dvd, tu equipo de música, u otro electrodoméstico pueden encenderse simplemente con un control remoto, quiere decir que éste no está apagado totalmente y sigue consumiendo energía. La diferencia entre prender un aparato con un botón o control remoto y volver a enchufarlo es mínima en relación al esfuerzo que requiere pero puede significar una gran diferencia en el uso de la energía. En casi todos los hogares existen una gran cantidad de electrodomésticos que permanecen todo el día enchufados consumiendo energía: televisores, radios, microondas, reproductores de Dvd, impresoras etc. Si desenchufas los electrodomésticos, además de ayudar a cuidar el planeta también terminaras ahorrando dinero en energía, ya que gran parte del consumo de energía se debe a todos los aparatos electrónicos que están en stand by.

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El consumo eléctrico en modo de espera es muy variado. Depende no sólo del tipo de dispositivo, sino de su fecha de fabricación y del empeño puesto en su diseño para que consuma menos energía. [1][5] [8] Arduino.

Arduino es una plataforma de código abierto basada en un hardware y software fácil de usar. Las placas Arduino son capaces de leer entradas – luz en un sensor, un dedo en un botón, o un mensaje de Twitter – y convertirlo en una salida – activando un motor, encendiendo un LED, publicando algo online. Puedes decirle a tu placa que hacer enviando una serie de instrucciones al microcontrolador en la placa. Para hacerlo, usas el lenguaje de programación Arduino y el Software Arduino (IDE).

A través de los años Arduino ha sido el cerebro de miles de proyectos, desde objetos cotidianos hasta instrumentos científicos complejos. Una comunidad mundial de creadores – estudiantes, personas que lo tomaron como un hobby, artistas, programadores, y profesionales – se ha reunido alrededor de esta plataforma libre, sus contribuciones se han sumado a una increíble cantidad de conocimiento accesible que puede ser de gran ayuda a novatos como también a expertos.[3] Bluetooth.

La tecnología inalámbrica Bluetooth es una tecnología de ondas de radio de corto alcance (2.4 gigahertzios de frecuencia) cuyo objetivo es el simplificar las comunicaciones entre dispositivos informáticos, como ordenadores móviles, teléfonos móviles, otros dispositivos de mano y entre estos dispositivos e Internet. También pretende simplificar la sincronización de datos entre los dispositivos y otros ordenadores.

Permite comunicaciones, incluso a través de obstáculos, a distancias de hasta unos 10 metros. Esto significa que, por ejemplo, puedes oír tus mp3 desde tu comedor, cocina, cuarto de baño, etc. También sirve para crear una conexión a Internet inalámbrica desde tu portátil usando tu teléfono móvil. Un caso aún más práctico es el poder sincronizar libretas de direcciones, calendarios etc. en tu PDA, teléfono móvil, ordenador de sobremesa y portátil automáticamente y al mismo tiempo. [9] 44

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App Inventor.

MIT App Inventor es una introducción innovadora a los principiantes para la programación y la creación de aplicaciones que transforma el complejo lenguaje de código basado en texto a un proceso visual que consiste en arrastrar y soltar bloques de construcción- La interfaz simple y gráfica garantiza ha incluso un novato inexperto la habilidad de crear una básica, totalmente funcional aplicación dentro de una hora o menos. [2] MATERIALES: Arduino Leonardo.

Ilustración 1. Arduino Leonardo (Frontal)

Ilustración 2. Arduino Leonardo (Posterior)

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Arduino Leonardo es una placa microcontroladora basada en ATmega32u4. Tiene 20 pines de salidas/entradas digitales (7 de ellos pueden usarse como salidas PWM y 12 como entradas analógicas), un oscilador de cristal de 16 MHz, una conexión micro USB, un jack de alimentación eléctrica, un cabezal ICSP, y un botón de reset. Contiene todo lo que se necesita para soportar el microcontrolador; simplemente se conecta a una computadora con un cable USB o alimentación con un adaptador CA a CD o batería para empezar. Su funcionalidad permite tener un control total sobre los relevadores al adaptarle un módulo bluetooth que recibe instrucciones desde la aplicación móvil.[4] Modulo Bluetooth HC-05.

Ilustración 3. Modulo Bluetooth HC-05 El módulo de bluetooth HC-05 es el que ofrece una mejor relación de precio y características, ya que es un módulo Maestro-Esclavo, quiere decir que además de recibir conexiones desde una PC o tablet, también es capaz de generar conexiones hacia otros dispositivos bluetooth. Esto nos permite por ejemplo, conectar dos módulos de bluetooth y formar una conexión punto a punto para transmitir datos entre dos microcontroladores o dispositivos.[7] Relevador 6 volts.

Ilustración 4. Relevador 6 volts 46

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El Relé es un interruptor operado magnéticamente. El relé se activa o desactiva (dependiendo de la conexión) cuando el electroimán (que forma parte del relé) es energizado (le ponemos un voltaje para que funcione). Esta operación causa que exista conexión o no, entre dos o más terminales del dispositivo (el relé). Esta conexión se logra con la atracción o repulsión de un pequeño brazo, llamado armadura, por el electroimán.

Este pequeño brazo conecta o desconecta los terminales antes mencionados.

Funcionamiento del relevador: Si el electroimán está activo jala el brazo (armadura) y conecta los puntos C y D. Si el electroimán se desactiva, conecta los puntos D y E. [11]

Diagrama 1. Interior de un relevador De esta manera se puede conectar algo, cuando el electroimán está activo, y otra cosa conectada, cuando está inactivo.

Para el proyecto fueron requeridos dos relevadores, uno para cada tomacorriente.

Tomacorriente.

Ilustración 5. Tomacorriente

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Es un dispositivo cuya función es poner en contacto eléctrico la tensión de la red con el receptor; es decir, que un aparato eléctrico “toma-corriente” a través de dicho receptáculo.

Sus contactos han de soportar la corriente que consuma el receptor sin producirse calentamiento alguno.

Cuentan con tres terminales, la más pequeña para conectar el conductor de fase, en el argot de los electricistas le llaman coloquialmente „el vivo‟, otra terminal para conectar el conductor de neutro y el tercer terminal para conectar el conductor de puesta a tierra.[10] Clavija.

Ilustración 6. Clavija Un enchufe macho o clavija es una pieza de material aislante de la que sobresalen varillas metálicas que se introducen en el enchufe hembra para establecer la conexión eléctrica. Por lo general se encuentra en el extremo de cable. Su función es establecer una conexión eléctrica con la toma de corriente que se pueda manipular con seguridad. Existen clavijas de distintos tipos y formas, que varían según las necesidades y normas de cada producto o país. [6] Otros componentes utilizados 

Diodo 1N4001



Transistor 2N2222



Resistencia 1KΩ



Soldadura de estaño



Cautín



Base y estructura de madera

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

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Caja para tomacorriente

PROGRAMACIÓN. Código en Arduino.

Ilustración 7. Código del programa de Arduino Algoritmo.

El siguiente algoritmo muestra la forma en la cual funciona el programa cargado en Arduino, el cual se encarga de abrir o cerrar el circuito mediante un relevador, dependiendo de los valores recibidos de la aplicación móvil.

1. Inicialización de componentes necesarios con sus respectivos valores.

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2. Verificación de valores recibidos por transmisión bluetooth, en caso de recibir algún valor se registra dicho valor.

3. Comparación de valor registrado con valores necesarios para hacer que se realice alguna acción.

4. Realiza acción específica dependiendo de valor registrado.

Código de la aplicación móvil.

Ilustración 8. Código de la aplicación móvil.

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Algoritmo.

El siguiente algoritmo muestra la forma en la cual funciona la aplicación móvil, desarrollada en app inventor.

1. Se vincula modulo bluetooth implementado en el enchufe con la aplicación móvil 2. Dependiendo de botón que se presione se realizará acción: Al presionar btnEnchufeUno por primera vez se mandará una "a", al presionar la siguiente vez se mandará una "b", alternando estos valores dependiendo del valor enviado anteriormente. Al presionar btnEnchufeDos por primera vez se mandará una "c", al presionar la siguiente vez se mandará una "d", alternando estos valores dependiendo del valor enviado anteriormente.

Ilustración 9. Diseño de aplicación móvil CONCLUSIÓN. Una vez acoplados todos los materiales y los códigos implementados se puede realizar eficazmente la desconexión remota de los tomacorrientes por medio de la aplicación móvil

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utilizando la transferencia de datos bluetooth. El proyecto, como se ha mencionado anteriormente, puede utilizarse como un método para la sustentabilidad energética, tener menores gastos y contribuir al medio ambiente. Pero a su vez tiene un alcance mucho mayor ya que puede expandirse a otras áreas como lo es la protección de niños pequeños o mascotas al adaptársele un sensor o dispositivo que detecte la cercanía de quien queremos proteger y una vez dentro del área, se produzca una desconexión automática de los tomacorrientes. Finalmente, esperamos este proyecto permita una optimización tanto en la sustentabilidad energética, la comodidad del usuario y/o la base de una idea mucho mayor como la antes mencionada.

REFERENCIAS. [1] Alconsumidor.org. “Vampiros de energía: ¿vale la pena desconectar sus aparatos electrónicos?”,

http://www.alconsumidor.org/noticias.phtml?id=939

,

(Recuperado 30 de Noviembre 2015).

[2]

Appinventor.mit.edu.

“What

is

MIT

App

Inventor?”,

http://appinventor.mit.edu/explore/about-us.html, (Recuperado 1 de Diciembre 2015).

[3] Arduino.cc. “What is Arduino?”, https://www.arduino.cc/en/Guide/Introduction#, (Recuperado 1 de Diciembre 2015).

[4]

Arduino.cl.

“ARDUINO

LEONARDO”,

http://arduino.cl/arduino-leonardo/,

(Recuperado 1 de Diciembre 2015).

[5] Cuidarelplaneta.wordpress.com.“Desconecta los Aparatos Eléctricos”, https://cuidarelplaneta.wordpress.com/2008/12/07/desconecta-los-aparatoselectricos/ , (Recuperado 30 de Noviembre 2015).

[6]

Curso.certificadoipv.com.

“ENCHUFE”http://curso.certificadoipv.com/docs/Enchufe%20macho%20o%20c lavija.pdf, (Recuperado 30 de Noviembre 2015).

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[7]

JesusRuben.”Bluetooth

HC-05

y

HC-06

Tutorial

de

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Configuración”,

http://www.geekfactory.mx/tutoriales/bluetooth-hc-05-y-hc-06-tutorial-deconfiguracion/, (Recuperado 30 de Noviembre 2015).

[8] Elpaiscom.“Los aparatos 'apagados' consumen hasta un 10% de la electricidad de un

hogar”,

http://elpais.com/diario/2006/04/27/ciberpais/1146104666_850215.html, (Recuperado 30 de Noviembre 2015).

[9] Masadelante.com.“¿Qué significa Bluetooth? - Definición de Bluetooth”, https://www.masadelante.com/faqs/que-es-bluetooth, (Recuperado 1 de Diciembre 2015).

[10]

Programacasasegura.org.”¿QUÉ

ES

UN

TOMACORRIENTE?”,

http://programacasasegura.org/mx/que-es-un-tomacorriente/, (Recuperado 30 de Noviembre 2015).

[11] Unicrom.com.“¿Qué es un Relé / Relay?”, http://unicrom.com/Tut_relay.asp, (Recuperado 2 de Diciembre 2015).

Rubén Alfonso Bracamontes Orozco, Mariano de Jesús Avilés Torres.

Profesor del Instituto Tecnológico de Los Mochis, Departamento de sistemas y computación, Blvd. Juan de Dios Batiz Paredes y 20 de Noviembre s/n, Los Mochis, Ahome, Sinaloa, México, C.P. 81259, rbracamontes@hotmail.com.

Jesús Gilberto Vega Sandoval, Héctor Gamaliel Rendón López, Carlos Jojanny Albestrain Castillo.

Estudiante de la carrera de Ingeniería Informática en el Instituto Tecnológico de Los Mochis, Departamento de Sistemas y Computación, Blvd. Juan de Dios Batiz Paredes y 20 de Noviembre s/n, Los Mochis, Ahome, Sinaloa, México, C.P. 81259 gilbertovegas@outlook.com.

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2015 SISTEMA SUMINISTRADOR DE ALIMENTO PARA MASCOTAS. Bracamontes Orozco Rubén Alfonso, Avilés Torres Mariano de Jesús, Barrios IrigoyenLuis Roberto, Fernández ÁlvarezAna Laura, Gaxiola García Valeria, Guzmán Leyva Rody Alberto, Vega Soto Katia Araceli, ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano, Agosto – Diciembre, 2015/Vol. 2015, Número 4 Edición Semestral Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp.55 – 62

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SISTEMA SUMINISTRADOR DE ALIMENTO PARA MASCOTAS SUPPLIER OF FOOD SYSTEM FOR PETS. Rubén Alfonso Bracamontes-Orozco1, Mariano de Jesús Avilés-Torres1, Luis Roberto Barrios-Irigoyen2, Ana Laura Fernández-Álvarez2, Valeria Gaxiola-García2, Rody Alberto Guzmán Leyva2, Katia Araceli Vega Soto2.

1

Profesor Investigador del Instituto Tecnológico de Los Mochis, Departamento de Sistemas

y Computación, Blvd. Juan de Dios Batiz Paredes y 20 de Noviembre s/n, Los Mochis, Ahome, Sinaloa, México, C.P 81259, Tel. +52-668-8150326.

2

Estudiante de la carrera Ingeniería en Informática del Instituto Tecnológico de Los

Mochis, Departamento de Sistemas y Computación, Blvd. Juan de Dios Batiz Paredes y 20 de Noviembre s/n, Los Mochis, Ahome, Sinaloa, México, C.P 81259, Tel. +52-6688150326.

RESUMEN. El presente trabajo describe el diseño e implementación de un sistema electrónico enfocado en suministrar de manera automatizada alimento para mascotas. Mediante este sistema es posible la implementación de un dispositivo que permite controlar el horario de ingesta de alimentos para las mascotas, el mismo se basa en una placa electrónica diseñada a la medida, la cual incluye un bootloader Arduino Leonardo y un módulo de comunicación inalámbrica Bluetooth. El sistema opera con un servomotor, el cual eleva la cubierta del dispensador para permitir el descenso de alimento al plato receptor de comida, repitiendo esta acción bajo ciertos periodos de tiempo elegidos por el usuario.

Palabras clave: Dispensador, módulo Bluetooth, servomotor.

SUMMARY. The following project describes the design and implementation of an electronic system focused to provide automated pet´s food. Through this system, it is possible the implementation of a device that allows you to control the hours of intake of pet´s food, this system is based on an electronic board designed to measure, which includes a bootloader

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Arduino and a wireless communication by Bluetooth module.The system operates with a servomotor, which lifts the cover of the dispenser to allow the lowering of food to the food dish receiver, by repeating this action under certain periods of time chosen by the user.

Key Words: Dispenser, Bluetooth module, servomotor.

INTRODUCCIÓN. Varios factores han favorecido el incremento del número de animales de compañía en nuestra sociedad, como: la demanda de mascotas para llenar espacios afectivos en los entornos familiares, el aumento en la capacidad económica de las clases sociales, permitiéndoles asumir gastos anteriormente no contemplados en su presupuesto, entre otras.

Tener un perro para el cuidado de la casa, la vigilancia de un negocio, o como compañía para un niño o un adulto, se ha convertido en una necesidad para muchos. En México viven 23 millones de perros y gatos, según el Instituto Nacional de Estadística y Geografía. [1][2] Este aumento desmedido de mascotas en las ciudades empieza a plantear problemas de cohabitación, a la vez que requiere de la revisión de las interrelaciones que derivan de esta situación, sus repercusiones en la salud pública y en la salud individual, para así establecer medidas necesarias para minimizar los factores de riesgo de zoonosis. Sin embargo, a pesar de las dificultades que pueda traer estas poblaciones masivas de animales, es importante hacer una reflexión en torno al porque esta relación hombre-animal es tan estrecha, lo que ha llevado a que las mascotas tengan una gran aceptación en la vida del ser humano.

En muchos países como Suecia, Estados Unidos y Australia, se reconocen las bondades de la compañía de las mascotas y su importancia en la vida humana. En los Estados Unidos este reconocimiento ha generado leyes que permiten la residencia de un animal con fines terapéuticos en las viviendas, donde no permiten la permanencia de mascotas [6]. Con los datos anteriores se pretende mostrar la influencia y los efectos que tiene la presencia de las mascotas en la vida de los seres humanos.

Este trabajo se centra en la implementación de un sistema que ayude a controlar los horarios de ingesta de alimento de las mascotas, ya que más de una vez se presenta la ocasión, en que por cuestiones de ausencia o falta de tiempo, no podemos alimentar a 56

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nuestra mascota respetando sus horarios de comida, lo cual se convierte en un problema, ya que nuestras mascotas pueden sufrir complicaciones de salud a raíz de la falta de alimento.

Aunado a esto el usuario podrá manipular los horarios en los que desea suministrar alimento mediante una aplicación móvil controlada mediante la comunicación bluetooth.

MATERIALES. El Sistema suministrador de alimento para mascotas se basa en una tarjeta electrónica diseñada especialmente para esta aplicación. Esta tarjeta fue implementada en un protoboard y se destaca en ella un microcontrolador ATmega 32U4 con firmware o bootloader Arduino pre-cargado. Este microcontrolador es el encargado de la toma de datos de un módulo Bluetooth y posteriormente determinar establecer el periodo de tiempo para repetir la suministración de comida del dispensador. También, tiene la capacidad de comparar y validar estos datos con el módulo de tiempo, con la finalidad de obtener datos en tiempo real.

Es preciso detallar cada uno de los materiales utilizados y explicar la función que desarrollaron en el proyecto.

El Arduino Leonardo (Figura 1) es una placa con un microcontrolador ATmega32U4 que permite un diseño mucho más sencillo.

Una de las ventajas de este nuevo microcontrolador es que dispone de USB nativo por hardware y por lo tanto no necesita de ninguna conversión serie-USB. También permite a la placa ser utilizada y programada como un dispositivo de entrada para emular un teclado, ratón, etc. [8] Tiene 20 pines digitales de entrada/salida, de los cuales 7 pueden ser usadas como salidas PWM y 12 como entradas analógicas. [7] El puerto de comunicación USB es emulado, por tanto, deja el puerto serial hardware libre para la programación. De esta forma ya no ocurren conflictos de programación mientras tenemos periféricos serial conectado a la placa.

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Figura 1.-Arduino Leonardo La figura 2 muestra el módulo bluetooth, el cual cuenta con capacidad para gestionar el modo master y el modo slave por configuración. Es un módulo sencillo e ideal para pequeños proyectos en los que buscas una comunicación fácil entre tu móvil y Arduino u otro microcontroladores.

Para comunicarse con el módulo y configurarlo, es necesario tener acceso al módulo mediante una interfaz serial. [3]

Figura 2.-Módulo Bluetooth HC-05 Un módulo RTC DS1302 (Real Time Clock) o "Reloj de tiempo real" (Figura 3)consiste en un circuito integrado alimentado por una batería el cual, en todo momento, registra la fecha, día de la semana y hora al igual que un reloj digital convencional. Sólo que estos datos únicamente podrán ser consultados mediante comunicación I2C. [4] Provee la fecha y hora actual en tiempo real. Libera tiempo y recursos al micro al ser un módulo independiente, que sólo leerás en caso de necesitarlo.Tiene un receptáculo para batería, lo que te permite tenerlo siempre activo.Compensación de año bisiesto. Válido

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hasta el 2100.Lleva integrado un cristal de cuarzo de 32.768kHz, para contar segundos con excelente precisión. [9] Pines de conexión directa, Vcc, Gnd, Clk, Dat, Rst.

Figura 3.-Módulo Un módulo RTC DS1302.

El servo MG995 Tower Pro (Figura 4) Funciona con la mayoría de tarjetas electrónicas con microcontroladores y además con la mayoría de los sistemas de radio control comercial. [5] Este tiene un conector universal tipo “S” que encaja perfectamente en la mayoría de los receptores de radio control incluyendo los Futaba, JR, GWS, Cirrus, Hitec y otros. Los cables en el conector están distribuidos de la siguiente forma: Rojo= Alimentación (+), Café= Alimentación (-) o tierra, Naranja= Señal PWM.

Figura 4.- Servomotor MG995 Tower Pro. FUNCIONAMIENTO. A través de una aplicación de Android para celular el usuario selecciona el intervalo de tiempo entre las repeticiones en que el dispensador suministra alimento.

Esto se logra de la siguiente manera, primeramente nuestro Arduino se encuentra conectado a un módulo de Tiempo, el cual nos permite tener una relación directa entre el transcurso

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del tiempo de una manera real y así coincidir correctamente con los tiempos seleccionados previamente con nuestra aplicación.

Los datos enviados desde nuestro dispositivo móvil son receptados por el módulo bluetooth de nuestra placa electrónica y una vez comunicada con nuestro Arduino son manipulados para lograr que el servomotor gire según el tiempo programado.

Volviendo a la aplicación esta cuenta con dos opciones principales, manual, la cual suministra el alimento de manera inmediata con tan solo pulsar el botón; y la automática, de la cual se desprende otras opciones, 6, 12 y 24 horas, que dependen de la elección del usuario, una vez seleccionada alguna, el sistema de manera automática estará suministrando el alimento una vez transcurrido el intervalo de tiempo predicho.

La porción suministrada está delimitada por 5 segundos, es decir, durante 5 segundos dispensará comida, y posteriormente esperará hasta la siguiente instrucción de la aplicación ya sea de forma manual o automática.

PRUEBAS Y RESULTADOS. Al sistema se le realizaron una serie de pruebas, para determinar desde el tamaño de la porción hasta la factibilidad del producto.

La prueba fue determinada bajo el tiempo de llenado del contenedor receptor de alimento;Siendo de 5 segundos el tiempo necesario.

La factibilidad del producto fue obtenida realizando pruebas con una mascota, para observar si era cómodo para ella, o si cabía la posibilidad de algún destrozo por parte de esta.

CONCLUSIONES. Afortunadamente los resultados fueron en su mayoría favorables y en tanto a los negativos, se trabajará en la manera de incorporar modificaciones al sistema para volver más eficaz.

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Es complaciente saber que sin duda será un producto muy factible para las personas que tienen mascotas, ya que una vez lanzada la idea, fueron muchas los interesados en el sistema, la cual corrobora nuestras especulaciones sobre la factibilidad del producto.

Finalmente, esperamos que este proyecto permita controlar la dosificación de alimentos para las mascotas, así como de facilitarle a sus respectivos dueños en la tarea de alimentarlos de forma automática, sin temor a

que se les llegue a olvidar en algún

momento.

REFERENCIAS. 

[1]Raquel Rivas, El Economista. “Mascotas en México: un negocio de 2,000 mdd”.

Febrero de 2014. http://eleconomista.com.mx/industrias/2014/02/08/mascotas-mexico-negocio-2000mdd

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[2] Alonso, E. O. (18 de Enero de 2011). LaJornada. Recuperado el 11 de Enero de 2016 http://www.jornada.unam.mx/2011/01/18/sociedad/041n3soc

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[3] Rubén, J. (21 de Febrero de 2014). Geek Factory. Recuperado el 25 de Noviembre de 2015 http://www.geekfactory.mx/tutoriales/bluetooth-hc-05-tutorial-de-configuracion/

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[4] http://librearduino.blogspot.mx/2014/01/rtc-arduino-modulo-reloj-tiempo-realtutorial.html saco lo del reloj publicado por libre arduino

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Recuperado el 25 de Noviembre de 2015). dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/3238619.pdf

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[7] ArduinoCL. (s.f.). Recuperado el 11 de Enero de 2016 http://arduino.cl/arduino-leonardo/

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[8] http://tienda.bricogeek.com/home/445-arduino-leonardo.html



[9] http://articulo.mercadolibre.com.mx/MLM-527848904-arduino-avr-modulods1302-reloj-tiempo-real-pic-robot-atmega-_JM

Bracamontes Orozco Rubén Alfonso, Licenciado en Sistemas Computacionales, Docente del Instituto Tecnológico de Los Mochis, Departamento de Sistemas y Computación.

Avilés Torres Mariano de Jesús, Licenciado en Sistemas Computacionales, Docente del Instituto Tecnológico de Los Mochis, Departamento de Sistemas y Computación.

Barrios IrigoyenLuis Roberto, Estudiante de la carrera Ingeniería en Informática del Instituto Tecnológico de Los Mochis.

Fernández ÁlvarezAna Laura, Estudiante de la carrera Ingeniería en Informática del Instituto Tecnológico de Los Mochis.

Gaxiola García Valeria, Estudiante de la carrera Ingeniería en Informática del Instituto Tecnológico de Los Mochis.

Guzmán Leyva Rody Alberto, Estudiante de la carrera Ingeniería en Informática del Instituto Tecnológico de Los Mochis.

Vega Soto Katia Araceli, Estudiante de la carrera Ingeniería en Informática del Instituto Tecnológico de Los Mochis

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2015 AUTOS ELÉCTRICOS: LOS MOCHIS Y GUASAVE. Moises Sánchez Morales, Diego Ramón Francisco Gámez Vázquez, ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano, Agosto – Diciembre, 2015/Vol. 2015, Número 4 Edición Semestral Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 64 – 73

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AUTOS ELÉCTRICOS: LOS MOCHIS Y GUASAVE. ELECTRIC CARS: LOS MOCHIS Y GUASAVE. Moises Sánchez-Morales1; Diego Ramón Francisco Gámez-Vázquez2 RESUMEN: Actualmente uno de los mayores problemas con el que lidiamos a nivel mundial; es el cambio climático, que entre muchas de sus posibles causas se encuentra la emisión masiva de gases contaminantes a la atmosfera. La industria automotriz ha proporcionado mayormente a sus consumidores, vehículos a base de la combustión de combustibles fósiles (hidrocarburos). Es decir, cuentan con un motor de combustión interna. Una de las soluciones propuestas para desacelerar el calentamiento global, es la sustitución de los vehículos de combustión por autos eléctricos. Como sabemos, una de las muchas barreras a vencer para implementar este tipo de vehículo en la ciudad de Los Mochis y Guasave, es la falta de información que existe en la población respecto a ellos.

Introducir autos eléctricos a la región debe de ser considerada como una alternativa viable para reducir la contaminación en ambas ciudades.

SUMMARY: Actually climate change is one of the biggest problems which we deal globally, which among many possible causes is the emission of toxic gases to atmosphere.

The automotive industry hasprovided to its customersmostly based vehicles burning fossil fuels (oil). That is, it has aninternal combustion engine. One of theproposed solutionsto slow globalwarming,is the replacement ofcombustion vehicleswith electriccars.As we know,one of the manybarrierstoovercome inimplementing this type ofvehiclein the city ofLosMochisandGuasaveis the lack of information that exists in the population about them.Introduce electric cars to the region should be considered a viable option to reduce pollution in both cities alternative.

PALABRAS CLAVE: Viabilidad, Inclusión, Contaminación, Vehículos Eléctricos.

KEY WORDS: Viability, Inclusion, Pollution, Electric Vehicles.

1

Estudiante Ing. Mecatrónica. Instituto Tecnológico de Los Mochis. Dirección: Juan de Dios Batís y 20 de Noviembre, Del parque, 81250 Los Mochis, Sinaloa.

2 Estudiante Ing. Mecatrónica. Instituto Tecnológico de Los Mochis.Dirección: Juan de Dios Batís y 20 de Noviembre, Del parque, 81250 Los Mochis, Sinaloa.

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1.-INTRODUCCION. Desde hace ya poco más de 30 años, las mayores críticas que se le han hecho al sector automotriz van enfocadas a la contaminación generada por la mayoría de sus vehículos fabricados. Dichos vehículos cuentan casi en su totalidad con motores de combustión interna, de los cuales podemos deducir que representan aproximadamente el 98% o 99% de su población absoluta.

Al ser motores que necesitan de la combustión para funcionar, se necesitan de dos reactivos muy importantes para esta reacción: oxigeno e hidrocarburos, siendo los hidrocarburos los agentes más comunes en las intoxicaciones y casos de contaminación.

Uno de los mayores problemas que genera bastante polémica en la población, y que nos afecta a nivel mundial, es la emisión masiva de gases contaminantes (hidrocarburos) que se realiza en conjunto por todas aquellas personas que conducen este tipo de automóvil, gases que a diario son arrojados a la atmosfera terrestre. La emisión de estos gases nocivos provoca un fuerte y negativo impacto en el medio ambiente, ya que colaboran al crecimiento del agujero de la capa de ozono (y por ende al efecto invernadero), a la exposición prolongada de gases no comunes en la atmosfera, además de afectar a miles de especies terrestres y marítimas.

Por ejemplo, en el caso de México, es tanta la contaminación que se le ha hecho a la troposfera en su territorio que ya ocupa el 2do lugar en América Latina por muertes por intoxicación del aire., siendo únicamente superado por Brasil. (Dias, 2014) A raíz de esto, muchos son los países que se encuentran preocupados por la inestabilidad del medio ambiente así como la calidad del aire de sus ciudades capitales. Ante esto, su reacción ha sido firmar tratados nacionales e internacionales para disminuir poco a poco y año con año la liberación de más gases de efecto invernadero, tales como el Protocolo de Kioto y el Protocolo de Montreal y sus similares.

Una de las muchas soluciones propuestas para desacelerar el calentamiento global es el desplazamiento de vehículos comunes con motor de arranque por el de vehículos híbridos,

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los cuales cuentan con dos tipos de motores, el tradicional de combustión interna y uno eléctrico.

Esta dualidad proviene del hecho de tratar de disminuir un porcentaje considerable de emisiones de hidrocarburos, sin quitarle la autonomía en el kilometraje al vehículo. Aunque la ``Hibridación´´ de los automóviles resulta una propuesta atractiva, al contar con un motor tradicional (dependiente aún de la gasolina), la meta a largo plazo para reducir las emisiones de contaminantes quedara a medias, ya que seguirá liberando gases tóxicos producto de la combustión de sus pistones.

Por otra parte, otra de las soluciones propuestas es la implementación de autos eléctricos, los cual obtienen su energía motriz enteramente de la energía eléctrica proporcionada por un conjunto de baterías recargables. Dichas baterías están diseñadas para ofrecer energía eléctrica por un largo periodo de tiempo y son llevadas a bordo del automóvil.

Este tipo de vehículo es considerado amigable con el medio ambiente, ya que no cuenta con un motor tradicional a base de gasolina o diésel, es decir, no se producen reacciones de combustión y por ende, no tiene emisiones de gases de ningún tipo.

Habiendo hecho este ligero análisis, se pretende evaluar la rentabilidad técnica de un vehículo eléctrico para la viabilidad en la región del norte de Sinaloa (Ahome-Guasave), que se propone opere como un auto de uso común que circule sin ningún inconveniente.

El ‘‘automóvil eléctrico’’ obtiene su fuente de movimiento por medio de un motor eléctrico, del cual se evaluarán algunos parámetros propuestos en cuanto a su desempeño motriz, el ahorro energético (rendimiento de las baterías) y el impacto ambiental, que tiene que ver con las emisiones de gases del vehículo.

Para analizar las pruebas de cada uno de los puntos objetivos, se encuentran dentro de las opciones (con marcos de estudios referidos a los automóviles), al desempeño y rendimiento del modelo presentado, estudios y parámetros normalizados para los vehículos en general.

Algunas de las propuestas a analizar son: •

La Norma Mexicana NMX-AA-11-1993-SCFT (para el rendimiento ambiental).

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•

SAE J1491 (para las pruebas en el desempeño mecánico).

•

SAE J1634 (para el desempeño energético).

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2.-AUTOS ELECTRICOS. Los autos eléctricos como cualquier automóvil, cuentan con una carrocería resistente, sistemas de seguridad, neumáticos, retrovisores, etc. Lo que los distingue exclusivamente es la manera en que funcionan. Se componen principalmente de dos a cuatro motores eléctricos, un centro de mando y un centro de carga donde se almacenan las baterías en grupos llamados Celdas. (Morales, 2009) En la mayoría de los casos, cada uno de los 4 neumáticos cuenta con un motor independiente que lo impulsa al ser activado en el centro de mando, dicho control se encuentra a merced del conductor. De manera que los 4 motores se alimentan directamente de las baterías del centro de carga. También cuentan con un cable para poder recargar las celdas al agotarse, normalmente se encuentra ubicado dentro de la carcasa del automóvil.

3.-AUTOMOVILES ELECTRICOS EN EL MUNDO. En la actualidad, en el marco global Estados Unidos lidera la lista de los países con mayor número de vehículos eléctricos en circulación, con un total de 245,000 automóviles de este tipo, y con 22,000 electrolineras que se encuentran en servicio para recargar las baterías de dichos automóviles. (Meza, 2015) En segundo lugar se encuentra Holanda con poco más de 40 mil autos eléctricos y 500 sitios de recarga. En el caso de México sólo existen 20,000 coches híbridos y eléctricos que transitan alrededor de todo el país y una existencia limitada de centrales electrolineras.

(Meza, 2015) Del total de coches eléctricos que circulan en nuestro país (México), una mínima y muy pequeña fracción le pertenece a nuestra región (Guasave-Los Mochis). Muy probablemente menos del 0.3%, de ahí la importancia de promover su desarrollo e implementación como

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se le ha dado en otras partes del mundo, para así generar un avance tecnológico y mejoramientos al medio ambiente.

4.-IMPORTANCIA DE LOS AUTOS ELECTRICOS EN LA REGION. Dado que Sinaloa es un estado que depende principalmente de la agricultura, la pesca y la ganadería, es importante cuidar la flora y la fauna con el que cohabitan las ciudades.Como sabemos, una de las muchas barreras a vencer para implementar este tipo de vehículo en la ciudad de Los Mochis y Guasave (así como sucede en cualquier ciudad), es la falta de información que existe en la población respecto a ellos, debido a que su aparición en el mercado mexicano fue relativamente hace poco tiempo.

Es por eso, que también es importante proveer de información a todo aquel que esté interesado en ayudar y proteger al medio ambiente y además desee adquirir un nuevo automóvil.

5.-EVALUACION DE LA NORMATIVA Y ESPECIFICACIONES MEXICANAS. Los modelos ofrecidos por las compañías automotrices, siguen ciertos criterios de fabricación al momento de producirse en masa, ya que deben de cumplir con las leyes y normalizaciones de cada país, en nuestro caso son las mexicanas. Siendo más detallados en este estudio, la norma NMX-AA-11-1993-SCFT surgió ante la necesidad de controlar las emisiones de los automóviles y está diseñada específicamente para aquellos automóviles que funcionan a base de gasolina. La prueba es realizada con un tubo de Pitot, el cual es utilizado para medir el flujo de gases que son expulsados por el tubo de escape. Por lo que podemos afirmar que un automóvil eléctrico al no tener emisiones, no entra en la categoría por analizarse por las autoridades mexicanas, y cumple con esta normativa sin necesidad de ser sometida a revisión. (Dirección General de Normas, 1993) También contamos con la norma internacional SAE J1634 que regula la eficiencia de una batería para aquellos vehículos que dependan únicamente de la electricidad como su única

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fuente de poder. Esta normativa requiere de personal capacitado en el tema, pero para nuestro estudio, dejaremos esta normativa como opcional, ya que dependerá de las exigencias de cada cliente.

6.- OBTENCION DE LA ENERGIA Y POSIBLE CONTAMINACION. Analizando la hipotética implementación de un automóvil eléctrico en cualquier entorno, cabe destacar que el auto eléctrico no contaminara sus alrededores, dado que este tipo de vehículos tienen 0% de emisiones de gases nocivos debido a que como lo hemos mencionado a lo largo del estudio, su motor no necesita de la combustión para funcionar.

(Morales, 2009) Sin embargo, un auto eléctrico si puede llegar a contaminar haciéndolo de manera indirecta en los lugares donde se genere la energía eléctrica que demanda el automóvil, tal como una planta eléctrica nuclear o una planta de carbón.

Para tener un mayor ahorro energético y tratar de ser un poco más independientes, algunos modelos de autos híbridos y eléctricos cuentan con la capacidad de poder recargar sus baterías al utilizar el pedal de frenado, de manera que esa pérdida de energía por rozamiento no resulta ser del todo una perdida, debido a que se aprovecha un porcentaje aproximado del 90% que de otra manera, se perdería de no ser por esta peculiar característica. (Morales, 2009) Sin embargo, a pesar de esta característica, las celdas eléctricas no pueden cargarse a su máxima capacidad. Para poder garantizar la autonomía del coche se seguirá necesitando un periodo de tiempo para que estas sean recargadas y puestas en funcionamiento, esto significa que se seguirá dependiendo de una toma de corriente común y corriente, como las que se encuentran en los hogares sinaloenses.

Atendiendo el caso específico de la ciudad de Guasave y de los Mochis, esta última obtiene su energía eléctrica de una central termoeléctrica ubicada en la ciudad de Topolobampo .Esta central está compuesta por dos unidades principales. Cada una de estas plantas puede

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generar hasta 160MW (Mega-watts). Mientras que Guasave, se aprovecha de la energía eléctrica producida por otro tipo de plantas llamadas hidroeléctricas.

El proceso que se realiza dentro de una termoeléctrica para generar energía eléctrica, es la liberación prolongada de calor realizando la combustión de combustibles fósiles, como el petróleo o gas natural. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica Estas características hacen que una termoeléctrica no resulte tan amigable con el medio ambiente, ya que es la principal fuente de contaminación de la región. La termoeléctrica de Los Mochis arroja sus desechos a la bahía de Ohuira, elevando la temperatura ambiente de 3° a 5° C. Esto afecta a las especies marinas que se encuentran en los alrededores, ya que no se pueden adaptar a la nueva temperatura que se les suministra. Para ser más específicos esta temperatura extra afecta al fitoplancton y a las algas marinas, ya que al no ser capaces de soportar el calor recibido, no alcanzan a desarrollarse y algunas otras mueren, afectando a toda una cadena alimenticia. (Dias, 2014) A pesar de eso, la energía eléctrica generada sigue siendo repartida en sus 3 consumidores principales: La industria, la población de Los Mochis y la misma planta que utiliza parte de esa energía para poder seguir funcionando, siendo la industria y la población los que mayor demandan de su energía.

7.-FACILIDADES QUE SE OFRECEN. La CFE (Comisión Federal de Electricidad) ofrece la posibilidad de instalar un centro de carga para automóviles eléctricos en el mismo domicilio del cliente para facilitar la carga y recarga eficiente de las baterías del automóvil. De esta manera se pretende hacer más fácil la adquisición de cualquier modelo y tratar de agilizar las ventas.

Algunas compañías como Ford prometen un reembolso por adquirir alguno de sus automóviles, ya sean híbridos o eléctricos, con el fin de realizar estudios y mejorar la tecnología con la que se dispone actualmente.

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8.-CONCLUSION. Por todo lo anterior dicho, consideramos que las ciudades de Guasave y Los Mochis poseen un amplio terreno para el desarrollo de la tecnología, y que es necesario que ambas ciudades estén actualizadas con las llamadas Tecnologías Verdes. Ambas regiones se caracterizan por dedicarse en su mayor parte a la agricultura y la pesca, y es necesario no alterar de ninguna manera el entorno donde se desarrollan estas dos actividades económicas.

Introducir autos eléctricos a la región debe de ser considerada como alternativa para ayudar a preservar el ecosistema del cual dependen estas dos ciudades para sostener su economía.

Al reducir las emisiones contaríamos con una atmosfera más despejada, es decir habría menos contaminación, y por ende miles de especies terrestres y marítimas ya no serían perjudicadas por las actividades humanas. Dispondríamos de una mayor calidad de aire, que luego se reflejaría en una buena calidad de vida reduciendo así los riesgos de contraer una enfermedad respiratoria.

Si bien es cierto que se daría lugar a un mayor consumo de electricidad la capacidad que provee la actual central termoeléctrica de Topolobampo, así como la central hidroeléctrica de Bacurato, no se verían sobrecargadas en lo absoluto por la inclusión de autos eléctricos en la región (Guasave-Los Mochis).

Es evidente que los beneficios obtenidos tendrán gran impacto a nivel ambiental y social en ambas regiones. Sin embargo, en la actualidad, el uso de los vehículos eléctricos e híbridos en nuestro país todavía es reducido debido a: •

La falta de inversión para la comercialización de este tipo de autos

•

Abastecimiento de centros de carga.

•

Desconocimiento de los beneficios por parte de la población

Por lo que proponemos como primera acción realizar un acercamiento profundo con la población acerca de los beneficios que traerían consigo los autos eléctricos a nuestra región,

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así como aumentar el interés en los investigadores mexicanos para en un futuro mejorar los diseños disponibles de autos eléctricos.

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Dias, B., 2014. Frenomotor. [En línea] Available at: http://frenomotor.com/opinion/ventajas-inconvenientes-vehiculos-electricos [Último acceso: 5 Noviembre 2015].

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Meza, N., 2015. ¿Porque no hay autos electricos en Mexico?. Forbes Mexico.

Morales, J., 2009. La industria Automotriz del auto electrico, Nuevo Leon, Monterrey: s.n.

Ricker, M. y otros, 1999. Ibiologia Unam. [En línea] Available at: http://www.ibiologia.unam.mx/directorio/r/ricker_pdf/Investigacion_Economica_1999_Co ntaminacion_aire.pdf [Último acceso: 3 Noviembre 2015].

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Síntesis Curricular.

Nombre: Moisés Sánchez Morales.

Fecha y lugar de nacimiento: 14 mayo de 1997, Los Mochis Sinaloa.

Estado civil: Soltero.

Estudios Finalizados: Bachillerato, UAS Unidad Académica Preparatoria Guasave Diurna.

Estudios Actuales: Estudios Superiores, ITLM, Ing. Mecatrónica.

Nombre: Diego Ramón Francisco Gámez Vázquez.

Fecha y lugar de nacimiento:31 agosto de 1997, Guasave Sinaloa Estado civil: Soltero Estudios Finalizados: Bachillerato, UAS Unidad Académica Preparatoria Ruiz Cortines.

Estudios Actuales: Estudios Superiores, ITLM, Ing. Mecatrónica.

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2015 CONTROL Y MONITOREO DEL PROCESO DE CERVEZA ARTESANAL. Diana Celeste Javalera Holguin, Jesus Eduardo Verdugo German, Luis Enrique Gastelum Alvarez, ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano, Agosto – Diciembre, 2015/Vol. 2015, Número 4 Edición Semestral Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 75 – 89

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CONTROL Y MONITOREO DEL PROCESO DE CERVEZA ARTESANAL CONTROL AND MONITORING OF PROCESS OF CRAFT BEER Diana Celeste-Javalera-Holguin1, diana_java@hotmail.com; Jesus Eduardo-VerdugoGerman1, ariz_leta19@hotmail.com; Luis EnriqueGastelum Alvarez1, ebsu_1992@hotmail.com.

1

Alumnos tesina de la carrera de ingeniería electrónica en el Instituto Tecnológico de Los Mochis, Blvd.Juan de Dios Batiz y calle 20 de Noviembre s/n, C.P. 81259, Los Mochis, Sinaloa.

RESUMEN: El presente trabajo describe el diseño e implementación de un sistema de control enfocado a la automatización y monitoreo del proceso de elaboración de la cerveza artesanal, el cual,es un

proceso en el que intervienen diferentes disciplinas científicas y diversas

tecnologías. se centra en el estudio del proceso de su elaboración y la compresión de los componente de la cerveza artesanal y su producción demuestra como las materias primas y la manera de su procesamiento determinan la aceptabilidad de un producto.

La cerveza contiene un 90% de agua y una amplia variedad de especies quimicas con distintas propiedades que daran un determinado amargor, color, aspecto y formación de espuma. El control de los componentes aromáticos que componen el amargor en la cerveza depende de la precencia del dioxido de carbono(CO2), sustancias en superficie como polipeptidos anfipaticos de la malta y sustancias amargas del lúpulo.

En este proyecto se controló automaticamente el proceso de producción de cerveza artesanal con arduino, modulos de comunicación xbee y con protocolos de comunicación digimesh en las etapas de maceración, cocción, refrigeración y fermentación; a traves de diferentes actuadores y en función del tiempo,temperatura, nivel, ph, CO2, grado brix y presión.

Palabras clave: arduino, xbee, digimesh, cerveza artesanal, proceso.

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SUMARRY: This paper describes the design and implementation of a control system for applications focused on the automation and monitoring of the manufacturing process of the Brew. which it is a process in which different scientific disciplines and various technologies involved.

It focuses on the study of the process of preparation and understanding of the component of the Brew and his production shows such as raw meterias and how processing determine the acceptability of a product.

Beer contains 90% water and a wide range of chemical species whith various properties, which provid a distinct bitterness, colour,appearance and beer head. The control of beer’s head depends on the presence of carbon dioxide, surface substances such as amphiphilic polypeptides in the barley and bitter substances in the hops.

In this project it was

automatically

arduino,communication modules xbee and

controlled the process of beer craft with communication protocols Digimesh in the

stages of maceration,cooking, refrigeration and fermentation; through different actuators in funtion of time,temperature,level,pH,CO2,brix and pressure.

Keywords:, arduino, xbee,digimesh, craft beer, process.

1.-INTRODUCCION. La producción de cerveza industrial en todo el mundo están estandarizadas, los gustos han convergido, y la riqueza cultural cervecera ha menguado. Aun así una parte de los consumidores ha comenzado a buscar cervezas con sabores alternativos, lo que permite que los pequeños fabricantes sobrevivan a las grandes compañías desarrollando cervezas de gran calidad. La idea principal del proyecto es el diseño de una planta de elaboración de cerveza artesanal para elaborar cervezas especiales. De nada sirve elaborar un clon de cerveza industrial de multinacional porque por muy bien que lo hagamos, la de la competencia siempre será mucho más barata y mejor.

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Para llevar a cabo la preparación de cerveza, implica el entendimiento de una serie de reacciones microbiologicas, enzimaticas, , asi como el control de ciertos parámetros;lo que hace que el artesano se convierta en un estudioso del proceso, por lo que no debe descuidarse la ejecución de los procedimientos correctos, ya que se podría obtener una cerveza de baja calidad.

La cerveza es una bebida alcohólica espumosa preparada con granos de cebada u otros cereales fermentados en agua y aromatizados con lúpulo. Su nombre proviene del latín “cervêsïa”, palabra del galo (idioma celta), según el filólogo y etimólogo Joan Corominas..

Es sabido que hace más de 6.000 años, en la tierra de los ríos Tigris y Eufrates, los sumerios (habitantes del sur de Mesopotámica) elaboraban y consumían cerveza. Un grabado de esa época representa a unos bebedores de cerveza junto a los cuales se reprodujeron algunas canciones dedicadas a la diosa de la cerveza, Ninkasi. Además, los sumerios conocieron varios tipos de cerveza, entre ellos una variedad conocida como superior. Los babilonios heredaron de los sumerios el arte del cultivo de la tierra y la elaboración de la cerveza. El rey Hammurabi dispuso en un decreto normas sobre la fabricación de la cerveza, en el cual también se establecían severos castigos a quienes adulteraran la bebida. La elaboración tenía carácter religioso y era realizada solo por las sacerdotisas. Los babilonios preparaban la cerveza a partir de los panecillos de harina de cebada y la llamaban pan líquido. La cerveza se encuentra entre las ofrendas hechas a los dioses en casi todas las culturas. La cerveza paso de Egipto a Europa a raíz de las cruzadas.

Los caballeros de regreso a sus países la llevaban consigo. En la historia medieval y moderna aparece la tradición alemana, que es muy antigua. A raíz de fuertes heladas consecutivas que afectaron los cultivos de la vid, en Europa tomo fuerza la cerveza como reemplazo del vino. Por esa época, los habitantes del norte de Europa utilizaban hierbas aromáticas y plantas silvestres para modificar el sabor y aroma. Se cuenta que Santa Hildegarda, abadesa de Ruperstberg, fue quien primero adiciono lúpulo a la cerveza.

En 1762 se publicó en Inglaterra el libro “Theory and Practice of Brewing”, sugiriendo por primera vez el uso del termómetro en la elaboración de la cerveza. Se establecieron tablas de temperaturas para hornear la cebada y el color de la malta para cada temperatura.

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En 1784 se introdujo por primera vez el uso de la máquina de vapor en dos cervecerías inglesas. Al principio, la energía que producía el vapor se utilizaba solamente para triturar la malta y bombear el mosto, posteriormente se utilizó para todas las

fases de la

elaboración.

En 1876 Luis Pasteur público “Etudes sur la Biere” (estudios sobre la cerveza), en donde describió conceptos importantes para la industria cervecera, entre los que se cuentan la teoría de la fermentación, disolución de oxígeno en el mosto, microorganismos contaminantes, lavado con ácido de la levadura y principalmente la preservación de la cerveza por medio del calentamiento y posterior enfriamiento, lo que hoy conocemos como pasteurización.

La invención de la refrigeración por Carl Von Linde fue un factor determinante para la producción de cerveza tipo larger. En 1876 s instalo la primera máquina de refrigeración en una cervecería en Munich. En 1879 Lorenz Enzinger introdujo la filtración de la cerveza, para eliminar la turbidez. En 1935 si inicia el uso de acero inoxidable en equipos para cervecería, con lo que se consiguen mejores condiciones sanitarias.

En 1975 comienza la automatización

completa de procesos

cerveceros, mediante el

control computarizado en línea.

Hoy en día continúan los desarrollos en automatización y optimización de procesos, lográndose un alto grado de sofisticación en el control global de todas las operaciones de una cervecería y una reducción considerable en el consumo de energía.

2.-DESARROLLO. En los ultimos años se reporta un incremento de la industria cervecera artesanal, debido fundamentalmente al aumento de bares que promueven su consumo. La cerveza artesanal es un producto principalmente a base de cebada, la que posteriormente a las etapas de malteo, maceracion, coccion, fermentacion y maduracion, permite obtener un producto natural, existiendo la posibilidad de la elaborar una gran variedad de cervezas.

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La preparación de cerveza, implica el entendimiento de una serie de reacciones enzimaticas, microbiologicas, asi com el control de ciertos parámetros.

El proceso de elaboración de cerveza inicia desde: Molienda de malta. En esta estapa se tritura la malta para poder extraer los compuestos contenidos en su interior. Es importante que la cascarilla quede los más entera posible para evitar extraer sustancias indeseables para el proceso, por lo cual se utilizan molinos especiales.

Maceración. La maceración consiste en mezclar la malta molida y los adjuntos con agua a temperatura y tiempos especificos, con la finalidad de permitir que las enzimas presentes en la malta transformen los almidones en azúcares. De esta mezcla se obtiene un liquido dulce color ambar que contiene azúcares, proteínas, vitaminas y minerales, al cual se le conoce como mosto.

Filtrado de mosto. Una vez obtenido el mosto en el macerador es necesario separarle las cascarillas. Esto se logra mediante filtros mas comunmente utilizados son los que se cuentan con un falso fondo que tiene pequeñas ranuras por donde pasa el mosto filtrado.

Cocción. La ebullición del mosto en la olla de cocción se logra mediante un sistema de calentamiento a base de vapor. Durante la ebullición se adiciona el lúpulo que impartirá el amrgor característico a la cerveza. Esta etapa del proceso influye definitivamente en la estabilidad del sabor de la cerveza.

Separación de trub. Al terminar la ebullición del mosto es necesario separar el trub a fin de vitar turbidez en el producto final. El trub es una masa de particulas de proteína coagulada. Esto se realiza en un tanque de mosto caliente. El mosto entra al recipiente de manera tangentecial con lo que se logra que gire el liquido y las particulas se vayan sedimentando en el centro del recipiente. Este efecto fisico se debe a las fuerzas que intervienen en el movimiento del liquido y las particulas.

Enfriamiento de mosto. Este proceso se lleva a cabo con un enfriador provisto de unas placas de acero inoxidablr con canales, que hacen posible la transferencia de calor entre el

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refrigerante y el mosto. El mosto clarificado debe enfriarse para inyectarle la levadura que será la responsable de transformar el mosto en cerveza.

Fermentación. La fermentación es llevada a cabo por las celulas de levadura para transfomar el mosto en cerveza. La levadura es un organismo unicelular que para reproducirse se alimenta de sustancias contenidas en el mosto, como: azucares, aminoácidos y minerales. Al realizar su metabolismo los subproductos principales que excretan son alcohol y CO2. Una vez consumidos los nutrientes contenidos en el mosto, las celulas de levadura se agrupan y sedimentan para posteriormente separarse de la cerveza.

La temperatura de fermentación es un factor definitivo en el aroma y sabor de la cerveza, por lo que los tanques modernos cuentan con sistemas de alta tecnologia para el control de temperatura.

Maduración. Durante la maduración de la cerveza se adquiere el sabor definitivo del pruducto. Esta se lleva a cabo a temperaturas muy frías cerca d los 0ºC. despues de algunas semanas en reposo se logra la maduracion del sabor y la serveza esta lista.

Para la elaboración de cerveza los principales parámetros a tener en cuenta son la temperatura y el tiempo, sin dejar de mencionar que en ello tambien se debe realizar otras mediciones (Ph, densidad, nivel, presión, grados brix, etc.) en el transcurso del proceso. El correcto manejo de la temperatura en la elaboración de cerveza, en general, mejora la presencia de componentes aromáticos y volatiles, mejorando el sabor de la cerveza.

En muchos procesos industriales, los metodos convencionales de control automatico muchas veces no son los mas adecuados, debido a que estos requieren un conocimiento estricto de la relaciones de entrada y salidad del proceso. En otros casos, debido a la complejidad de estos, se deben simplificar muchos de los calculos que describen a los mismos, obteniendose resultados no del todo satisfactorios, apareciendo controles automaticos de baja calidad y funcionamiento inadecuado.

Ante muchas de estas dificultades, el arduino junto con los modulos y protocolos de comunicación son una alternativa pues proveen de algoritmos que permiten convertir una estrategia de control, basada en el conocimiento, en una sistema de control automatico; es

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decir, un control del proceso mucho mas cercano a la forma en que la haria un operador.

Su fundamento es la aplicación de un arduino el cual es una plataforma de desarrollo de codigo abierto, basada en una placa con un sencillo microcontrolador y un entorno de desarrollo para crear software para la placa.

El diseño del proceso es un sistema de control que no riequiere un modelo analitico complejo del sistema dinamico. Su diseño es un control en el cual a traves de los valores medidos y adquiridos por medio del modulo xbee,se definira cierta acción basada en la información que dicha etapa requiera que se controlen.

En este contexto se ha desarrollado el presente trabajo, como parte integrante de un pryecto completo de la elaboracion de cerveza artesanal, empleando el sistema de control para la temperatura y tiempos en las distintas estapas asi como otras variables tales como ph, desidad, CO2 y grados brix,entre otros durante la elaboracion de cerveza artesanal.

2.1.-Materiales y metodos.

2.1.1.-Material de preparación.

Se utilizara cebada malteado de 6 hileras (hordeum vulgare) , lùpulo (humulus lupulus) variedad Nuguett (α- acido 11-12.5%,β-acidos 3.5-4%, humulonas 22-25%,aceites esenciales 2 mL/100 g); agua potable y la cepa de Saccharomyce cerevisiae CET1987.

2.1.2 material para desarrrollo de automatización.

Figura 1.- placa Arduino.

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Arduino como ya se menciono es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo.

Traba a un voltaje de 3.3V o 5V, cuando se selecciona 3.3v trabaja con 800mA y a 5V con 2A. Cuenta con un micro controlador ATmega328y un conector mini USB.

Fig.2 modulo XBee serie 1 Xbee serie 1.

Zigbee es un protocolo de comunicaciones inalambricos basado en el estándar de comunicaciones para

redes inalámbricas IEEE_802.15.4. Zigbee permite que los

dispositivos electronicos de bajo consumo

puedan realizar sus comunicaciones

inalámbricas. Es especialmente útil para redes de sensores en entornos industriales, medicos y , sobre todo, domóticos.

Las comunicaciones Zigbee se realizan en la banda libre de 2.4GHz. el alcance normal con antena dipolo en linea vista es de aproximadamente de 100m y en interiores de unos 30m. la velocidad de transmisión de datos de una red Zigbee es de hasta 256kbps.

El módulo requiere una alimentacion desde 2.8 a 3.4 V, la conexión a tierra y las lineas de transmisión de datos por medio del UART (TXD y RXD) para comunicarse con un microcontrolador, o directamnte a un puerto serial utilizando algún puerto serial utilizando algún conversor adecuado para los niveles de voltaje.

Sensor de temperatura para maceracion y coccion.

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Figura 3.-sensor de temperatura.

El transmisor de temperatura por inmersion de la serie TTW esta conectado a una versión Pt100RTD de la serie TE de la marca Dwyer, el cual proporciona lingitudes de inserccion de hasta 45.7cm (18”). Genera una señal de 4 a 20 mA. Tiene un rango de entrada de temperatura de -200 a 530 ºC, tiene de hilos d esalida de 4 a 20 mA. Precision de ± 0.2% de escala completa y un tiempo de respuesta < 100 ms y requiere 12 a 35 VCC. Sensores de teperatura para la fermentación.

El DT302,transmisor de desidad y concentración, es un instrumento desarrollado por Smart para la medición continua y en linea de la densidad, además de la concentración de líquidos, directamente en los procesos industriales.

El DT302 utiliza el principio de medición de presión difetencial hidrostática(d=Δp/g.h) para calcular la desidad del fluido del proceso. Es un producto patentado que cuenta con una sonda, inmersa en el flujo del proceso, donde se ubican dos sensores de presión y un sensor de temperatura, utilizados para compensar automáticamente cualquier variación del proceso

Figura 4.- sensor de temperatura DT302 Sensor de nivel de agua.

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El sensor ultrasonico BUS M30E2 mide sin contacto al nivel de llenado en presion normal, así como en depósitos y recipentes con una sobrepesión de hasta 6 bar. Gracias a la combinacion de salida de conmutacion y salida analogica, pueden llevarse a cabo simultáneamente una meición de nivel de llenado y una proteccion contra derrame. Unna membrana de PTFE protege el sensor frente a líquidos agresivos.

Medicion

sin contacot de 30mm hasta 1.3m de distancia de detección en

funcionamiento/5m de distanca de detección límite.

Figura 5.-sensor ultrasonico BUS M30E2 Sensor de ph.

El sensor de pH/ORP 2750 proporcionan una salida de lazo de 4 a 20mA de dos alambres para mediciones de PH y ORP, el sensor tiene preamplificacion incorporada, lo cual reduce los costos del sistema al mismo tiempo que garantiza una integridad de la señal hasta 304.8m. cuenta con una salida de comunicación de serie ASCII, nivel TTL 9600 b/s, una alimetacion de 5Vcc, ±1% regulada, 3mAmáx.

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Figura 6.- sensor pH /ORP 2750 el rango del sensor es de 0ºC a 85ºC en temperatura, tiene un tiempo de respuesta de <6 para 95% de cambio y una precision de ± 0.03.

Sensor CO2.

Figura 7. conexiones de sensor de CO2 La recupercion del dioxido de carbono presente en los gases emitidos del recipiente de fermentacion en un proceso de gran importancia en la produccion de cerveza, ya que reprorta numerosas ventajas en la eficiencia y recursos.

Steven Pauwels, maestro cervecero de Boulevard Brewing Company, es consiente de la importancia de dar a los consumidores la efervescencia justa para sus diversos productos, de modo que la ceveza supervisa

los niveles de C02 disueltos para controlar la

carbonatación y garantizar una correcta dosificacion.

El sensor InPro5500i emplea la conductividad térmica (TC) para la determinación de la presión de CO2 parcial. La medicion se consigue midiendo la conductividad térmica del gas presente en la camara de medición, separada de la corriente del líquido por una membrana permeable al gas. El principio del TC es inmune a la presencia de los gases subyacentes, lo que comporta un alto grado de selectividad de CO2.

2.1.3Material para la produccion. electrovalvulas, motores, agitador, mangueras, vasos de presipitacion de 100 a 500mL, probetas de 500mL, tres tanques con capacida de 20 litros.

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2.2 produccion de cerveza artesanal y su sistema de control.

La maceracion se realizara en dos diferentes condiciones, la primera a temperatura de 6870ºC por 1 hora y la segunda por 30 minutos a temperatura entre 72-74ºc. durante la maceracion se produce la formacion de azucares (55-62.5ºC) en tiempos de 5 a 20 minutos, formacion de dextrinas (67-72.5ºC) en tiempos de 5 y 30 minutos y conversion entre 70-74ºC; la que sirve para completar todas las actividades enzimaticas, con una duracion maxima de 30 minutos. La estabilizacion se realiza en 74-77.5 ºC

con

inactivacion total de las enzimas en tiempos de 5 a 10 minutos.

Gran parte de las proteinas que se solubilizan en la maceracion se retiran por coagulación, en la misma maceración o durante la ebullición del mosto.

En la etapa de cocción se empleara un tiempo de 110 minutos. Fodor (1998) recomienda no excederse de los 75 minutos y Carbajal (2005) recomienda un tiempo de cocción de la mezcla malta-lúpulo de 2 horas con 30 minutos.

En la fermentación el porcentaje fermentable de los azúcares simples puede llegar al 100%.

Otros compuestos con azúcares más complejos como la malta, no son del todo fermentables, así como las materias proteínicas pueden ocasionar problemas en la fermentación provocando turbidez en la cerveza.

La cerveza obtenida se madura por una semana a temperaturas de refrigeración entre 3 a 5 ºC. En ciertos casos se suele emplear dos etapas reposo y acabado y durante el reposo se hace una segunda fermentación. En el paso de reposo a acabado la temperatura es de 2 a 3ºC y en acabado se puede enfriar a 1ºC, proceso que puede durar 2 a 3 meses.

Los objetivos de la maduración son acumular o almacenar cerveza, dejar sedimentar en forma natural la materia amorfa y la levadura que aún tiene la cerveza, refinación del sabor por eliminación de las sustancias volátiles que causan el sabor verde y separación por precipitación de los compuestos que se forman al ser enfriada la cerveza.

2.2.1 adquisición y transmisión de datos.

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para el control del proceso utilizamos la tarjeta arduino uno, en el cual, se desarolló el código,en el que establece los parámetros que los distintos sensores deberan de tener.

Para medir el nivel en los distintos tanques del proceso como lo son maceración y cocción se empleará sensores de nivel los cuales emitirán y captaran los pulsos que permitirán determinar el nivel de líquido que hay en los tanques.

Para la temperatura se emplearan sensores de temperatura que sean capaces de medir la temperatura en liquidos que rebasen mas de 100 ºC. La medición de la temperatura será en las etapas de maceración, en la placa de arduino establecemos los limites

que esta etapa requiere,estableciendo que si se tiene una

temperatura mayor a 76 ºC se activara un control PID. Para la medición de la temperatura en la etapa de fermentación tendra ciertas condiciones de operación en la cual no debera ser mayor a los 16ºC. en esta etapa tambien se realiza la medición de niveles de pH y de CO2.

Así mismo tambien se uso timers ya que dicho proceso requiere que ciertas acciones se realicen en determinados tiempos. para empezar la maceración se implemento un timer el cual permite establecer el tiempo que esta etapa requiere que sea implementada,así como el control del agitador que se apagara al momento de terminar dicha tarea, y encendera la bomba que llenara el tanque de cocción.

En la etapa de cocción tambien se requiere de la implentacion de timer ya que en esta etapa se debera de agregar el lúpulo en disitintos momentos de la cocción, la primer parte del lúpulo se agregará a los 75 minutos, esto le dará a la cerveza la aroma, despues a los 15 minutos se agrgará la seguda parte que le da el sabor y por ultimo despues de 90 minutos se agrega la ultima parte la cual le da amargor a la cerveza.estos parámetros se establecen en la placa de arduino.

Para transmitir esta serie de datos a un módulo XBee de forma inalambrica se utilizará DigiMesh

el cual

implementa un protocolo

propietario de Digi que permite la

configuración de redes de tipo malla de forma rápda y fácil, a través de comandos.

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con DigiMesh sólo existe un tipo de nodo, todos pueden encaminar

datos e

entercamibiarinformación. DigiMesh establece la sincronización de tiempo en los nodos por un nombramiento y un proceso de eleccción, permitiendo a la red

funcionar

autómaticamente.

Para ello se utilizo el protocolo de interface API, a traves de este protocolo se permite extender el nivel al que una aplicación pueda actuar de acuerdo a la capacidad de red del módulo.

En el modo API todos los datos entran y dejan los módulos UART son contenidos en tramas que definen las operaciones o eventos dentro del módulo.

Define un valor, que nos pemite identificar el inicio de la cadena de datos, para ello de empleo el byte 0x7E. después indicamos , por medio de los mismos valores hexadecimales dos bytes correspondientes a la cantidad de valores que se enviarán después de estos.

Luego, indicamos un valor que permite etiquetar el tipo de valor que estamos transmitiendo, para poder indicar si los datos enviados pueden ser o no, los mismos valores que se enviarán. luego de estos bytes se agregan los de enviar, y por último un byte que permite confirmar la transmisión de datos, denominado checksum. el cual calcula sumando todo los bytes,excluyendo los tres primeros,y luego a este valor obtenido, se toman solo las dos últimas cifras, y se le restan al byte 0xFF. La adquisición de los datos se realizó a través de las líneas de entrada habilitadas de los módulos de RF con un voltaje de referencia máximo de 3.3 Vdc., para lograrlo se efectuó el acondicionamiento de las señales

de los sensores con el fin de proporcionar la

información de una manera adecuada para ser transmitida.

Las muestras tomadas por los sensores y emitidas por los módulos de RF son recibidas por medio de un equipo coordinador el cual, por medio de comunicación serie envía datos hacia un ordenador para adquirir la señal por medio de LabVIEW siendo procesada y representada en una interfaz.

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Es importante señalar que la información tiene un formato hexadecimal y la longitud de la trama varía de acuerdo al muestreo digital o analógico que se utilice de acuerdo a las características de cada sensor.

3.-CONCLUSIÓN. Con la realizacion de este trabajo pudimos conocer el proceso artesanal de la cerveza, como se elabora de forma tradicional y mediante la aplicación de tecnologia optimizamos el proceso y mejoramos el valor agragado, todo esto mediante el uso de protocolos de comunicación y sofware que nos permiten lograr una mayor calidad y eficiencia en el proceso.

4.-REFERENCIAS. http://www.digi.com/products/wireless-wired-embedded-solutions/zigbee-rfmodules/point-multipoint-rfmodules/xbee-series1-module#specs www.olimex.cl/pdf/Wireless/ZigBee/XBee-Guia_Usuario.pdf http://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/313301/313301_ee.htMhttp://www.dwyerinst.com/Products/ http://www.balluff.com/balluff/MMX/es/products/overview-fill-level-detection.jsp http://www.gfps.com/appgate/ecat/common_flow/10000W/MX/es/109620/109630/110170/ 99580/product.html#tabDetails http://mx.mt.com/mx/es/home/products/Process-Analytics.tabs.publications.html http://mx.mt.com/mx/es/home/products/Process-Analytics.html Gutiérrez, A.; Elizondo, A.; Días, A. 2002. Cervezas Artesanales: características fisicoquímicas y microbiológicas-comparación con cervezas industriales. Industrialización de Alimentos. Disponible en: http://www4.inti.gov.ar/GD/4jornadas2002/pdf/ceial-022.pdf

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2015 ENSAYO: LA COMUNICACIÓN CIENTÍFICA COMO UN PROCESO SOCIAL Y CULTURAL. Pedro Alejandro Santana Villegas, ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano, Agosto – Diciembre, 2015/Vol. 2015, Número 4 Edición Semestral Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 91 – 97

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ENSAYO: LA COMUNICACIÓN CIENTÍFICA COMO UN PROCESO SOCIAL Y CULTURAL. Pedro Alejandro Santana-Villegas1

Resumen.

En el presente trabajo se muestra primeramente el concepto e importancia de la comunicación científica que surge del proceso de comunicación, cuyo objetivo es la transmisión de la información de los resultados de una investigación científica. Se menciona a los principales actores responsables de transmitir este conocimiento, los cuales son los investigadores científicos y se señala por qué se considera a la comunicación científica como un proceso social y cultural. Se enumeran las principales características de este tipo de comunicación, así como las recomendaciones principales sugeridas para que se dé una comunicación ética.

Ensayo.

Antes de comentar acerca de la comunicación científica es necesario mencionar el proceso de comunicación, ya que el entendimiento de todas las sociedades humanas es gracias a ella. La comunicación consiste en un acto mediante el cual un individuo establece con otro u otros un contacto que le permite transmitirles una información. Para que la comunicación se produzca se necesita un código, es decir, un conjunto limitado y moderadamente extenso de signos que se combinan mediante ciertas reglas conocidas por quien envía el mensaje, el cual es llamado emisor, y quien lo recibe, a quien se le conoce como receptor (Castillo, 2001). Es decir, debe haber una participación en ambos sentidos para que la comunicación sea efectiva, además de que si existe una nueva información de un producto de la ciencia que no llega a sus destinatarios, no podemos decir que se trata de información hasta que se divulgue.

En lo que respecta a la comunicación científica, hasta el estudio o investigación más interesante o importante tiene poco valor si no se difunde o se transmite a través de un medio de comunicación, ya que los resultados son de gran utilidad a otros para aumentar el conocimiento del tema y es una de las responsabilidades del investigador científico.

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Sosa, et al. (2004) afirma que existen muchas formas de comunicación en la ciencia, la primera y la más evidente es la oral, ya que se considera la más importante y antigua de la humanidad. En reuniones y congresos los científicos entran en contacto directo con sus pares y someten sus resultados, ideas y especulaciones a sus colegas, lo cual es importante para la ciencia por dos motivos: el primero, precisa tener la certeza de lo que está proponiendo o enunciando es correcto y aceptable, para que puedan ser seguidos sus pasos, en segundo, hacer ciencia es un proceso eminentemente social, la sociabilización del conocimiento envuelve factores tales como; reconocimiento por los pares, ascensión en la escala científica, recompensa por el trabajo realizado. Es importante, además de comunicarse los resultados entre la comunidad científica, que también se tome en cuenta a universidades y otras instituciones de educación para la difusión de sus resultados, además de cualquier persona que se encuentre realmente interesado en las investigaciones expuestas.

De acuerdo a Figueiredo (2005), la comunicación científica refleja la red de productores, intermediarios y usuarios de información científica y técnica. Abarca todo tipo de documentos técnicos y científicos, entre los cuales se destacan las revistas científicas, además de que permiten la gestión de conocimiento sobre la comunicación científica a partir de la información registrada en las bases de datos de la producción científica. Esto quiere decir que la información obtenida de la producción de un texto técnico o científico debe ser dada a conocer, transmitirse de alguna manera para que esto beneficie a la comunidad científica.

Históricamente la comunicación de los resultados de la investigación científica y humanística en una publicación arbitrada, daba el sello distintivo a la comunicación científica, no obstante dichos resultados también se han comunicado en muchas otras formas; incluyendo ponencias de conferencias, informes técnicos, capítulos de libros, patentes y comunicación directa entre pares, entre otras formas; recientemente, los modelos de la comunicación científica han sido actualizados para incluir el acceso a publicaciones en línea, videoconferencias, listas de discusión, tableros de noticias, correo electrónico y acceso a documentos electrónicos (Sosa et al., 2004).

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Según Uribarri (2005), la comunicación científica es un proceso social y cultural en la cual se ha instalado una modalidad según la cual el intercambio entre emisores y receptores del mensaje queda nivelada por la condición de usuarios con nuevas pautas de mediatización, pero con un intercambio interactivo dialógico en tiempo real y un nuevo espacio: el cyber, que nos permite movernos entre las demarcaciones de lo local y lo global de manera simultánea, de modo tal que los procesos de producción científica tienen una alta movilidad geográfica. Esto quiere decir que la comunicación científica no está limitada a cierto momento y lugar, además de que su intercambio es muy rápido debido a las tecnologías de la información, principalmente el internet, el cual es uno de los principales medios de comunicación hoy en día.

La comunicación científica se puede producir a través de una comunicación informal, que se produce de manera más o menos directa entre los investigadores, sin que esté sustentada por ningún medio institucionalizado de comunicación científica, por ejemplo a través de prepublicaciones o workings papers, y a través de la comunicación formal, más estable, dada por canales institucionalizados. La comunicación informal, produce poca difusión de la información, aunque no por ello deja de ser útil. Sin embargo la comunicación formal es la vía básica que la ciencia utiliza para producir y diseminar la información a través de cauces preestablecidos (Castillo, 2001).

El flujo tradicional de la comunicación científica inicia primeramente en la redacción, pasando después por la revisión de la información generada, siguiendo con la publicación del documento, así como la indización y, finalmente, la diseminación. Este proceso es secuencial y está enfocado en los números de las revistas. El flujo de la comunicación científica en el ambiente electrónico, es como en la tradicional, lo único que cambia es el medio a través del cual se transmite: el internet, no es secuencial y existe una convergencia de autores, revisores, editores y usuarios, además de que su principal ventaja es que es de accesibilidad inmediata y de acceso abierto (Figueiredo, 2005).

Características de la comunicación científica.

Como lo menciona Carpio (s.f.), las principales características de la comunicación científica son las siguientes:

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a) Los informes de investigación se preparan con distintos propósitos y para diferentes lectores. Es importante tener esto presente, debido a que el investigador al redactar puede hacer uso excesivo de palabras técnicas o muy rebuscadas y en ocasiones puede llegar a perder al lector, más que captar su atención y motivación para continuar leyendo el informe. b) Además de comunicar la estrategia y los resultados de la investigación, también nos permiten comprobar que el estudiante posee los conocimientos y la capacidad para realizar trabajos empíricos, por lo que son extensos. c) Los artículos que se elaboran para publicarse en revistas suelen ser breves, debido al espacio tan limitado de las revistas. Esto limita al autor o autores pero también contribuye a no extender demasiado el tema, logrando que el lector investigue más y tenga diversos puntos de vista del asunto de interés. d) Los informes y presentaciones orales en conferencias académicas, constituyen otro medio dar a conocer los resultados de un estudio. Con ello es posible que los interesados establezcan un diálogo con los oradores teniendo un contacto directo y aclarando las dudas de propia voz del investigador. e) Existen distintos tipos de informes de investigación, pero aunque son diferentes, son similares en cuanto a su forma general y a su contenido. f) Las diferencias entre los múltiples informes, principalmente residen en la cantidad de detalles incluidos por el autor y el énfasis que se otorga a cada una de las partes que lo constituyen.

Ética en la comunicación científica.

De acuerdo a Ahrweiler (1995), es responsabilidad de los investigadores difundir únicamente aquellos resultados que han sido comprobados y validados, además de que deben poseer una ética personal y profesional antes de abordar propiamente una ética científica. Para que se dé esta comunicación ética existen unas recomendaciones que efectúa el Comité de Ética para las Ciencias, las cuales son las siguientes: 1. Difundirá los medios de comunicación el trabajo de los investigadores científicos, con el objetivo de tener la capacidad de transmitir no sólo los eventuales resultados

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de la investigación pero también la evolución del avance científico: análisis de los procesos, tiempo necesario para la verificación de resultados, etc. Esto es algo muy importante, pero que no se realiza en algunas ocasiones, principalmente los resultados eventuales de la investigación que normalmente no se dan a conocer y que deben compartirse de igual manera, ya que forman parte del proceso que conlleva a los resultados finales.

2. Corresponde a los investigadores científicos el hacer un esfuerzo de comunicación y de divulgación que permita establecer una confianza mutua con los medios de comunicación. Esto no se da en la realidad, los investigadores siempre se encuentran en su lugar de trabajo, en algunas ocasiones aislados, centrados en la investigación que están realizando y normalmente no se preocupan por tener relación y establecer confianza con los mediadores de la comunicación, muchas veces hasta se pierde el interés de las otras partes. compete 3. Recordar a los científicos que ellos son los primeros implicados y los primeros responsables del respeto a las reglas de la comunicación científica. Si ellos no lo entienden, entonces el proceso de comunicación no se dará como debe ser, ya que son los emisores, es decir de donde nacerá la información para iniciar el proceso y dar a conocer los resultados de su investigación.

4. Incentivar a las instancias implicadas en la evaluación de los organismos científicos para que den prioridad al criterio de calidad de las publicaciones en vez de la cantidad. La calidad en algunas investigaciones es muy pobre, como se menciona, los criterios de evaluación de las publicaciones deben tener estándares muy altos, debido a la importancia de los resultados de las investigaciones que se estén concluyendo.

5. Resaltar la necesidad de un esfuerzo para mejorar la cultura científica: a) De los jóvenes, insertando en la enseñanza de las ciencias su perspectiva histórica, social y cultural. Es en ellos donde más se debe centrar la atención, ya que es necesario que más jóvenes se interesen en la ciencia y es trabajo de los docentes despertar este interés, proponiendo actividades que le permitan estar en contacto con directo e interactivo con todos estos lugares, los cuales, como se menciona, deben

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estar a la vanguardia y con calidad en sus instalaciones para que la estancia sea más placentera. b) Del público, teniendo en cuenta la demanda creciente de cultura científica y reforzando el papel que desempeñan las asociaciones de científicos que constituyen un vínculo privilegiado entre la comunidad científica, los periodistas y el público. El público es uno de los principales actores y críticos que juegan un papel muy importante, ya que a través de ellos se hace la mayor crítica y se distribuye la información y por consiguiente el flujo de la comunicación de las investigaciones en el exterior.

6. Contemplar la posibilidad de creación de un diploma universitario de posgrado en comunicación científica. Esto puede ayudar a homogenizar el proceso de comunicación científica que hemos mencionado, es decir, a través de él se podrían establecer las bases o la metodología a seguir para llevar a cabo esta comunicación tomando en cuenta todo lo que se ha comentado acerca de la responsabilidad y compromiso de los científicos y de las instituciones o instancias implicadas en la evaluación de la calidad de los resultados de la investigación científica, unificando criterios y pasos a seguir para dar a conocer los resultados mencionados.

7. Apoyar la edición de revistas científicas en cualquier lengua, para especialistas y público conocedor.

8. Promover el debate sobre la política de difusión científica.

Para concluir podemos mencionar que la comunicación científica es un proceso social y cultural que se puede dar de muchas maneras, tanto de manera formal a través de ponencias de conferencias, informes, libros, etc. así como de manera informal entre los investigadores, sin un sustento a través de un medio de comunicación institucionalizado. Se hace notar la importancia de los responsables de esta transmisión de conocimientos, los cuales son los investigadores científicos, quienes deben poseer una ética personal y profesional para dar a conocer únicamente resultados que previamente hayan sido comprobados y por consiguiente validados, todo ello siguiendo unas reglas profesionales para que la comunicación científica sea difundida.

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BIBLIOGRAFÍA.

Ahrweiler, H. (1995). Una ética para la comunicación científica. Consultado el 10 de enero de 2016, en: http://quark.prbb.org/1/qk0102.htm.

Carpio, A. (s.f.). La comunicación científica. [diapositiva]. 30 diapositivas.

Castillo, L. (2001). Introducción a la información científica y técnica. Recuperado el 9 de enero de 2016, de www.uv.es/macas/4.pdf.

Figueiredo, R. (2005). Comunicación científica en América Latina. [diapositiva]. II Seminario Internacional “Indización de revistas científicas”, Lima. 30 diapositivas.

Sosa, M. y Soria, V. (2004). La comunicación científica a través de los e-print. Foro Internacional Sobre Tecnologías de Información, Interfaces 2004, Colima (México), 22-26 nov. http://eprints.rclis.org/6768.

Uribarri, I. (2005). La comunicación científica en la sociedad de la información.

Consultado el 10 de enero de 2016, en: www.itaes.org.ar/biblioteca/comunicacioncientifica.pdf.

Pedro Alejandro Santana Villegas.

Docente del Instituto Tecnológico de Los Mochis Blvd. Juan de Dios Bátiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa. Estudiante de Doctorado en Innovación Educativa del Instituto Tecnológico Superior de Los Mochis, Marcial Ordoñez #71 Ote. Col. Bienestar, Los Mochis, Sinaloa, México.

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2015 ENSAYO: IMPORTANCIA DE LA CAPACIDAD DE CARGA DE UN TERRENO, Y DE SU ANÁLISIS DE ASENTAMIENTOS, EN LA CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS DE VARIOS NIVELES. Carlos Enrique Fong, ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano, Agosto – Diciembre, 2015/Vol. 2015, Número 4 Edición Semestral Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 99 – 104

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ENSAYO: IMPORTANCIA DE LA CAPACIDAD DE CARGA DE UN TERRENO, Y DE SU ANÁLISIS DE ASENTAMIENTOS, EN LA CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS DE VARIOS NIVELES. M. C. Carlos Enrique-Fong.

Docente adscrito al Departamento de Arquitectura en el Instituto Tecnológico de Los Mochis, Blvd Juan de Dios Batiz Paredes y Calle 20 de Noviembre s/n, c.p. 81259, Los Mochis, Sinaloa. Correo: fonglopez19@hotmail.com.

INTRODUCCIÓN. En el diseño arquitectónico de edificios de varios niveles, es de suma importancia desde el punto de vista estructural considerar un adecuado diseño de cimentación, que tome en cuenta las características del suelo sobre el cual se va a desplantar la obra.

Para ello, es necesario contar con un análisis de “Mecánica de Suelos” que arroje resultados que determinen los parámetros que tienen que ver con “capacidad de carga del terreno”; y además, no menos importante, es necesario que se realice una determinación de los parámetros que tienen que ver con la obtención de un adecuado “análisis de asentamientos” para las diversas alternativas posibles de diseños de cimentación.

Lo anterior se menciona debido a que es bastante riesgoso que se ignoren los aspectos de mecánica de suelos mencionados en el párrafo anterior.

CONTENIDO TEÓRICO. Uno de los riesgos está relacionado con la “capacidad de carga”; pues si se diseña la cimentación sin considerar la determinación precisa de la capacidad de carga del terreno, puede haber un colapso del mismo al momento en que se ejecute la obra.

Denominándosele a esto, con el nombre de “falla por falta de capacidad de carga”.

Por otro lado, si se llegara a diseñar una cimentación bastante resistente, que sobrepase con mucho a lo requerido por la capacidad de carga del terreno, no habría colapso; pero

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el diseño sería bastante exagerado en dimensionamiento y en armado, de tal manera que resultaría sumamente antieconómico.

Ahora, en lo que respecta al riesgo que se corre al diseñar la cimentación sin un adecuado “análisis de asentamientos”, se debe mencionar que pueden presentarse asentamientos excesivos; o bien, de diferencias muy grandes entre los diversos puntos de la planta de cimentación, que den origen a los llamados “asentamientos diferenciales”, los cuales a su vez, provocan inclinación excesiva de la construcción, dando cabida a “distorsiones angulares”, que vendrían a ser la causa de grandes concentraciones de esfuerzos, que pueden poner en riesgo la estabilidad de la construcción y la vida de los usuarios.

Como se puede ver, en este primer bosquejo en lo que respecta al tema, se comprende la gran trascendencia que éste tiene.

En lo referente a “capacidad de carga del terreno”, su determinación se fundamenta en una combinación de parámetros llamados “ángulo de fricción interna (Φ)” y “esfuerzo de cohesión (c)” del suelo; los cuales se obtienen con pruebas triaxiales de laboratorio, aplicadas a muestras inalteradas.

Después, se deben aplicar una serie de fórmulas implementadas por Terzaghi, para determinar

las capacidades de carga correspondientes a los diversos elementos

estructurales que pueden formar la cimentación; como pueden ser: zapatas aisladas cuadradas, rectangulares o circulares; zapatas corridas; y losas de cimentación.

Posteriormente, en base a las capacidades de carga obtenidas, se deben determinar las diversas alternativas de combinaciones de tipos de elementos estructurales de cimentación que garanticen la no falla del terreno, optando finalmente por la que cumpla óptimamente con este requisito.

Ahora bien; en la realidad, ¿qué es lo que comúnmente se hace?

El estructurista se basa comúnmente en el dato de la capacidad de carga admisible del terreno, y lo aplica indiscriminadamente a todas las diferentes alternativas de elementos estructurales de cimentación, a pesar de que, de acuerdo a la Mecánica de Suelos, esta capacidad de carga puede variar entre los diferentes elementos estructurales, no

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únicamente en función del “ángulo de fricción interna (Φ)” y del “esfuerzo de cohesión (c)” obtenidos por las pruebas triaxiales, sino también en función de “la profundidad” de la excavación, del “ancho” de las zapatas, y del “peso específico” del suelo.

Es indudable que para construcciones pequeñas o medianas, esta práctica funciona bien; pero para construcciones bastante grandes puede ser que se aleje de la realidad. Y ésto, no se debe permitir.

Considerando ahora el hecho que se puede presentar si el estructurista no cumple con basar su diseño además en el “análisis de asentamientos”, el cual es un requisito indispensable por necesidad, entonces se puede llegar a garantizar que la cimentación no falle por capacidad de carga admisible, pero sí se presenten asentamientos diferenciales y distorsiones angulares en perjuicio de la estabilidad y seguridad de la construcción.

Aplicando la Mecánica de Suelos al fenómeno de asentamientos, se puede definir un “asentamiento de terreno” como la variación negativa del nivel al que se encuentra originalmente la planta de cimentación, provocada por esfuerzos inducidos al interior del terreno, hasta profundidades tales en que se encuentren uno o más estratos de suelo altamente compresibles, los cuales se “consolidan” disminuyendo su espesor debido a los esfuerzos inducidos, y que provocan como consecuencia, los asentamientos de cada uno de los puntos del nivel de desplante. O sea, de la superficie.

La aportación de la Mecánica de Suelos al análisis de asentamientos, consiste en determinar los llamados “índices de compresibilidad (Cc)” de los estratos altamente compresibles que pudieran presentarse a diversas profundidades.

Los “índices de compresibilidad (Cc)” se obtienen en el laboratorio de Mecánica de Suelos, sometiendo muestras pequeñas e inalteradas, a las condiciones de carga que corresponden a los esfuerzos inducidos al interior de los estratos compresibles, por las cargas totales aplicadas a la planta de cimentación, y que son resultado del peso total, cargas vivas y de diferente índole que el edificio soportará.

En esta prueba se utiliza un aparato de laboratorio llamado “consolidómetro”.

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Posteriormente, estos índices deben intervenir en las fórmulas utilizadas en el cálculo de asentamientos, considerando los valores de los esfuerzos

inducidos hasta la

profundidad media de los estratos compresibles.

Una vez calculados los asentamientos provocados por la planta de cimentación en puntos distintos de la misma, se deben calcular los asentamientos diferenciales y las distorsiones angulares.

Es muy probable que en esta primer tentativa de propuesta de cimentación se obtengan asentamientos diferenciales y distorsiones angulares bastante elevadas; por lo cual, será necesario probar con otras alternativas de solución así como sean necesarias, hasta optar por la más viable, que garantice tanto funcionalidad como economía.

Se puede presentar la situación de que ninguna alternativa cumpla con nula existencia de asentamientos. Pero si es así, se debe buscar utilizar aquella que provoque asentamientos casi iguales entre los diferentes puntos, para evitar las distorsiones angulares.

CONCLUSIÓN Y PROPUESTA. Debido a la poca o prácticamente nula información bibliográfica al respecto, en los libros de Estructuras de Concreto Reforzado, por la razón obvia de que sus autores se enfocan exclusivamente a los fundamentos y especificaciones de análisis y diseño de este tipo de estructuras, se adolece precisamente de la falta de conocimiento en algunos casos, de la relación que la influencia de la Mecánica de Suelos debe tener en el Diseño Estructural, en lo referente a “Diseño de Cimentaciones”.

Es muy común que el constructor considere como lo mismo una falla por exceder la capacidad de carga de un terreno, y una falla por problema de asentamientos.

Y esto, es debido a la falta de preparación en lo que respecta a la Mecánica de Suelos, que por simple sentido común, concluimos que es una asignatura con un área de conocimientos bastante aplicable que no se debe omitir en lo que a aplicación de la misma se refiere, ya que como una construcción debe estar apoyada en un terreno, es indispensable hacer uso de ella.

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Este análisis me estimuló precisamente a discernir sobre esta problemática de la falta del saber tanto para conocer, como para poder hacer; y lograr algo tan sumamente importante como lo ya explicado.

Indudablemente que en una profesión como la Arquitectura, que se fundamenta en teorías diversas, que tienen que ver con el arte de construir con formas estéticas y adecuadas a la función del edificio que se está diseñando, posiblemente sea muy difícil que una sola persona pueda trabajar tanto en la forma artística de la construcción como en el detallado estructural de la misma.

Pero para ello existe, como en cualquier otra profesión, la posibilidad de auxiliarse multidisciplinariamente con otros profesionistas que los apoyen en los aspectos de Mecánica de Suelos, en el aspecto estructural y en todos los demás detalles inherentes a las instalaciones en los edificios.

Basándonos en todo lo expuesto en el Marco Teórico respecto a la relación existente e ineludible entre las especificaciones que se deben cumplir en un adecuado diseño estructural de la subestructura o cimentación de un edificio de varios niveles, la capacidad de carga admisible del terreno y el análisis de asentamientos del mismo, se concluye que en no pocas ocasiones se puede presentar la omisión de aplicación de esta muy importante relación, originando en el mejor de los casos, fallas leves, como asentamientos mínimos; pero que en el peor de los casos, se podrían presentar fallas por falta de capacidad de carga, y distorsiones angulares bastante grandes, que originen concentraciones de esfuerzos críticos sumamente peligrosos que pongan en riesgo como ya se mencionó anteriormente, tanto la construcción como la vida de los usuarios de la edificación.

Es razonable que esta situación se presente no por falta de preparación del encargado del diseño en el aspecto de especificaciones de diseño estructural, sino por la falta de conocimiento de esta relación ya mencionada.

Es por ello, que es muy importante que a manera de propuesta, se haga ver a los autores de libros de diseño estructural, la necesidad de que se incluya un anexo que mencione todo lo anteriormente expuesto; y de esa manera, no se deje a la simple intuición

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aplicativa al lector, en lo referente a la capacidad de carga y análisis de asentamientos, correspondientes a Mecánica de Suelos.

Es indudable que así como se presenta esta falta de aplicación de relación dialéctica entre diferentes ramas del conocimiento en el aspecto constructivo, también se presenten muchas otras faltas de aplicación de relaciones existentes entre otras ramas que tengan que ver con aspectos de iluminación, instalaciones, funcionalidad, estética, economía, etc.

El presente escrito, tiene como objetivo, servir como un pequeño detonante, para que compañeros docentes de otras diversas áreas puedan contribuir con análisis interesantes que nos lleve a mejorar nuestra labor dentro del proceso enseñanza – aprendizaje.

Bibliografía.

E. Juarez, B. et.al. (2005). Mecánica de suelos. Tomo I: Fundamentos de Mecánica de suelos. Ed. Limusa. México.

E. Juarez, B. et.al. (2005).Mecánica de suelos. Tomo II: Fundamentos de Mecánica de suelos. Ed. Limusa. México.

Jack. C. McCormack. et.al. (2008). Diseño de concreto reforzado. Ed. Alfaomega.

México.

F. Robles F.V. et.al. (2005). Aspectos fundamentales de concreto reforzado. Ed. Limusa. México.

M.C. Carlos Enrique Fong López.

Docente adscrito al Departamento de Arquitectura en el Instituto Tecnológico de Los Mochis, Blvd Juan de Dios Batiz Paredes y Calle 20 de Noviembre s/n, c.p. 81259, Los Mochis, Sinaloa. Correo: fonglopez19@hotmail.com.

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2015 DISEÑO Y VALIDACIÓN DE UNA MÁQUINA AUTOMATIZADA PARA PRUEBA DE RESISTENCIAS ELÉCTRICAS. Dr. Iván Juan Carlos Pérez Olguín, Ing. José Mario Rocha Rubio, M.C. José Agustín Pérez Limón, M.C. Consuelo Catalina Fernández Gaxiola, ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano, Agosto – Diciembre, 2015/Vol. 2015, Número 4 Edición Semestral Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 106 – 119

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DISEÑO Y VALIDACIÓN DE UNA MÁQUINA AUTOMATIZADA PARA PRUEBA DE RESISTENCIAS ELÉCTRICAS. Dr. Iván Juan Carlos Pérez-Olguín1; Ing. José Mario Rocha-Rubio2; M.C. José Agustín Pérez Limón3; M.C. Consuelo Catalina Fernández-Gaxiola4 1,4

Universidad Tecnológica de Ciudad Juárez Avenida Universidad Tecnológica # 3051, Colonia Lote Bravo II Ciudad Juárez, Chihuahua, CP. 32695. ivan_perez@utcj.edu.mx 2 Manufacturing Service and Automation, Inc. El Paso, Texas, USA. 3 Instituto Tecnológico de Los Mochis Blvd. Bátiz y 20 de Noviembre Los Mochis, Sinaloa, CP. 81200.

Resumen: En este artículo se presenta el diseño de una máquina automatizada para prueba de resistencias eléctricas capaz de probar 2500 piezas por hora y 30 números de parte, la metodología utilizada para el diseño de la máquina, la selección de los componentes necesarios para cumplir los requerimientos específicos del cliente, teniendo especial atención en la selección del equipo de medición de resistencias, el cual es capaz de tomar lecturas utilizando el método de medición de 4-Cables de Kelvin; asimismo una vez que la máquina fue ensamblada, se presenta un análisis estadístico del equipo utilizando intervalos de confianza para determinar la proporción de detección de piezas conformantes / no conformantes con un nivel de confianza del 99% y un estudio de capacidad para los valores de las resistencias utilizando los límites de especificación inferior y superior definidos por el cliente.

Palabras claves: Ingeniería de procesos, diseño de equipo, intervalo de confianza, estudio de capacidad.

Keywords: process engineering, equipment design, confidence interval, capability study.

1. INTRODUCCIÓN.

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Dentro de las operaciones industriales es responsabilidad de la ingeniería de procesos la implementación de sistemas o procesos productivos que optimicen una actividad industrial, cuando el departamento de producción, calidad o ingeniería de producto necesitan modificar o implementar un nuevo producto, sistema o proceso se solicita al departamento de ingeniería de procesos el desarrollo del mismo, en el caso del desarrollo de equipo la decisión se basa, fundamentalmente, en una de las siguientes alternativas: 

Adquirir un equipo con las características requeridas.



Reutilizar un equipo disponible en la empresa.



Desarrollar un equipo nuevo que cumpla con las características requeridas.

El propósito de este artículo es mostrar un ejemplo práctico del desarrollo de una máquina automatizada para prueba de resistencias eléctricas producidas en una industria maquiladora del ámbito automotriz en Ciudad Juárez, Chihuahua, México y su posterior validación estadística mediante un intervalo de confianza para determinar la cantidad de piezas conformantes / no conformantes no detectadas. Teniendo la responsabilidad de desarrollar esta máquina la empresa Manufacturing Service and Automation, Inc. 2. METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE LA MÁQUINA. Para el diseño del equipo se utilizó la ingeniería concurrente, la cual es una filosofía orientada a integrar sistemáticamente y en forma simultánea el diseño de productos y procesos, con la finalidad de que todos los elementos sean considerados desde un principio, Mataix (1986). Esta técnica es la guía en cada una de las fases de diseño, como lo son el diseño conceptual, el diseño funcional, así como el diseño detallado con el objetivo de cumplir todos los requerimientos del cliente.

2.1.Diseño conceptual y funcional.

En esta fase se establecen claramente las necesidades que se plantea cubrir con el equipo, a partir de estas necesidades se generan las especificaciones requeridas y deseadas, propuestas por el cliente y el ingeniero de producto, entendiéndose por especificaciones requeridas como aquellas sin las cuales la máquina pierde su objetivo; y por

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especificaciones deseadas por aquellas que sin ser estrictamente necesarias mejorarían algunos de los aspectos de la máquina, Niebles y Quesada (2009).

Las características requeridas por el cliente para el desarrollo de este equipo fueron: 

Capacidad para probar 2500 piezas por hora.



Flexibilidad para probar 30 números de parte distintos.



Efectividad de detección de piezas conformantes / no conformantes igual o mayor al 99% de nivel de confianza.



Estudio de capacidad para el proceso de producción de resistencias eléctricas (supuesto Cpk  1.33).

Con un tamaño de muestra de 300 piezas por cada número de parte, en la Figura 1 se muestra un bosquejo básico del funcionamiento de la máquina automatizada para prueba de resistencias eléctricas.

Panel de Control

Contenedores de Dispositivos Probados

Tolva

Alimentador

Dispositivo de Prueba Eléctrica

Figura 1. Diagrama de bloques del funcionamiento de la máquina de pruebas.

Debido a que el cliente requiere un equipo con flexibilidad para probar 30 números de parte, con variaciones del valor de la resistencia y dimensionales entre ellos, el dispositivo de prueba eléctrica tendrá la capacidad de adaptarse a diferentes herramientas, con un tiempo de cambio de herramientas menor a 10 minutos, por tanto estas herramientas deberán estar acopladas en dados los cuales tendrán las mismas dimensiones de tal forma que los ajustes de fijación de estos componentes con la máquina de prueba eléctrica puedan hacerse solamente con máximo dos herramientas manuales. En la Figura 2 se puede observar una imagen del tipo de resistencia que será probada.

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Figura 2. Resistencia eléctrica.

3. COMPONENTES DE LA MÁQUINA DE PRUEBA. A continuación se enlistan los componentes utilizados para el ensamble de la máquina automatizada para prueba de resistencias eléctricas, con excepción del equipo de medición que es considerado en la sección 4: 3.1. Controles eléctricos y neumáticos. 

Botón de encendido; este dispositivo es utilizado para energizar la máquina e iniciar el proceso de prueba eléctrica.



Botón de paro; se utiliza cuando es necesario reiniciar el ciclo de prueba o para detener la sección de prueba debido a un paro de proceso.



Regulador y botón de encendido de la tolva de alimentación; dispositivo que enciende la tolva y regula la intensidad de la vibración.



Válvula de seguridad del aire; controla la entrada y salida del aire en el sistema neumático.



Caja de control; dispositivo que protege el PLC y todas las conexiones eléctricas importantes para el funcionamiento de la máquina de prueba.



Pantalla táctil; dispositivo de entrada y salida de datos utilizada para el despliegue de la información y para el control de la secuencia de mantenimiento.

3.2. Elementos mecánicos y eléctricos. 

Tolva de alimentación; este elemento es el responsable de alimentar las resistencias a la máquina de tal forma que entren de manera ordenada.



Alimentador; este componente dirige las resistencias a los actuadores neumáticos para su prueba.

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

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Torreta; nos presenta ayudas visuales que indicarán operación, alto parcial, paro de emergencia o falla en el proceso.



Panel de control; pantalla que despliega datos de producción y de mantenimiento.



LVDT; elemento que confirma que la distancia medida con el localizador de piezas es la correcta para el número de parte que se va a verificar.



Lector de código; dispositivo utilizado para identificar el número de parte que va a ser probado.



Sensores de presencia; dispositivos utilizados para detectar la presencia de la resistencia dentro de la máquina de prueba.

3.3. Elementos neumáticos. 

Actuadores neumáticos; encargados de cargar y descargar la resistencia del área de prueba, mover los probadores eléctricos hacia la resistencia y de la clasificación de las resistencias en los contenedores de dispositivos probados.



Caja seleccionadora; elemento responsable de la captura y la clasificación de las resistencias dependiendo del resultado de la prueba eléctrica.



Manifold de válvulas; componente que alimenta el aire a las electroválvulas.



Generador de vacío; dispositivo que genera el vacío para el funcionamiento del cargador o transportador de las resistencias.



Unidad de mantenimiento; se encarga de filtrar las impurezas, lubricar el equipo y regular la presión del aire.

3.4. Elementos de seguridad. 

Botón de paro de emergencia; se utiliza para hacer un alto total de la máquina.



Guardas de seguridad; dispositivo que previene que el operador entre en contacto con los dispositivos no periféricos de la máquina.

4. SELECCIÓN DEL EQUIPO DE MEDICIÓN. El instrumento de medición seleccionado para las lecturas de las resistencias eléctricas fue el Micro-Óhmetro TEGAM modelo 1750 que provee lecturas de resistencia

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comprendidas entre 100 nΩ – 23MΩ con una capacidad de 100 lecturas por segundo, como se puede observar el instrumento de medición cumple fácilmente las 2500 piezas por hora requeridas por el cliente, lo cual garantiza que este dispositivo no sea un impedimento para cumplir el objetivo de piezas probadas.

Figura 3. Micro-Óhmetro TEGAM. 4.1. Técnica de medición de 4-Cables de Kelvin.

Otra de las razones para la selección del Micro-Óhmetro TEGAM modelo 1750 radica en su capacidad para ejecutar la lectura utilizando la técnica de medición de 4-Cables de Kelvin, esta técnica de medición provee una mayor confiabilidad que los métodos de dos cables, utilizados por los óhmetros manuales, cuando el equipo de medición se encuentra relativamente alejado de las piezas a medir y donde la resistencia de los cables de conexión pueden afectar negativamente los resultados de las pruebas eléctricas. La Figura 4 muestra un circuito eléctrico básico para medir la resistencia utilizando un óhmetro de dos cables.

Figura 4. Método de medición de dos cables.

Rtotal  Rcable  R pieza  Rcable

(1)

Como puede ser fácilmente observable en la Ecuación (1) los cables adicionan un pequeño valor de resistencia la cual aumenta, cuando la longitud del cable aumenta, sin embargo a pesar de que este incremento en la resistencia no es muy alto si es suficiente para aumentar el error en la medición. Una forma de reducir este error consiste en utilizar tanto un voltímetro como un amperímetro para efectuar la medición (Figura 5), colocando

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el voltímetro cercano al amperímetro de tal modo que la caída de la tensión de los cables no pueda ser leída por el voltímetro y la resistencia externa adicional creada al conectar el instrumento de medición adicional no impacte en la precisión de la medición, para mayor información acerca del método de 4-Cables de Kelvin y esquemáticos más detallados contactar la pagina web de www.amperis.com.

Figura 5. Método de 4-cables de Kelvin.

5. MÁQUINA ENSAMBLADA Y PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO. En la Figura 6 se puede observar la máquina automatizada para prueba de resistencias eléctricas ensamblada con sus secciones principales, asimismo se plantea de una manera sencilla el funcionamiento de la misma, la operación mecánica, eléctrica y la operación básica.

5.1. Operación mecánica y eléctrica Debido a las características de diseño y para poder cumplir con la cantidad de piezas requeridas por hora la máquina automatizada para prueba de resistencias eléctricas consta de actuadores neumáticos; encargados de transportar, probar eléctricamente, seleccionar y descargar las resistencias en los contenedores de material. Asimismo la máquina consta de un lector de códigos de barra que permiten identificar el operador y el número de lote que se va a procesar, también tiene una tolva alimentadora que descarga las resistencias en los actuadores neumáticos, además de un PLC responsable de registrar los valores obtenidos en cada una de las pruebas y de hacer la selección del tipo de resistencia para clasificarlo en una caja seleccionadora (buenas, abiertas, altas y bajas) ; también cuenta con un LDVT que se encarga de confirmar que la distancia medida con el localizador de piezas es la correcta para el modelo que se va a correr.

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5.2. Operación básica Para poder probar un número de parte en específico es necesario ajustar la tolva de alimentación a las dimensiones propias de la resistencia eléctrica, este ajuste se hace manualmente siguiendo las indicaciones del panel de control y utilizando el código de barras de la pieza a producir con lo cual el lector láser relacionará la información con la base de datos interna, posteriormente se hace el cambio de dimensión para centrar los actuadores neumáticos de carga y descarga así como el tubo de alimentación, una vez centrados los actuadores se procede a introducir aire en el sistema neumático, se enciende la tolva para cargar el alimentador y se procede a presionar el interruptor de encendido. Con ello los actuadores realizarán la prueba de resistencia eléctrica automáticamente y las clasificarán en los contenedores de dispositivos probados.

Figura 6. Máquina automatizada para prueba de resistencias eléctricas.

6. ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LA MÁQUINA DE PRUEBA. Como lo menciona Lind, Marchal y Wathen (2008), entre los aspectos que maneja la estadística inferencial, se encuentra la estimación. En general, la estadística inferencial se encarga del estudio de una muestra tomada de cierta población, y en base a los resultados de ese estudio, se infiere (se generaliza) sobre la población. La estimación, por su parte, se encarga entre otros aspectos de la construcción de intervalos de confianza, que es un conjunto de valores formado a partir de una muestra de modo que exista la posibilidad de que el parámetro poblacional de interés ocurra dentro de dicho conjunto con una

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probabilidad específica, denominada nivel de confianza. En cada intervalo de confianza se proporciona un límite inferior y un límite superior.

Usando adecuadamente la información experimental para construir intervalos de confianza, pueden validarse los resultados de determinado estudio. Para el caso que nos ocupa, validaremos la eficacia del instrumento que estamos experimentando, utilizando la proporción de resistencias conformantes / no conformantes no detectadas adecuadamente por la máquina, es decir, las resistencias que no fueron detectadas adecuadamente por parte del instrumento.

Para ello, se define la proporción muestral como el número de éxitos encontrados en una investigación entre el total de elementos de la muestra: p

X n

(2)

El intervalo de confianza para una proporción se calcula mediante la siguiente expresión: pz

p(1  p) n

(3)

En donde z es un valor que se encuentra en tablas especializadas, en este caso, en tablas de la distribución normal, y cuyo valor dependerá del nivel de confianza deseado para el intervalo de confianza.

En el estudio realizado a la máquina automatizada para prueba de resistencias eléctricas se tomó una muestra de 9,000 resistencias de 30 diferentes números de parte, resultando 39 de ellas no detectadas adecuadamente como conformantes / no conformantes por el instrumento de medición (ver Tabla 1). Esto nos da una proporción muestral de: p

X 39   0.00433 n 9000

(4)

El intervalo de confianza del 99% de nivel de confianza sería:

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0.00433(1  0.00433) 9000 0.00433  0.00178 0.00433  2.58

(5)

0.00255  P  0.00611

Interpretando este resultado de la siguiente manera; si se toma una muestra de tamaño similar y se somete al experimento, puede asegurarse con un 99% de nivel de confianza que la proporción de resistencias no detectadas adecuadamente por el equipo de medición estará entre 0.00255 y 0.00611, tal y como se observó en este experimento.

Sin embargo es importante señalar que este error del instrumento de medición fue provocado por el sistema mecánico y neumático del equipo, los actuadores para determinados números de parte realizan la descarga de forma rápida, lo que impide que los probadores tengan el contacto adecuado con los extremos de la resistencia provocando el rechazo de piezas conformantes, si el tiempo de verificación es aumentado con el consiguiente sacrificio de piezas verificadas por hora la proporción tenderá a bajar.

Tabla 1. Relación entre piezas verificadas y mediciones incorrectas.

Id Muesta Medición Id Muestra Medición Incorrect Incorrecta a 300 0 300 3 R01 R16 300 5 300 0 R02 R17 300 0 300 2 R03 R18 300 4 300 0 R04 R19 300 0 300 5 R05 R20 300 0 300 3 R06 R21 300 2 300 0 R07 R22 300 0 300 0 R08 R23 300 0 300 0 R09 R24 300 0 300 0 R10 R25 300 0 300 0 R11 R26 300 7 300 0 R12 R27 300 0 300 0 R13 R28 300 0 300 8 R14 R29 300 0 300 0 R15 R30

7. ESTUDIO DE CAPACIDAD PARA RESISTENCIAS ELÉCTRICAS. La capacidad de un proceso es la medida de reproducibilidad intrínseca del producto resultante de un proceso y se calcula con el objetivo de predecir en qué grado el proceso cumple con las especificaciones, también apoya a los diseñadores de producto o proceso en

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sus modificaciones, especifica requerimientos de desempeño para un equipo nuevo, selecciona proveedores, reduce la variabilidad de un proceso de manufactura y planea la secuencia de producción cuando existe un efecto en el proceso que interactúa con las tolerancias, Montgomery (2008). Para realizar un estudio de capacidad es necesario que se cumplan los siguientes supuestos: 

El proceso se encuentre bajo control estadístico.



Se colectan suficientes datos durante el estudio para minimizar el error de muestreo de los índices.



Los datos se colectan durante un período suficientemente largo para asegurar que las condiciones del proceso presentes durante el estudio sean representativos de las condiciones actuales y futuras.



El parámetro analizado en el estudio sigue una distribución de probabilidad normal.

El cálculo de la habilidad del proceso, de cumplir con las especificaciones del cliente, se determina mediante el índice de capacidad del proceso y se expresa de la siguiente manera: Cp 

LSE  LIE 6

(6)

Dónde el Cp representa el índice de capacidad del proceso, el LSE representa el límite superior de especificación, estando representado el límite inferior de especificación por LIE y la desviación estándar de los datos individuales, calculado con R/d 2 ó  = S/C4, siendo d2 y C4 constantes de cálculo. Otra medida para la cuantificación del índice de capacidad de proceso es el Cpk, que está definido como el menor valor encontrado entre el Cpu y el Cpl, obteniéndose estos mediante: C pu 

LSE  X 3

,

C pl 

X  LIE 3

(7)

Dónde el Cpu indica la capacidad de proceso teniendo en cuenta únicamente la especificación superior del proceso, Cpu indica la capacidad de proceso teniendo en cuenta únicamente la especificación inferior del proceso y

X

el valor promedio encontrado de los

datos. Pudiendo asumir el Cpk varios valores que los analistas los clasifican entre 1 y 4 según sea la habilidad del proceso para cumplir con las especificaciones, ver Tabla 2: Tabla 2. Clasificación del proceso dependiendo del valor de Cpk.

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C pk

Tipo de

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Decisión

proceso C pk ≥ 1.33

1

Proceso más que adecuado.

1 < C pk < 1.33

2

Adecuado para lo que fue diseñado. Mayor control requerido si el Cpk es cercano a 1.

0.67 < C pk < 1

3

Proceso no adecuado para cumplir con el diseño inicial.

C pk < 0.67

4

Proceso no adecuado para cumplir con el diseño inicial.

En el análisis de la capacidad del proceso se utilizaron 300 resistencias por cada uno de los números de parte, observándose los resultados en la Tabla 3, en base a estos resultados es posible determinar que el proceso de fabricación de la resistencias eléctricas cumple con las características de un proceso tipo 1 para el 76.67% de los números de parte y de un proceso tipo 2 para el 23.33% restante. Sin embargo a pesar de que un proceso tipo 2 es adecuado, la empresa tendrá que implementar controles de inspección (como es el caso de este equipo) que detecten adecuadamente las piezas defectuosas.

Id

Desv.

R01 R02 R03 R04 R05 R06 R07 R08 R09 R10 R11 R12 R13 R14 R15

0.0375 0.0611 0.0393 0.0565 0.0415 0.0511 0.0625 0.0442 0.0297 0.0461 0.0338 0.0598 0.0335 0.0378 0.0416

Tabla 3. Resultados del estudio de capacidad de proceso.

Media T. Cp Cpk Id Desv. Media Ciclo 2.0185 1.10 2.22 1.94 R16 0.0376 1.0477 2.0394 1.00 1.36 1.31 R17 0.0287 1.0497 2.0367 1.10 2.12 2.00 R18 0.0384 1.0610 2.0472 1.00 1.47 1.46 R19 0.0368 1.0571 2.0364 1.10 2.01 1.90 R20 0.0574 1.9990 2.0439 1.00 1.63 1.59 R21 0.0537 1.9980 2.0544 1.00 1.33 1.31 R22 0.0614 2.2313 2.0398 1.10 1.88 1.81 R23 0.0299 2.2321 1.0657 1.10 1.96 1.86 R24 0.0268 1.0707 1.0530 1.00 1.44 1.42 R25 0.0086 1.0612 2.0186 1.30 2.46 2.15 R26 0.0296 1.0588 2.0412 1.00 1.39 1.34 R27 0.0289 1.5044 2.0353 1.20 2.48 2.34 R28 0.0281 1.5035 1.0663 1.10 1.54 1.47 R29 0.0469 1.4993 1.0525 1.10 1.60 1.58 R30 0.0298 1.5018

T. Ciclo 0.90 1.10 1.00 1.00 1.00 0.90 1.00 1.30 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.00 1.20

Cp

Cpk

1.55 2.03 1.52 1.58 1.45 1.55 1.36 2.78 2.20 2.32 1.96 1.73 1.78 1.07 1.68

1.31 1.73 1.40 1.42 1.16 1.23 1.26 2.58 2.15 2.28 1.78 1.67 1.74 1.06 1.66

8. RESULTADOS Y CONCLUSIONES.

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Mediante los resultados obtenidos de los análisis realizados en las secciones 6 y 7 se puede concluir que la máquina automatizada para pruebas de resistencias eléctricas desarrollada, es capaz de cumplir con los requerimientos del cliente siguientes: 

Capacidad para probar 2500 piezas por hora; como se puede observar en la Tabla 3 el tiempo de ciclo mayor, perteneciente a R11 y R23 es de 1.3 segundos lo que equivaldría a 2,769 piezas por hora.



Flexibilidad para probar 30 números de parte distintos; resuelto esto mediante el diseño de herramientas / dados intercambiables ajustables al nido contenedor del dispositivo de prueba eléctrica (ver Figura 6).



Efectividad de detección de piezas conformantes / no conformantes igual o mayor al 99% de nivel de confianza; este planteamiento estadístico fue analizado mediante un intervalo de confianza para una proporción obteniéndose que la proporción de piezas no probadas adecuadamente sería de 0.00255  P  0.00611 . Remarcando que esta proporción tenderá a disminuir si se aumenta el ciclo de operación de la máquina de tal forma que los contactos del instrumento de verificación tengan mayor tiempo de retención con los extremos de las resistencias.



Estudio de capacidad para el proceso de producción de resistencias eléctricas (supuesto Cpk  1.33); con los resultados obtenidos del dispositivo que registra las lecturas de las resistencias eléctricas se concluyó que solamente el 76.67% de los números de parte tienen un Cpk ≥ 1.33 y el 23.33% restante tienen un Cpk<1.33, sin embargo es importante aclarar que este resultado no indica que la máquina de prueba es la responsable de este índice, sino que es precisamente este equipo de medición el que nos da el porcentaje de habilidad de nuestro sistema y el que nos va a permitir descartar piezas defectuosas adecuadamente.

9. REFERENCIAS. 1. Lind, Marchal, Wathen (2008), Estadística aplicada a los negocios y la economía, Decimotercera Edición, Editorial McGraw Hill.

2. Mataix, C. (1986), Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas Segunda Edición, Ediciones del Castillo S.A. 118

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Volumen 2015 número 4 agosto – diciembre 2015

3. Montgomery, D. (2008), Introducción al control estadístico de calidad, Sexta Edición, Editorial Wiley.

4. Niebes, E., Quesada, F, Santamaria, H., Mendez, M. Ruiz, A. (2009), Metodología para el diseño y construcción de una máquina para medición del desgaste abrasivo basado en la norma ASTM G-65. Revista Prospectiva, volumen 7 número 1. ISSN 1692-8261. Colombia.

5. Página de Internet de Amperis. www.amperis.com.

SÍNTESIS CURRICULAR DE LOS AUTORES. Dr. Iván Juan Carlos Pérez Olguín.

Docente de la Carrera de Ingeniería en Procesos Industriales de la UTCJ. Gerente de Diseño Eléctrico y Prototipos de Delphi Electrical Center, Cd Juárez.

Miembro del SNI desde Enero de 2016.

Ing. José Mario Rocha Rubio.

Profesor de Asignatura en la Carrera de Procesos Industriales de la UTCJ. 10 años de experiencia en la industria diseñando equipos de manufactura en diversas industrias.

M.C. José Agustín Pérez Limón.

Maestría en Ciencias en Enseñanza de las Ciencias. CIIDET. Docente del Departamento de Ciencias Básicas del ITLM.

M.C. Consuelo Catalina Fernández Gaxiola.

Maestría en Comercio Exterior.

Docente de la Carrera de Operaciones Comerciales en la UTCJ.

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ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano Instituto Tecnológico de Los Mochis ISSN: En trámite México

2015 APLICACIÓN DEL MODELO DE TAMAÑO DE LOTE CAPACITADO MULTIPERIODO CON TIEMPOS DE PREPARACIÓN DE EQUIPO EN LA ASIGNACIÓN DE LA PRODUCCIÓN EN MÁQUINAS MOLDEADORAS. M.I.I. David Oliver Pérez Olguín, M.C. Consuelo Catalina Fernández Gaxiola y Dr. Iván Juan Carlos Pérez Olguín, ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano, Agosto – Diciembre, 2015/Vol. 2015, Número 4 Edición Semestral Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 121 – 130

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APLICACIÓN DEL MODELO DE TAMAÑO DE LOTE CAPACITADO MULTIPERIODO CON TIEMPOS DE PREPARACIÓN DE EQUIPO EN LA ASIGNACIÓN DE LA PRODUCCIÓN EN MÁQUINAS MOLDEADORAS. M.I.I. David Oliver Pérez Olguín1, M.C. Consuelo Catalina Fernández Gaxiola2 y Dr. Iván Juan Carlos Pérez Olguín3 Resumen — En el presente artículo se plantea el problema de asignación de la producción de una serie de máquinas moldeadoras de inyección de plástico, en las cuales se producen múltiples números de parte, considerando los tiempos de preparación de equipo (set up), mediante la aplicación del modelo de tamaño de lote capacitado, teniendo como punto de partida la formulación estándar para un solo período y posteriormente extendiéndola para considerar el tratamiento del problema en múltiples períodos, planteando distintos escenarios a través de un horizonte de planificación. La solución del problema se efectúa mediante la técnica de ramificación y acotación (branch and bound).

Palabras claves: Tamaño de lote capacitado, tiempos de set up, ramificación y acotación.

Abstract — This paper researches on the problema related to the production planning in the plastic injection molding machines area, for several part numbers, considering the set up times, using the capacitated lot sizing model as alternative, starting from the standar formulation for one period, to be extended into a grater model, considering several periods, to see all scenarios through a planning horizon. This model is solved by using branch and bound technique.

Keywords: Capacitated lot sizing model, set up time, branch and bound.

1. Introducción.

La planeación de la producción es una herramienta que permite a las empresas reaccionar adecuadamente a los constantes cambios requeridos por el mercado, siendo el problema del tamaño de lote capacitado multi-artículo con tiempos de setup, un modelo que se presenta en muchas aplicaciones de planeación de la producción, tanto en su forma

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estĂĄndar como con algunas restricciones adicionales, dependiendo de las condiciones y/o complicaciones que afectan al proceso.

Este modelo se centra en los niveles de producciĂłn, inventario y setup necesarios para satisfacer los requerimientos de demanda fluctuante a travĂŠs de un horizonte de planificaciĂłn, donde el horizonte de planificaciĂłn se divide en periodos utilizados para retroalimentar el modelo original y obtener datos con mayor aproximaciĂłn a la realidad, los cuales permiten tomar mejores decisiones.

Normalmente los recursos necesarios para la elaboraciĂłn de los productos se asumen como fijos durante el periodo de planificaciĂłn de interĂŠs, siendo el objetivo la optimizaciĂłn de estos recursos, satisfaciendo los requerimientos de la demanda. Las restricciones se plantean detalladamente para que representen el proceso de producciĂłn y son estas restricciones las que deciden las cantidades especĂ­ficas de productos a producir.

Siendo la formulaciĂłn estĂĄndar para un solo periodo: đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x203A;

đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013; đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013; + đ?&#x2018;&#x2013;=1

đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;&#x17E;đ?&#x2018;&#x2013; đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013; + đ?&#x2018;&#x2013;=1

đ?&#x2018; đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2014;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x153; đ?&#x2018;&#x17D;: đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013; + đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013; â&#x2030;Ľ đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013; , đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013; + đ?&#x2018;&#x2013;=1

â&#x201E;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2013; đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;

(1.1)

đ?&#x2018;&#x2013;=1

đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2013; đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013; â&#x2030;¤ đ?&#x2018;?, đ?&#x2018;&#x2013;=1

đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013; â&#x2030;¤ đ?&#x2018;? â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2013; đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013; , đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013; , đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;0 , đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013; â&#x2030;Ľ 0, đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013; â&#x2C6;&#x2C6; 0,1 ,

đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;

(1.2)

đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;

(1.3)

đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192; đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192; đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;

(1.4) (1.5) (1.6)

Y La formulaciĂłn estĂĄndar para mĂşltiples periodos es: đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;&#x2021;

đ?&#x2018;&#x20AC;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x203A;

đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;&#x2021;

đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą + đ?&#x2018;&#x2013;=1 đ?&#x2018;Ą=1

đ?&#x2018;&#x2013;=1 đ?&#x2018;Ą=1

đ?&#x2018; đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2014;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x153; đ?&#x2018;&#x17D;: đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą + đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą â&#x2C6;&#x2019;1 â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą = đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą , đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą + đ?&#x2018;&#x2013;=1

đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą â&#x2030;¤ đ?&#x2018;?đ?&#x2018;Ą , đ?&#x2018;&#x2013;=1

đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;&#x2021;

đ?&#x2018;&#x17E;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą +

đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą â&#x2030;¤ đ?&#x2018;?đ?&#x2018;Ą â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą , đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą , đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą â&#x2030;Ľ 0, đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą â&#x2C6;&#x2C6; 0,1 ,

â&#x201E;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą

(1.7)

đ?&#x2018;&#x2013;=1 đ?&#x2018;Ą=1

đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;, đ?&#x2018;Ą = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x2021;

(1.8)

đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;, đ?&#x2018;Ą = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x2021;

(1.9)

đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;, đ?&#x2018;Ą = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x2021; đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;, đ?&#x2018;Ą = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x2021; đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;, đ?&#x2018;Ą = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x2021;

(1.10) (1.11) (1.12)

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Donde đ?&#x2018;&#x192; representa el nĂşmero de artĂ­culos. đ?&#x2018;&#x2021; es el nĂşmero de periodos en el horizonte de planificaciĂłn. El parĂĄmetro đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą es el costo por unidad producida del artĂ­culo đ?&#x2018;&#x2013; durante el periodo đ?&#x2018;Ą. La variable no negativa đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą es continua y representa la cantidad de artĂ­culos đ?&#x2018;&#x2013; producidos en el periodo đ?&#x2018;Ą. El costo de setup asociado al artĂ­culo đ?&#x2018;&#x2013; en el periodo đ?&#x2018;Ą estĂĄ representado por đ?&#x2018;&#x17E;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą . La variable binaria đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą indica si el artĂ­culo đ?&#x2018;&#x2013; es producido durante el periodo đ?&#x2018;Ą. El costo por unidad del inventario asociado al artĂ­culo đ?&#x2018;&#x2013; en el periodo đ?&#x2018;Ą es representado por â&#x201E;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą . La variable đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą es continua y representa la cantidad en inventario del artĂ­culo đ?&#x2018;&#x2013; en el periodo đ?&#x2018;Ą. La variable đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą representa la demanda del producto đ?&#x2018;&#x2013; en el periodo đ?&#x2018;Ą. El tiempo de setup para producir el artĂ­culo đ?&#x2018;&#x2013; en el periodo đ?&#x2018;Ą estĂĄ dado por đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą .

La capacidad de producciĂłn en el periodo đ?&#x2018;Ą estĂĄ dado por đ?&#x2018;?đ?&#x2018;Ą . La restricciĂłn (1.8) asegura que se cumpla la demanda para cada artĂ­culo durante el horizonte de planificaciĂłn. La restricciĂłn (1.9) hace cumplir la capacidad de proceso en cada periodo. La restricciĂłn (1.10) considera que el tiempo de setup para producir cada artĂ­culo ocurra durante cada periodo.

2. VariaciĂłn e Incertidumbre.

La idea de incorporar la incertidumbre en los modelos de programaciĂłn matemĂĄtica proviene de Dantzig (1955), sin embargo no es hasta la actualidad que su visiĂłn se ha vuelto atractiva para los investigadores, debido esto a que el desarrollo de paquetes y equipos computacionales han permitido el cĂłmputo en un tiempo relativamente aceptable de los modelos matemĂĄticos resultantes al formular la incertidumbre.

La programaciĂłn lineal es una herramienta fundamental para la planificaciĂłn de la producciĂłn, como es el caso del modelo del tamaĂąo del lote capacitado con tiempos de setup, sin embargo posee la limitante de requerir toda la informaciĂłn conocida con certidumbre. De manera alternativa es posible utilizar los modelos de programaciĂłn robustos o estocĂĄsticos que combinan el paradigma de la programaciĂłn lineal con la formulaciĂłn de parĂĄmetros aleatorios, utilizando escenarios o distribuciones de probabilidad para los parĂĄmetros inciertos. Escudero y Kamesan (1993) presentan un modelo de programaciĂłn estocĂĄstica para el problema de MRP (Material Requirements

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Planning) con incertidumbre en la demanda. Escudero, Kamesan, King y Wets (1993) analizan diferentes enfoques para la planificaciĂłn de la producciĂłn y la capacidad utilizando programaciĂłn estocĂĄstica. Mulvey, Vanderbei y Zenios (1995), Perez, Rodriguez, Perez y Garcia (2008) formulan modelos de optimizaciĂłn robusta, en los que consideran la incertidumbre de forma proactiva, en lugar de reactiva, para diferentes escenarios y periodos de un horizonte de planificaciĂłn.

Otras tĂŠcnicas para incorporar la incertidumbre son presentadas por Bellman y Zadeh (1970) quienes utilizan la teorĂ­a de conjuntos difusos para la toma de decisiones. Rinks (1981) detecta un vacĂ­o entre la teorĂ­a de la planificaciĂłn agregada y la prĂĄctica, por lo cual desarrolla algoritmos difusos para atacar este vacĂ­o. Hong y Shang (2001) desarrollan un modelo para la planificaciĂłn y programaciĂłn dinĂĄmica de la producciĂłn en un entorno de fabricaciĂłn de hierro y acero.

3. FormulaciĂłn EstocĂĄstica de Valor Promedio.

Partiendo de modelo multi-periodo presentado anteriormente, el cual supone valores conocidos, es posible generar una versiĂłn estocĂĄstica con la incorporaciĂłn de valores promedios los cuales permitirĂĄn ignorar la incertidumbre, utilizando en cambio, datos histĂłricos, siendo el modelo matemĂĄtico resultante: đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;&#x2021;

đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x161;

đ?&#x2018;&#x20AC;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x203A; đ?&#x2018;&#x2013;=1 đ?&#x2018;Ą=1

đ?&#x2018;&#x2021;

+

đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x161; + đ?&#x2018;&#x2013;=1

đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą â&#x2030;¤ đ?&#x2018;?đ?&#x2018;Ą , đ?&#x2018;&#x2013;=1

đ?&#x2018;&#x2021;

đ?&#x2018;&#x17E;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą + đ?&#x2018;&#x2013;=1 đ?&#x2018;Ą=1

đ?&#x2018; đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2014;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x153; đ?&#x2018;&#x17D;: đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x161; + đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą â&#x2C6;&#x2019;1 â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą = đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą , đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x161; â&#x2030;¤ đ?&#x2018;?đ?&#x2018;Ą â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą , đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x161; , đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą â&#x2030;Ľ 0, đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą â&#x2C6;&#x2C6; 0,1 ,

â&#x201E;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą

(3.1)

đ?&#x2018;&#x2013;=1 đ?&#x2018;Ą=1

đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;, đ?&#x2018;Ą = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x2021;

(3.2)

đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;, đ?&#x2018;Ą = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x2021;

(3.3)

đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;, đ?&#x2018;Ą = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x2021; đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;, đ?&#x2018;Ą = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x2021; đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;, đ?&#x2018;Ą = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x2021;

(3.4) (3.5) (3.6)

Sin embargo es claro observar que si fijamos los valores sujetos a incertidumbre, a valores promedios basados en datos histĂłricos, se tendrĂĄ informaciĂłn a priori acerca del comportamiento general del modelo en el horizonte de planificaciĂłn, lamentablemente esta

124

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entrada de datos serĂĄ insensible a las variaciones existentes entre el valor promedio y el valor observado.

4. FormulaciĂłn Con Recurso Simple.

Una alternativa para solventar la problemĂĄtica del modelo estocĂĄstico del valor promedio consiste en la utilizaciĂłn de tĂŠcnicas recursivas, las cuales fueron definidas por Medina (2005) como la habilidad de tomar acciones correctivas despuĂŠs de que ocurren los eventos aleatorios, donde el objetivo serĂĄ minimizar los costos esperados de las decisiones tomadas.

Lamentablemente resolver un problema de recurso representa mayor dificultad que un problema determinista, radicada en la determinaciĂłn de los costos esperados de cada etapa.

Cuando los datos con incertidumbre estĂĄn distribuidos en forma discreta, la esperanza puede ser descrita como una suma finita y cada restricciĂłn puede ser duplicada por cada realizaciĂłn de datos aleatorios, resolviĂŠndose el problema resultante como cualquier modelo de programaciĂłn lineal, pero por su dimensiĂłn es necesario utilizar tĂŠcnicas de descomposiciĂłn o de relajamiento que presenten simultĂĄneamente la soluciĂłn Ăłptima de varios subproblemas. Cuando los datos tienen una distribuciĂłn continua serĂĄ necesario encontrar lĂ­mites superiores e inferiores al valor esperado, de tal forma que el problema estocĂĄstico pueda ser reducido a distribuciones discretas.

El modelo lineal con recurso simple, que incluye en su formulaciĂłn los parĂĄmetros aleatorios, con lo cual entrega soluciones Ăłptimas que en vez de exigir la factibilidad de las decisiones en cada escenario del problema por separado se minimiza conjuntamente el valor esperado, puede ser formulado de la siguiente manera: đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;&#x2021;

đ?&#x2018;&#x20AC;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x203A;

đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą + đ?&#x2018;&#x2013;=1 đ?&#x2018;Ą=1

đ?&#x2018; â&#x2C6;&#x2C6;Ί

đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018; â&#x2030;¤ đ?&#x2018;?đ?&#x2018;Ą ,

đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą + đ?&#x2018;&#x2013;=1

đ?&#x2018;&#x2013;=1

đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą â&#x2030;¤ đ?&#x2018;?đ?&#x2018;Ą â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018; , đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą , đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018; â&#x2030;Ľ 0, đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018; â&#x2C6;&#x2C6; 0,1 ,

đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;&#x17E;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;

đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;

đ?&#x2018; đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2014;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x153; đ?&#x2018;&#x17D;: đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą + đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018; â&#x2C6;&#x2019;1 â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018; = đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018; , đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;&#x2021;

đ?&#x2018;&#x2013;=1 đ?&#x2018;Ą=1

đ?&#x2018;&#x2021;

â&#x201E;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;

+

(4.1)

đ?&#x2018;&#x2013;=1 đ?&#x2018;Ą=1

đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;, đ?&#x2018;Ą = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x2021;

(4.2)

đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;, đ?&#x2018;Ą = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x2021;

(4.3)

đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;, đ?&#x2018;Ą = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x2021; đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;, đ?&#x2018;Ą = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x2021; đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;, đ?&#x2018;Ą = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x2021;

(4.4) (4.5) (4.6)

125

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Volumen 2015 nĂşmero 4 agosto â&#x20AC;&#x201C; diciembre 2015

Donde đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018; representa la probabilidad de ocurrencia del escenario đ?&#x2018; . En este modelo solamente son utilizadas las variables del inventario como las Ăşnicas variables capaces de enfrentar la incertidumbre, tomando las variables restantes valores constantes independientemente del escenario que tenga lugar sobre el horizonte de planificaciĂłn.

5. FormulaciĂłn Con Recurso Completo.

En ocasiones es posible formular un modelo lineal que considere todo el horizonte de planificaciĂłn que, al ser resuelto al inicio del periodo de planificaciĂłn, provee una polĂ­tica Ăłptima a ejecutar en cada periodo, segĂşn el escenario de demanda que se vaya revelando en la realidad, a medida que transcurre el tiempo; este modelo considera una variable de decisiĂłn por cada escenario, siendo la formulaciĂłn matemĂĄtica la siguiente: đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;&#x20AC;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x203A;

đ?&#x2018;&#x2021;

đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018; đ?&#x2018; â&#x2C6;&#x2C6;Ί

đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;

đ?&#x2018; đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2014;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x153; đ?&#x2018;&#x17D;: đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018; + đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018; â&#x2C6;&#x2019;1 â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018; = đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018; , đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018; + đ?&#x2018;&#x2013;=1 đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018; â&#x2030;¤ đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018; , đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018; đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018; â&#x2C6;&#x2C6;

đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018; â&#x2030;¤ đ?&#x2018;?đ?&#x2018;Ą , đ?&#x2018;&#x2013;=1

đ?&#x2018;?đ?&#x2018;Ą â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018; , â&#x2030;Ľ 0, 0,1 ,

đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;&#x17E;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;

+

đ?&#x2018;&#x2013;=1 đ?&#x2018;Ą=1

đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x2018;&#x2021;

đ?&#x2018;&#x2013;=1 đ?&#x2018;Ą=1

đ?&#x2018;&#x2021;

â&#x201E;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;

+

(5.1)

đ?&#x2018;&#x2013;=1 đ?&#x2018;Ą=1

đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;, đ?&#x2018;Ą = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x2021;

(5.2)

đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;, đ?&#x2018;Ą = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x2021;

(5.3)

đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;, đ?&#x2018;Ą = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x2021; đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;, đ?&#x2018;Ą = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x2021; đ?&#x2018;&#x2013; = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x192;, đ?&#x2018;Ą = 1, â&#x20AC;Ś , đ?&#x2018;&#x2021;

(5.4) (5.5) (5.6)

La ventaja de este modelo frente a los mostrados anteriormente radica en que permite una mayor flexibilidad para tratar la incertidumbre, sin embargo el modelo de recurso simple puede ser reformulado equivalentemente como un modelo de recurso completo, agregando restricciones adicionales que imponen que las restricciones de producciĂłn y setup sean las mismas para todos los escenarios de la demanda. AdemĂĄs es claro que este modelo evita tener que aplicar el esquema del horizonte rodante periodo a periodo, como en el caso del recurso simple, aunque presupone que los escenarios permanecen invariables sobre todo el horizonte de planificaciĂłn.

Lamentablemente la desventaja radica en la dificultad de su tratamiento ya que su tamaĂąo es considerablemente mayor, por lo que para su resoluciĂłn es necesario utilizar

126

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tĂŠcnicas de descomposiciĂłn, mostrĂĄndose en los trabajos de Birge y Qi (1995), Escudero y Kamesan (1993) algunas alternativas de tratamiento.

6. El Proceso de InyecciĂłn de PlĂĄsticos.

Considerando los modelos matemĂĄticos de los apartados anteriores, se efectĂşa el modelado de un proceso de inyecciĂłn de plĂĄsticos consistente en 5 mĂĄquinas utilizadas para el moldeo de 20 artĂ­culos, el costo de producir cada artĂ­culo, el costo de setup, el costo de inventario, la producciĂłn promedio por periodo, el tiempo de ciclo por artĂ­culo y el tiempo se setup se definen en el Cuadro 1, desplegĂĄndose los resultados obtenidos mediante el tratamiento de cada caso por el mĂŠtodo de ramificaciĂłn y acotaciĂłn en el Cuadro 2. đ?&#x2018;&#x2013;

Maq.

đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x161;

đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą

đ?&#x2018;&#x17E;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą

â&#x201E;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą

TCiclo

đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą

đ?&#x2018;&#x2013;

Maq.

đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x161;

đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą

đ?&#x2018;&#x17E;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą

â&#x201E;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą

TCiclo

đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ą

1

1

3752

$0.44

$71.69

$0.09

0.64

49.52

11

3

3570

$0.95

$149.99

$0.19

0.39

51.80

2

1

2512

$0.30

$80.06

$0.06

0.36

39.22

12

3

4660

$0.11

$49.02

$0.02

0.42

50.25

3

1

3800

$0.11

$52.26

$0.02

0.35

51.90

13

4

2512

$0.07

$39.25

$0.01

0.57

56.33

4

1

3800

$0.19

$61.66

$0.04

0.38

46.40

14

4

1155

$0.88

$70.95

$0.18

0.57

52.46

5

2

1163

$0.34

$58.05

$0.07

0.60

53.52

15

4

4060

$0.89

$78.93

$0.18

0.59

54.31

6

2

25341

$0.01

$27.31

$0.01

0.02

50.32

16

4

2403

$0.96

$145.98

$0.19

0.40

53.57

7

2

4014

$1.68

$136.16

$0.34

0.39

49.62

17

5

2403

$1.66

$129.26

$0.33

0.94

49.32

8

2

4379

$0.35

$75.93

$0.07

0.38

56.42

18

5

2208

$0.33

$69.86

$0.07

0.35

54.21

9

3

5080

$0.54

$79.19

$0.11

0.55

39.95

19

5

2202

$0.01

$37.81

$0.01

0.30

58.35

10

3

9781

$0.01

$26.98

$0.01

0.08

40.95

20

5

4293

$0.65

$76.66

$0.13

0.84

49.72

Cuadro 1. Costos por artĂ­culo y volumen de producciĂłn promedio.

Los resultados obtenidos mediante el modelo estocĂĄstico del valor promedio, el modelo con recurso simple y el modelo con recurso completo se efectuaron con el tratamiento del problema durante cuatro periodos del horizonte de planificaciĂłn, agregando una variable adicional para cubrir demanda insatisfecha a las restricciones (3.2), (4,2) y (5.2) con el objetivo de considerar los casos con capacidad insuficiente. Para estos modelos recursivos se utilizaron tres escenarios para las variables sujetas a incertidumbre, posteriormente cuando el escenario de demanda dejĂł de ser incierto se obtuvieron los resultados del

127

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Volumen 2015 número 4 agosto – diciembre 2015

problema y es en base a estos resultados que se concluye cual de los modelos tiene mejor solución.

REALIDAD

MVP

MRS

MRC

Máquina # 1

21,321.44

15,869.82

14,262.54

13,406.16

Máquina # 2

28,800.43

59,220.70

26,688.98

36,480.64

Máquina # 3

36,465.17

34,290.65

32,936.65

29,264.40

Máquina # 4

39,734.57

35,283.64

21,988.44

20,988.92

Máquina # 5

43,323.68

34909.02

28,615.48

19,330.42

Total

169,964.30

179,573.80

124,492.09

119,470.54

Cuadro 2. Resultados.

7. Comentarios FinalesComo pudo observarse en el Cuadro 2, cualquier resultado obtenido mediante los modelos recursivos en este artículo ofrece un costo menor que la política de producción, basada principalmente en la opinión de los expertos; por supuesto el seguir con esta política mermará la disponibilidad de los recursos, lo que conllevará a una pérdida de la posición estratégica de una empresa. En cambio el modelo del valor promedio ofrece resultados similares a los observados, ya que se obtienen a partir de datos históricos y se basan principalmente en el volumen de producción, no así en los requerimientos del cliente.

Sin embargo, el tomar la decisión de cual modelo utilizar, corresponderá únicamente a los interesados en su aplicación ya que su implementación no es sencilla debido a que requiere conocimiento teórico profundo en campos estadísticos y de investigación operativa, así como el dominio de software de cómputo o bien el desarrollo de un software especializado en las condiciones específicas de la empresa.

Pero para fines del artículo, el modelo matemático que mejores resultados ofrece a la función objetivo y por ende provee la política óptima que asigna la cantidad adecuada de productos i a producir en cada una de las máquinas en el periodo t, es el modelo de recurso completo, lo cual puede ser explicado por su misma naturaleza, consistente en cálculos recursivos para cada uno de los periodos del horizonte de planificación.

Es importante señalar que los modelos matemáticos presentados en este articulo solo exponen el caso del problema del tamaño del lote capacitado para una máquina, por tanto para la obtención de los resultados se resolvió un modelo para cada uno de los equipos, una alternativa para evitar esto, consiste en la utilización del modelo del tamaño del lote

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capacitado multiartículos y multiequipos el cual será objeto de estudio en futuras publicaciones.

8. Referencias.

Bellman, R. y Zadeh, L. (1970) ―Decision making in a fuzzy environment‖, Management Science, vol. 17, Nº 4, pp.141-164.

Dantzig G.B. (1955) ―Linear Programming under uncertainty‖, Management Science, vol.

1, Nº3 y 4, pp. 197-206.

Escudero, LF, Kamesan P V, King AJ, Wets RJB, (1993) ―Production Planning via Scenario Modeling‖, Annals of Operations Research, 43, pp. 311-335.

Escudero LF y Kamesan PV. (1993) ―MRP Modelling via Scenarios‖, Optimization in Industry, Ciriani T, Leachman R, John Wiley and Sons.

Hong L., Shang J. (2001) ―Integrated model for production planning in a large iron and steel manufacturing environment‖, International Journal of production research.

Mulvey J., Vanderbei R, Zenios S. (1995) ―Robust Optimization of large-Scale Systems‖, Operations Research, vol. 42, Nº 2, pp. 264-281.

Rinks DB (1982) ―The performance of fuzzy algorithm models for aggregate planning under differing cost structures‖. Fuzzy Information and Decision Processes, Gupta, MM, y Sanchez E. North Holland, Amsterdam, 267-278.

Medina, J. F. (2005). ―Un Enfoque Robusto a un Problema de Diseño de Red Multiproducto con Incertidumbre en Parámetros de Entrada‖. Master Degree Thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León, México.

Birge and L. Qi, (1995). ―Continuous approximation schemes for stochastic programs‖, Annals of Operations Research 56, 15--38.

Perez, I.J.C., Rodriguez, M. Perez, J.A. y Garcia J.L. (2008). ―Treatment of the robust model of aggregate production planning subject to uncertainty with cost of replacement of tools‖. XIII International Conference of Industrial Engineers, Lsa Vegas, Nevada.

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SÍNTESIS CURRICULAR DE LOS AUTORES. M.I.I. David Oliver Pérez Olguín.

Titulado en Maestría en Ingeniería Industrial en la Universidad de Occidente.

Cuatro años de experiencia profesional en Delphi Automotive Systems.

Dos años como Profesor por honorarios en el Instituto Tecnológico de Los Mochis.

Gerente de Operaciones de Guibermx, S.A. de C. V.

Dr. Iván Juan Carlos Pérez Olguín.

Docente de la Carrera de Ingeniería en Procesos Industriales de la UTCJ. Gerente de Diseño Eléctrico y Prototipos de Delphi Electrical Center, Cd Juárez.

Miembro del SNI desde Enero de 2016.

M.C. Consuelo Catalina Fernández Gaxiola.

Maestría en Comercio Exterior.

Docente de la Carrera de Operaciones Comerciales en la UTCJ.

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INSTRUCCIONES PARA POSTULAR ARTÍCULOS PARA PRESENTAR ENLA REVISTA ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano.

La revista ITLM 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:

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Es imperioso, para la publicación en esta revista, las pautas necesarias que encaucen la presentación de los artículos que la constituyen, de tal forma que dichos documentos tengan una estructura y formatos claros, coherentes y lógicos que faciliten la comprensión de la información que en ellos se presenta.

El tipo de letra que se debe utilizar es Times New Roman 12 pts.

Las citas textuales dentro del texto no deben de exceder 10 renglones. Las notas adicionales deben de ir a pie de página y con interlineado sencillo.

El artículo deberá ser estructurado con espaciamientos de 3 cm en cada uno de sus lados, así como en la parte superior e inferior. Así mismo deberá de redactarse a una columna.

Las figuras, gráficos e imágenes deberán de contener su referencia numérica y breve descripción en la parte inferior. Las tablas y cuadros de datos con su referencia numérica y breve descripción en la parte superior.

Extensión Sólo se aceptarán trabajos con un máximo de 15 cuartillas a un espacio y medio (1.5) incluyendo gráficas o cuadros, en el tamaño carta que por default da el procesador de textos.

Estructura formal del artículo Título El artículo se iniciará con un título en español y en inglés (opcional). Debe presentarse en forma breve, es decir, indicar la naturaleza del trabajo de la manera más clara posible.

Autor o autores El (los) nombre (s) del (los) autor (es) debe comenzar con el “nombre de pila” seguido por sus apellidos, los cuales deben estar separados por un guion sin espacios. En su caso, el segundo y subsecuentes nombres de pila de un autor pueden ir completos o abreviados. Los nombres de los autores deberán estar separados por un punto y coma (;). Al final de cada nombre del autor, se incluirá un superíndice numérico arábigo a manera de llamado a la 132

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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.

La bibliografía se citará en el sistema Harvard.

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Dictamen Todas las colaboraciones serán dictaminadas por los miembros del Comité Dictaminador de la revista, quienes emitirán un dictamen por escrito bajo los siguientes criterios: aprobado para publicación; aprobado con condiciones; no aprobado. El resultado se le notificará al autor. El fallo del Comité Dictaminador es inapelable.

Todos los artículos aprobados serán publicados en la revista ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano en su versión electrónica. La revista se reserva el derecho de hacer la corrección de estilo y cambios editoriales que considere necesarios para mejorar el trabajo. No se devolverán originales.

Interesad@s favor enviar postulaciones a: revista.itmochis@gmail.com Mtro. Juan Manuel Montoya Valenzuela Jefe del Departamento de Desarrollo Académico 134

DIRECTORIO DEL INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LOS MOCHIS M. en C. Manuel de Jesús López Pérez Director Subdirección de Planeación y Vinculación Lic. Arsenio Bracamontes Solís Subdirector de Planeación y Vinculación Lic. Manuela Hortencia Beltrán Castro Jefa del Departamento de Servicios Escolares Lic. Marisol Motolá Gastelúm Jefe del departamento de Planeación, Programación y Presupuestación Ing. Claudia María Carrillo Gálvez Jefe del Departamento de Actividades Extraescolares Ing. Nathaly Guadalupe Ontiveros Zepeda Jefa del Departamento de Comunicación y Difusión Lic. Víctor Armenta Acosta Jefe del Centro de Información Lic. YenibaArgüeso Mendoza Jefa del Departamento de Gestión Tecnológica y Vinculación

Subdirección Académica: M.C. Valente Ochoa Espinoza Subdirector Académico Lic. Mario Flores López 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 Mtro. Juan Manuel Montoya Valenzuela Jefe del Departamento de Desarrollo Académico

Ing. José Luis Guevara Fierro Jefe del Departamento de Ingeniería Industrial Lic. Miguel Enrique López Valdez Jefe del Departamento de Ciencias Económico – Administrativo M.C. Claudia Alarcón Valdez Jefa del Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica

Subdirección de Servicios Administrativos: Ing. Luis Eduardo Ruelas García Subdirector de Servicios Administrativos Ing. Arq. Lucila Margarita Hallal Villalobos Jefe del Departamento de Recursos Materiales y Servicios Arq. Filiberto Galvez Guerra Jefe del Departamento de Mantenimiento y Equipo Lic. Erika Ojeda Torres Jefa del Centro de Cómputo Lic. María Francisca Estrada Robles Jefa del Departamento de Recursos Financieros Lic. Dina Ramírez Saenz Jefa del Departamento de Recursos Humanos