R e v i s t a ITMochis - mochis.tecnm.mx · AÑO 3 Enero – junio 2016 ISSN – En trámite R e v...

AÑO 3

Enero – junio 2016

ISSN – En trámite

R e v i s t a

ITMochis

Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LOS MOCHIS

5

Revista Científica ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano.

Vol. 2016 Número 5 enero – junio de 2016

Publicación del Instituto Tecnológico de Los Mochis

Revista Científica ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano.

Editor General Mtro. Juan Manuel Montoya Valenzuela

Director M. en C. Manuel de Jesús López Pérez

Subdirector M.C. Valente Ochoa Espinoza

ISSN en trámite D.R. © Revista ITMochis

Hecho en México Printed in México

ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano

El Nombre

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

Diseño de portada: Mtro. Juan Manuel Montoya Valenzuela Portada: “SUSTENTABILIDAD” Foto: Mtro. Juan Manuel Montoya Valenzuela

Todos los artículos publicados son sometidos a arbitraje por especialistas. El contenido de los artículos es responsabilidad de los autores. Se aceptan colaboraciones de acuerdo con las políticas de la revista. Enviar colaboraciones a: [email protected]

mailto:[email protected]

Revista ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano

COMITÉ EDITORIAL

COMITÉ EDITORIAL

PROFESORES INVESTIGADORES:

M.C. Marco Antonio Rodríguez Rodríguez Instituto Tecnológico de Los Mochis, Ciencias Básicas.

M.C. Gerardo Cazares Ayala. Instituto Tecnológico de Los Mochis, Eléctrica y Electrónica.

M. Arq. Lorenzo Valdez Colunga. Instituto Tecnológico de Los Mochis, Arquitectura.

M.C. Lucia Ochoa Romo Instituto Tecnológico de Los Mochis, Informática.

M.C. Luis Armando Valdez. Instituto Tecnológico de Los Mochis, Ingeniería Industrial.

M.C. Patricia Miramontes Aguilar. Instituto Tecnológico de Los Mochis, Ciencias Económico Administrativas.

COMITÉ DE ARBITRAJE

PROFESORES INVESTIGADORES:

Dr. Iván Juan Carlos Pérez-Olguín Universidad Tecnológica de Ciudad Juárez. Dr. Jesús Manuel Díaz Gaxiola. Instituto Tecnológico de Los Mochis, Química y Bioquímica.

Dr. Jesús Martín Cadena Badilla. Universidad de Sonora.

Dr. Luis Felipe Romero Dessens. Universidad de Sonora.

Dr. Ramón Arturo Vega Robles. Universidad de Sonora.

Dra. Linda García Rodríguez Instituto Tecnológico de Los Mochis

Dr. Dario Fuentes Guevara Instituto Tecnológico de Los Mochis

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

Mtro. Juan Manuel Montoya Valenzuela Editor General Instituto Tecnológico de Los Mochis

M. en C. Manuel de Jesús López Pérez Director Instituto Tecnológico de Los Mochis M.C. Valente Ochoa Espinoza Subdirector Instituto Tecnológico de Los Mochis

Revista ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano

Revista Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano

Vol. 2016 Número 5 Edición Semestral / Enero – junio 2016 ISSN – En trámite

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LOS MOCHIS

DERECHOS DE AUTOR Y DERECHOS CONEXOS, año 3, No. 5, enero – junio 2016, es una Publicación semestral editada por Juan Manuel Montoya Valenzuela, Boulevard Juan de Dios Batiz y 20 de Noviembre C.P. 81259 Los Mochis, Sinaloa, Tels. 668-8125858, 668-8125959, http://www.itmochis.edu.mx/index.php/9-tecnologico/235-revista-itlm, [email protected]. Editor responsable: Juan Manuel Montoya Valenzuela, Reserva de Derechos al Uso Exclusivo No. En trámite, ISSN: En trámite, ambos otorgados por el Instituto Nacional del Derecho de Autor. Responsable de la última actualización de este Número, Juan Manuel Montoya Valenzuela, Boulevard Juan de Dios Batiz y 20 de Noviembre C.P. 81259, fecha de última modificación, 30 de septiembre de 2014.

Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura del editor de la publicación.

Queda prohibida la reproducción total o parcial de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización del Instituto Nacional del Derecho de Autor. Todos los artículos publicados son sometidos a arbitraje por especialistas en el tema mediante el sistema de “pares ciegos”. El contenido de los artículos es responsabilidad de los autores.

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

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ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano

CONTENIDO

Volumen 2016 Número 5 enero – junio 2016.

Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano

ISSN En trámite.

1 Presentación

6

Implementación de sistema de control distribuido basado en

microcontroladores inalámbricos SNAP.

David Martínez López; Gerardo Cazarez Ayala; Martín Corral

Domínguez.

20 Casa inteligente.

Juan C. Retes Camacho; Juan P. Núñez Félix; Jesús Fernando

Hernández Borboa; Gerardo Cazarez Ayala.

30

Estación de control didáctica.

José Guillermo Parra Rodríguez; Jesús Martín Carrizosa Torres;

Fausto Miguel Acuña Inzunza; Gerardo Cazarez Ayala.

43

Control y monitoreo de una granja acuícola.

Francisco Armando Vizcarra Pineda; Manuel Alejandro Pineda

Martin del Campo; Dalila Félix Adriano; Ana Laura Astorga Corrales;

Gerardo Cazarez Ayala.

59

Sistema de telemedición de temperatura para la conservación de granos.

Gerardo Cázarez Ayala; Martín Corral Domínguez; Antonio

Rodríguez Beltrán; Sócrates Lugo Zavala; Miguel E. Ramírez

Montenegro; Hugo Castillo Meza; David Martínez López.

79

Aplicación de la metodología 5’s en área de herramientas.

Lizbeth Caldera Morales; José Mario Rocha Rubio; Alma Delia Pérez

Limón.

93

Ensayo: La enseñanza de la arquitectura.

Patricia Fox Mendívil.

99

Gobierno electrónico: proceso e implicaciones de su implementación. Caso

de estudio h. Ayuntamiento de Ahome.

Alejandrina García Hernández; Juan A. Miranda Arnold.

113

Teorías: anglosajona y la de los distritos industriales como punto de

partida para estudiar a los Clúster.

Olga Tapia López.

134

Evaluación del uso del software Mathematica para el desarrollo de

competencias en la asignatura de cálculo integral.

Bertha Leticia Zavala Buitimea; Claudia María Carrillo Gálvez;

Liliana Rodríguez Barrera; María del Socorro Rábago Hernández.

146 Instrucciones para postular artículos.

Directorio

ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano. Volumen 2016 número 5 enero – junio 2016

1

ITmochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano ISSN – En trámite

Volumen 2016 Número 5 Enero – junio 2016

PRESENTACIÓN

El presente volumen, ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,

volumen 2016, número 5, está conformado por temas de interés por parte de

académicos de nivel superior y además aborda diferentes temáticas llevadas por

estudiantes de ingeniería, generadas a partir de diferentes proyectos de

investigación, así como por invitados con experiencia práctica en diferentes ámbitos

laborales.

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

El primer artículo, tiene como objetivo principal proponer la utilización del sistema

SNAP, el cual una de sus principales características es la topología de su protocolo

inalámbrico, al ser su configuración tipo malla permite generar una red no

centralizada entre 2 o más dispositivos dentro de su alcance, propiciando la

formación de múltiples rutas de tráfico entre nodos que aumente la probabilidad de

llegada de la información hacia su destino.

El segundo artículo es producto de una investigación que la idea principal es tener

un control de refrigeración tanto automática como manual en cada una de las

recámaras, sala y cocina, además de un control de humedad, un sistema de alarma

para prevención de robo a la casa instalada en cada una de las recámaras, un

sistema de iluminación de las recámaras y del patio trasero tanto de manera

automática con un sensor de luz como de manera manual y un sistema de seguridad

para la puerta principal con activación y desactivación de seguros por medio de

contraseña enviada directamente desde un dispositivo móvil.

Después, el artículo siguiente describe la implementación de un control de posición

en una barra que presenta un grado de libertad, el cual consiste en el giro respecto

a un eje que pasa por su centro de gravedad, el movimiento de giro será provocado

por una fuerza de empuje producida por una hélice y un motor de corriente directa,


2

de manera que controlando la velocidad de giro del motor se podrá regular la fuerza

de empuje que actúa sobre la barra y con ello la posición de la misma, para muchos

todo lo anterior se puede resumir como “helicóptero con un grado de libertad”.

En el cuarto trabajo se realiza una simulación a escala de una granja camaronera.

Basados en tres estanques para el crecimiento de la cría de camarón, en el cual las

variables más importantes son: temperatura, nivel, y pH.

En el quinto artículo se trabaja el diseño e implementación de un sistema de

entrada-salida distribuido, enfocado en el monitoreo de variables en silos para el

almacenamiento de granos como una alternativa a los sistemas de monitoreo

tradicionales. El sistema está basado en un protocolo de comunicación inalámbrico;

Digimesh y es capaz de operar en topologías de redes en malla.

En el siguiente artículo se presenta la aplicación de la metodología de 5’S, en el

área de herramientas de un taller mecánico automotriz, ubicado en Ciudad Juárez,

Chihuahua, México; con el objetivo de tener un área organizada que facilite el

manejo y la localización de las herramientas.

El ensayo la enseñanza de la arquitectura aborda el tema de los tópicos que afectan

las oportunidades de mejorar dentro de éste ámbito.

Como octavo artículo se investigó la forma de conocer los efectos que causa en la

ciudadanía el tener un gobierno electrónico en el ayuntamiento de Ahome.

El ensayo “Teorías: anglosajona y la de los distritos industriales como punto de

partida para estudiar a los clúster.” Se aborda que, al generalizarse la globalización

en las economías, las regiones experimentaron cambios profundos para adecuarse

a los avances tecnológicos y a las nuevas estrategias de segmentar los procesos

de producción que han modificado la competitividad de las empresas. Estas

transformaciones condujeron a nuevas formas de organización económica y

empresarial para enfrentar la competencia, lo cual condujo a la formación del

clúster, los cuales impactan de manera importante en el desarrollo regional


3

Por último, el artículo se presenta como continuación del artículo “Uso del software

Mathematica, una propuesta para el desarrollo de competencias en la asignatura de

Cálculo Integral” (Zavala, et. al., 2015) publicado en la edición anterior de la

presente revista y su objetivo principal es mostrar el análisis de los resultados

obtenidos con la evaluación del uso del mencionado software como estrategia

didáctica en el estudio del tema “Aplicaciones de la integral”, en el curso de Cálculo

Integral impartido a estudiantes del Instituto Tecnológico de Los Mochis. La

población evaluada (N=24) estuvo conformada por estudiantes de segundo

semestre de Ingeniería Química. Se utilizó la prueba estadística t pareada para

dicha evaluación, obteniéndose un impacto significativo (p<0.05) en el índice de

mejora (79%) de la comprensión del tema de estudio.

Terminando así nuestra edición.

4

REVISTA ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano

5


Instituto Tecnológico de Los Mochis

ISSN: En trámite

México

2016

IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMA DE CONTROL DISTRIBUIDO BASADO EN

MICROCONTROLADORES INALÁMBRICOS SNAP.

David Martínez López; Gerardo Cazarez Ayala; Martín Corral Domínguez

ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano,

Enero – junio, 2016/Vol. 2016, Número 5 Edición Semestral

Instituto Tecnológico de Los Mochis, Los Mochis, Sinaloa pp. 6 – 19

ITmochis

Revista de Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano


6

IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMA DE CONTROL DISTRIBUIDO BASADO EN

MICROCONTROLADORES INALÁMBRICOS SNAP.

DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM IMPLEMENTATION BASED IN SNAP

WIRELESS MICROCONTROLLERS.

David Martínez-López1; Gerardo Cazarez-Ayala2; Martín Corral-Dominguez2 1Ingeniero en electrónica egresado del Instituto Tecnológico de Los Mochis, Blvd. Juan de Dios Bátiz y 20 de

Noviembre, Los Mochis, Sinaloa. 2Profesor-Investigador del Instituto Tecnológico de los Mochis, Departamento de Ingeniería Eléctrica y

Electrónica, Blvd. Juan de Dios Bátiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa, México.

RESUMEN

En la actualidad uno de los sistemas más populares para llevar a cabo las acciones de control

y supervisión en procesos industriales, es el denominado Sistema de Control Distribuido

(DCS). Esto se debe a la posibilidad de dividir procesos extensos y/o complejos, en tareas

con controladores locales para cada sección de todo un sistema utilizando herramientas de

telecomunicación con el propósito de coordinarlo y monitorearlo. De ello surge el interés en

módulos microcontroladores inalámbricos SNAP, los cuales al ser programables por el

usuario, a diferencia de la gran mayoría de los módulos de comunicación existentes, dan la

posibilidad de unificar en un dispositivo características que la gran mayoría de los

controladores existentes carecen.

Palabras clave: Topología de red malla, SNAP Connect, Interfaz gráfica de usuario.

SUMMARY

One of the most popular systems to perform control and monitoring actions in industrial

processes is the Distributed Control System (DCS). This is because to divide processes large

and complex into tasks with local controllers for each section of an entire system using

telecommunication tools in order to coordinate and monitor it. The interest in SNAP wireless

microcontrollers arises, which upon user programmable, unlike majority of


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telecommunication modules existing, given the possibility of unifying in a device features

that most controllers lack.

Keywords: Mesh topology, SNAP Connect, Graphical User Interface.

1. INTRODUCCIÓN

En el área de investigación del laboratorio de electrónica del Instituto Tecnológico de los

Mochis se desarrollan todo tipo de investigaciones referente a nuevas tecnologías y sistemas

de control. Por ello se busca el desarrollo de sistemas de control capaces de funcionar en

forma autónoma confiables para llevar a cabo pruebas de interacción con el entorno y de

igual manera pueda ser utilizado para la docencia en las áreas de ingeniería.

Es así como se planteó la evaluación del sistema SNAP, que se compone de un protocolo de

comunicación combinado con una línea de módulos microcontroladores inalámbricos, con el

objetivo de probar el desempeño de hardware y software, explotando las capacidades que

ofrece esta tecnología.

Una de las principales características del sistema SNAP es la topología de su protocolo

inalámbrico, al ser su configuración tipo malla permite generar una red no centralizada entre

2 o más dispositivos dentro de su alcance, propiciando la formación de múltiples rutas de

tráfico entre nodos que aumente la probabilidad de llegada de la información hacia su destino.

Esto sumado a la capacidad de llamada a procedimientos remotos (RPC), permite la

ejecución remota de funciones nativas o programadas por el usuario; de tal forma que un

nodo dentro de la red ejecute funciones en otro nodo, a diferencia de la mayoría de los

módulos de comunicación limitados a solo el intercambio de información o ejecución de

funciones preestablecidas por el fabricante.


8

Figura 1. Posible configuración malla por grupos de la malla SNAP.

2. METODOLOGÍA

Se llevaron a cabo pruebas de software y hardware en dos aplicaciones distintas, esto con el

propósito de explotar y evaluar las características tanto del microcontrolador como la librería

SNAP Connect.

Para la realización del presente trabajo se hizo el uso principalmente de las siguientes

herramientas y periféricos:

Portal 2.6.6: Software de lenguaje SNAPpy para compilación y depuración de scripts

para los módulos SNAP.

LabVIEW 2013: Software de programación, encargado del diseño de interfaces gráficas

de usuario (GUI).

Python 2.7.9: Software de programación, utilizado para la implementación de librería

SNAP Connect y servidor.

SNAP Connect: Librería de comunicaciones entre protocolo y el equipo de cómputo por

medio del puerto UART.

SimpleXMLRPCServer: Librería de Python para la implementación de servidor por medio

de código XML.


9

SNAP Engine RF266PC1: Módulo de microcontrolador inalámbrico desarrollado por

Synapse Wireless Inc.

Protocolo Universal Asinchronous Reseiver/Transmitter (UART): Protocolo de

comunicaciones serial, utilizado para el intercambio de datos entre interfaz y el módulo

por medio del estándar RS232. El RF266PC1 cuenta con 1 puerto físico.

Protocolo Inter Integrated Circuits (I2C): Protocolo de comunicaciones serial, utilizado

para el intercambio de datos entre sensores digitales y el módulo. El RF266PC1 cuenta

con 1 puerto físico.

Figura 2. SNAP Engine RF266PC1.

2.1. Librerías desarrolladas

Las siguientes librerías de fueron desarrolladas en Portal para probar la estabilidad del código

y módulo, con los siguientes dispositivos:

PWM_RF266PC1.py: Para manejo de las salidas de modulación de ancho de pulso

(PWM) y control de servomotores de 50Hz para el módulo SNAP RF266.

I2C_24C04.py: Lectura y escritura de la memoria EEPROM M24C04.

I2C_DS1624.py: Manejo y configuración del sensor de temperatura DS1624.

I2C_DS1307.py: Lectura y configuración del reloj en tiempo real (RTC) y salida digital

que posee el DS1307.

I2C_LSM303D.py: Manejo y configuración del acelerómetro y magnetómetro digital de

3 ejes LSM303D.

I2C_TCS34725.py: Lectura y configuración del sensor RGB e infrarrojo TCS34725.


10

2.2. Hardware desarrollado para pruebas.

Se diseñaron 2 tipos de tarjetas de circuito impreso para utilizar y adaptar los módulos SNAP.

Las características principales de ambos son las siguientes:

Terminales hembra de 2mm para conectar módulo SNAP.

Terminales de 2.54 mm conectadas a las terminales del dispositivo SNAP.

Conectores de 2.54 mm para servomotores, compatibles con conectores Futaba.

Regulador de tensión de 3.3 voltios.

Intercambiadores de nivel para puerto I2C y UART con salida a terminal hembra de

2.54mm.

Botón de reset.

Capacitores de filtrado de 47 µF (regulador) y 100 µF (alimentación).

La tarjeta SNAP Tester 1.1 se hizo a modo de operar como nodo remoto, refiriéndose al

dispositivo que se encontrará en trabajo de campo.

El diseño de la tarjeta puente SNAP Tester 1.2 contempla las funciones de nodo puente

(comunicación entre el equipo de monitoreo y los nodos remotos) para ello esta tarjeta cuenta

con un conversor USB-UART CH340G.

Figura 3. SNAP Tester 1.1.


11

Figura 4. SNAP Tester 1.2.

2.3. Prueba de comunicación LabVIEW / SNAP Connect

El objetivo de esta prueba consistió en el control de posición de 3 servomotores conectados

a un nodo remoto grabado con el script PWM_RF266PC1.py, mientras el nodo puente envía

por RPC la posición de los servomotores al nodo remoto, se utilizó SNAP Connect como

mecanismo de conexión entre la interfaz y el protocolo.

Figura 5. Front panel de la interfaz.


12

La posición de los servomotores es determinada en la interfaz gráfica, para ello esta librería

se ejecuta junto con un servidor que corre sobre la Shell de Python 2.7.9. La manera en que

accede la interfaz al servidor es por medio de comandos POST de HTTP cifrado en XML, el

mensaje que contiene la función RPC a procesar por SNAP Connect y sus argumentos.

Figura 6. Diagrama de comunicación.

2.4. Prueba de comunicación LabVIEW / SNAP_API.py

Se planteó para esta prueba el control de posición en un servomotor de acuerdo a la

inclinación del eje X del acelerómetro LSM303D.

Figura 7. Diagrama de conexión del LSM303D.

Dado los resultados de la prueba SNAP Connect se planteó ofrecer una alternativa de

comunicación simple emulando la estructura API utilizada en los módulos XBEE de Digi

International. Para ello se realizó la librería SNAP_API.py para comunicación por medio del

puerto UART directamente entre el nodo puente y la interfaz gráfica. La estructura de la

cadena de datos entre el byte 0 al 6 es la siguiente:


13

Marca de inicio: Inicio del mensaje, lo define el caracter ~ (0x7E).

Tamaño: Extensión de bytes de la cadena entrante en el puerto UART.

Comando: Argumento para selección de RPC. La función a llamar debe ser definida por

el usuario en el script.

Dirección MAC: Se comprende de los últimos 3 bytes del módulo destino del RPC.

Datos útiles: Abarca todos los argumentos a introducir en el RPC, se utilizan diagonales

para separación entre argumentos.

El nodo remoto se cargó con las librerías PWM_RF266PC1.py y I2C_LSM303D.py; a su vez

el nodo puente conectado directamente al equipo de cómputo se cargó con el script

SNAP_API.py.

Figura 8. Front panel de interfaz.

El funcionamiento comienza al requerir las lecturas del acelerómetro; estas lecturas son

tomadas del nodo remoto y devueltas a la interfaz mediante RPC; la interfaz se calcula los 3

ángulos y realizar una representación 3D del acelerómetro, mediante otro RPC se cambia la

posición del servomotor en el nodo remoto de acuerdo al ángulo calculado del eje X. Este

procedimiento se repite cíclicamente mientras la interfaz se encuentre en ejecución.


14

Figura 9. Diagrama de comunicación.

3. RESULTADOS

Sobre las dos pruebas realizadas descritas anteriormente se obtuvieron los siguientes

resultados.

3.1. Comunicación LabVIEW / SNAP Connect

Este tipo de comunicación al utilizar una herramienta creada por Synapse Wireless Inc

permitió interactuar directamente con el protocolo inalámbrico SNAP aprovechando en su

totalidad todas las ventajas que posee y evitando las limitaciones encontradas en la prueba

intentando emular la estructura API. Los resultados principales fueron:

Permite funcionalidad completa que proporciona el software Portal (RPC, uso de

funciones nativas y carga de scripts Over the Air).

La implementación de SNAP Connect dentro del servidor permite el acceso de la

información desde diferentes equipos en la red con una misma interfaz.

Al utilizar comandos HTTP brinda una conectividad más amplia entre dispositivos para

futuras aplicaciones (computadoras, módulos Ethernet, módulos WiFi y dispositivos

móviles).


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Esta vía de comunicación se puede considerar muy estable, dado que no hubo fallos de envío

en pruebas realizadas desde 5 a 8 metros con y sin línea de vista directa entre el módulo

puente y remoto. La comunicación fue probada utilizando la interfaz y servidor en el mismo

equipo de cómputo, como en diferentes equipos en la misma red de área local.

A pesar de resultados confiables obtenidos, este tipo de comunicación es bastante compleja

ya que requiere del dominio de hasta 3 herramientas de software.

Figura 10. Circuito implementado.

3.2. Comunicación LabVIEW / SNAP_API.py

En la interfaz de prueba descrita en los puntos anteriores se probó una taza de envío y

recepción de datos cada 200 milisegundos con la interfaz y el nodo puente a una velocidad

de 9600 baudios constantemente leyendo los datos del sensor LSM303D y una vez

interpretados enviando el ángulo al servomotor del nodo remoto. Siendo un éxito la

implementación del script SNAP_API.py. Principalmente se destaca:

Simpleza de implementación al no requerir el manejo de un tercer software.

Puede adaptarse la estructura API de acuerdo a las necesidades del usuario.

Baja pérdida de datos inclusive a velocidades de transferencia de 200 milisegundos entre

nodos.


16

Sin embargo, una de las principales desventajas señaladas es la necesidad de agregar un nodo

extra para operaciones de grabado o depuración, debido a que el nodo puente al estar cargado

con el script SNAP_API.py lo imposibilita para interactuar con el software Portal al ocupar

el puerto UART. Además de limitar el uso de las funciones disponibles en el dispositivo al

no interactuar directamente con protocolo SNAP y el sistema.

Figura 11. Circuito implementado.

4. CONCLUSIONES

Los módulos de microcontroladores inalámbricos SNAP presentan una cantidad de ventajas

superiores con respecto a otros módulos de comunicación más comunes en el mercado. Entre

las ventajas más sobresalientes se encuentran:

Compatibilidad con adaptadores y sockets XBEE.

Tamaño reducido, propiciando la implementación.

Bajo consumo de energía (entre 150 y 180 miliamperios a 3.3 voltios).

Estabilidad frente a caídas de voltaje y demandas de corriente.

Largo alcance de señal en interiores y exteriores.

Capacidad de división en grupos o subredes dentro de un mismo canal para separar

sectores en específico y aminorar el tráfico dentro de la misma.

Posibilidad de grabar scripts en nodos de forma inalámbrica (Over the Air).


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Sin embargo sus desventajas encontradas fueron las siguientes:

Necesidad de tener un mínimo de dos dispositivos SNAP, considerando su precio y

limitación de proveedores dentro del mercado.

La implementación de SNAP Connect es compleja de utilizar debido a carencia de

información.

Limitaciones de software de programación por falta de tipos de variables comparado con

los microcontroladores basados en lenguaje C.

Necesidad de adaptar los niveles de señal en las entradas analógicas para la mayoría de

los sensores comerciales análogos (SNAP funciona con señales de 1.6 voltios).

Considerando que es un sistema relativamente nuevo dentro del mercado y al encontrarse

todavía en desarrollo, ofrece gran estabilidad y potencial dado que sus limitaciones se

encuentran principalmente en la manipulación del lenguaje de programación, siendo las

funciones de control y comunicación funcionales. La única dificultad real encontrada es la

complejidad de SNAP Connect, se puede considerar que este tipo de comunicación es ideal

para sistemas de control y monitoreo más elaborados, ya que su alcance tanto

inalámbricamente como en su extensión a Ethernet vía SNAP Connect hacen multiplicar su

alcance. Recomendando el uso de la estructura API para comunicación en proyectos más

simples que no requieran del uso necesario de todas las características del protocolo.

Como conclusión final, la idea para implementación en sistemas de control distribuido se

debe a la posibilidad de utilizar en un sistema mínimo las capacidades de supervisión,

adquisición de datos, control, manejo de elementos finales de control y comunicación

inalámbrica. Aunque este estudio se enfocó en la explotación de capacidades de hardware y

software, al obtener los resultados se comprobó la capacidad de extender la comunicación

por subredes, pudiendo realizar funciones enfocadas a IoT (Internet of Things). Esto

propiciaría que en sistemas de control distribuido se pueda extender en intercambio de

información de los sistemas de control y adquisición de datos por SNAP hacia la red Ethernet

y poder ejercer control sobre ellos dentro de la red de área local (LAN), inclusive hasta una

red de área amplia (WAN) haciendo uso de servidores e internet.


18

5. BIBLIOGRAFÍA

[1] Hoja de datos ATmega128RFA1 (Último acceso noviembre del 2015):

http://www.atmel.com/Images/Atmel-8266-MCU_Wireless-

ATmega128RFA1_Datasheet.pdf

[2] Hoja de datos SNAP RF266 (Último acceso noviembre del 2015):

http://www.synapse-wireless.com/upl/downloads/industry-solutions/reference/datasheet-

rf266pc1-rf-engine-f0d0f611.pdf

[3] Guía SNAPpy y SNAP (Último acceso agosto del 2015):

http://www.synapse-wireless.com/upl/downloads/industry-solutions/reference/user-s-guide-

snap-network-and-application-platform-da783dd4.pdf

[4] Guía Portal (Último acceso agosto del 2015):

https://forums.synapse-wireless.com/upload/Portal%20Reference%20Manual.pdf

[5] Guía SNAP Connect (Último acceso noviembre del 2015):

https://forums.synapse-

wireless.com/upload/SNAP%20Connect%203.4.5%20Python%20Package%20Manual.pdf

David Martínez-López

Ingeniero en electrónica egresado del Instituto Tecnológico de Los Mochis, Blvd. Juan de

Dios Batiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa.

Gerardo Cázarez Ayala

Maestro en ciencias docente del Instituto Tecnológico de Los Mochis, Blvd. Juan de Dios

Batiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa.

Martín Corral Domínguez

http://www.synapse-wireless.com/upl/downloads/industry-solutions/reference/datasheet-rf266pc1-rf-engine-f0d0f611.pdf

http://www.synapse-wireless.com/upl/downloads/industry-solutions/reference/datasheet-rf266pc1-rf-engine-f0d0f611.pdf


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Ingeniero en Electrónica docente del Instituto Tecnológico de Los Mochis, Blvd. Juan de

Dios Batiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa.

20



ISSN: En trámite

México

2016

CASA INTELIGENTE

Juan C. Retes Camacho; Juan P. Núñez Félix; Jesús Fernando Hernández

Borboa; Gerardo Cazarez Ayala




ITmochis



21

CASA INTELIGENTE

SMART HOUSE

Juan C. Retes-Camacho1; Juan P. Núñez-Félix1; Jesús Fernando Hernández-Borboa1;

Gerardo Cazarez-Ayala2

1Alumno, Instituto Tecnológico de Los Mochis, Depto. de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Blvd. Juan de

Dios Bátiz y calle 20 de Noviembre s/n, C.P. 81259. Los Mochis, Sinaloa.

2Profesor-Investigador del Instituto Tecnológico de los Mochis, Departamento de Ingeniería Eléctrica y

Electrónica, Blvd. Juan de Dios Bátiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa, México.

RESUMEN

El siguiente proyecto está diseñado para brindar a cada uno de los usuarios de este sistema

una mayor comodidad y accesibilidad en cuanto a la seguridad de un hogar y el control de

temperatura, humedad e iluminación de la misma, debido a su monitoreo y control a partir

de un dispositivo móvil o Tablet.

La idea principal es tener un control de refrigeración tanto automática como manual en cada

una de las recámaras, sala y cocina, además de un control de humedad en la antes

mencionada, un sistema de alarma para prevención de robo a la casa instalada en cada una

de las recámaras, un sistema de iluminación de las recámaras y del patio trasero tanto de

manera automática con un sensor de luz como de manera manual y un sistema de seguridad

para la puerta principal con activación y desactivación de seguros por medio de contraseña

enviada directamente desde un dispositivo móvil. Éste sistema de control se lleva a cabo a

través de microcontroladores Arduino con sus respectivos módulos Xbee Serie1 instalados,

basado en el protocolo de comunicación inalámbrica IEEE 802.15.4, mejor conocido como

Zigbee; que se encargará de tomar las muestras que reciban los sensores y enviarlas al

dispositivo central, el cual será un ordenador conectado a un dispositivo Xbee Serie1, el cual

estará recibiendo cada uno de los datos enviados por los controladores vinculados a la red

del ordenador central.

Una vez tomadas las muestras de los sensores, estos valores serán mostrados tanto en una

interfaz visual diseñada en LabVIEW, la cual estará desplegada en el ordenador, como en


22

una aplicación de un dispositivo móvil y/o Tablet, la cual estará mostrando tanto los valores

enviados por los microcontroladores enlazados a la red, como también estará activando y

desactivando de manera manual el estado de cada uno de los actuadores enlazados al sistema

Palabras clave:

Xbee, Domótica, Zigbee, Red en estrella.

INTRODUCCIÓN

Desde mediados del siglo XX se han organizado varias exhibiciones para enseñarnos ideas

de cómo las casas aparentarían y cómo funcionarían en un futuro lejano. La gente se

imaginaba cómo se podría hacer más cómoda la estancia en casa, cómo se facilitarían las

tareas domésticas, etc. Después de la aparición de dispositivos electrónicos inteligentes como

el ordenador fue surgiendo el concepto de la automatización del hogar: la domótica.

Éste concepto se refiere a la automatización y control de aparatos y sistemas de instalaciones

eléctricas y electrotécnicas de forma centralizada y/o remota. El objetivo principal del uso de

la domótica es el aumento del confort, el ahorro energético y la seguridad del hogar.

Sin embargo, llevar a cabo la automatización de un hogar no es tarea fácil. Es un sistema

complejo con una gran variedad de elementos conectados entre sí. Es imprescindible una

organización rigurosa del sistema para que en su conjunto pueda funcionar correctamente.

Se deben definir unas reglas de automatización y de comunicación de manera que los

dispositivos de percepción comuniquen el estado actual de varios aspectos de la casa a los

dispositivos que se encargan de cambiar esos aspectos para poder llevar a cabo el objetivo

principal de la domótica. Además, debe haber una interfaz para que el usuario pueda

personalizar el sistema inteligente a su antojo como, por ejemplo, la temperatura en una

habitación.

El sistema que nosotros hemos diseñado es pensando en cubrir éstos aspectos, tanto también

llevar a cabo un sistema de seguridad para la misma, esto con la finalidad de que el usuario

tenga la comodidad de saber cuándo su hogar está corriendo el riesgo de ser objetivo de robo.


23

Para llevar a cabo éste proyecto hemos decidido aprovechar lo aprendido en clase, las

tecnologías inalámbricas que actualmente están siendo de mayor importancia en el mercado

e incluso implementamos algunas tecnologías extra, para eso nos tomamos el tiempo de

comparar distintos métodos, tecnologías y herramientas que están a nuestro alcance, para, de

alguna manera, usar lo más redituable y aprovechar las ventajas que ellos nos proveen.

Xbee maneja el protocolo de comunicación inalámbrica IEEE 802.115.4, mejor conocida

como Zigbee, el cual ofrece consigo un método con mucho potencial para encaminar datos,

también nos facilita el establecer la red de una manera muy sencilla y debido a que usa la

topología de red en estrella, nos da la habilidad de agregar nuevos equipos fácilmente, de

centralizar la red de manera eficaz y sencilla, además de permitirnos encontrar fallos con

facilidad.

Figura 1. Red en estrella con Xbee

Cada módulo tiene una dirección única de 64 bits que viene por default grabada por la parte

trasera del dispositivo. Cuando uno de estos se asocia a la red, se le asigna una dirección

única. Por eso el número máximo teórico de elementos que pueden existir en una red es de

65535, por lo tanto, eso nos da mucha flexibilidad en cuanto al número de unidades que

deseemos utilizar y es una característica que puede ser aprovechada para nuestro diseño.


24

DESARROLLO

El control o proceso de los datos se lleva a cabo microcontroladores Arduino, los cuales

cuentan con instrucciones predefinidas para que a partir de que los datos de entrada

modificados por el usuario o por algún sensor, se lleve a cabo la acción de control hacia los

actuadores correspondientes.

Figura 2. Sensor Ultrasónico HC-SR04 conectado a un Arduino

A partir de que cada uno de los microcontroladores lleven a cabo las operaciones necesarias,

estos se comunicarán hacia sus respectivos módulos Xbee por medio de la base Xbee V5

Shield, lo que simplifica la tarea a la hora de comunicar Xbee con Arduino. Estos procesos

son:

Control de temperatura de recámaras y sala.

Control de humedad de cocina.

Sistema de iluminación inalámbrica manual en recámaras.

Sistema de iluminación exterior automática.

Sistema de alarmas anti-robo en recámaras.

Sistema de seguridad por contraseña desde teléfono celular vía Bluetooth


25

Figura 3. Xbee V5 Shield conectado a Arduino

Todos estos datos serán enviados de manera inalámbrica a un Xbee Maestro, el cual estará

conectado a un ordenador. Éste dispositivo maestro recibirá todos y cada uno de los datos

enviados por los Xbee enlazados a la red inalámbrica, y estos mismos datos recibidos serán

desplegados y monitoreados a través de una interfaz visual desarrollada en LabVIEW, la cual

visualizará cada uno de los valores enviados por los sensores y los estados de sus actuadores

en indicadores de fácil entendimiento como lo son termómetros, LEDs, etc.

Figura 4. Comunicación inalámbrica entre PC y Arduino por medio de Xbee

De igual forma, todos estos datos recibidos en la interfaz visual del ordenador serán

visualizadas en una Tablet y/o dispositivo móvil a través de la aplicación Data Dashboard, la

cual permite crear un tablero en tu dispositivo, el cual es capaz de monitorear y controlar los

mismos datos recibidos en la interfaz visual diseñada en LabVIEW, aplicación que estará

sincronizada a la interfaz por medio de una red Wi-Fi.


26

Figura 5. Interfaz visual en Data Dashboards

Figura 6. Interfaz visual en LabVIEW

El control de temperatura de recámaras y sala funciona de forma que se tienen, por defecto,

un rango de trabajo establecido por un límite superior e inferior, los cuales pueden ser

modificados por el usuario tanto desde la interfaz visual del ordenador como la de la

aplicación para Tablet y teléfono celular. El sistema de refrigeración de la habitación se

activará al momento que la temperatura sobrepasa el límite superior y se desactivará al


27

momento que ésta misma descienda del límite inferior. Sin embargo, este mismo sistema

puede ser activado y desactivado manualmente desde ambas interfaces.

El control de humedad de la cocina funcionará de la misma manera que lo hace el sistema de

control de temperatura. Al momento que el nivel de humedad ascienda sobre su respectivo

límite superior, un extractor será activado y éste mismo se desactivará cuando el nivel de

humedad descienda del límite inferior. De igual forma éste sistema puede activarse y

desactivarse de forma manual desde ambas interfaces.

El control de iluminación externa funciona de forma que dicha iluminación encenderá

automáticamente al momento que el nivel de luminosidad ambiental descienda del nivel

establecido. Dicho sistema puede ser activado y desactivado manualmente desde la interfaz

del ordenador como desde la aplicación en Tablet y dispositivo móvil.

El control de iluminación inalámbrica manual en recámaras se lleva a cabo manualmente

tanto desde la interfaz en LabVIEW como desde la interfaz en Data Dashboard, al presionar

un botón, el cual activa la iluminación en la recámara mencionada en la misma interfaz.

El sistema de alarmas anti-robo en recámaras funciona de modo que, al detectarse la

presencia de un individuo a una distancia considerablemente cerca de alguna de las ventanas

de dichas habitaciones, se activará una bocina, emitiendo un sonido de alarma y esto mismo

podrá ser visualizado en ambas interfaces. Al momento de que dicho individuo se aleje a una

distancia establecida, dicha alarma dejará de sonar. Este sistema es solamente monitoreado,

por lo cual, no puede ser activado desde alguna de las interfaces.

El sistema de seguridad por contraseña desde teléfono celular vía Bluetooth es activado y

desactivado a partir de un mensaje de texto enviado a través de Bluetooth a una red pre-

establecida. El sistema cuenta con una clave de activación y una de desactivación. El mismo

sistema requerirá ingreso de contraseña al momento de acercarse a la puerta, esto debido al

sensor de presencia instalado en la misma, el cual, automáticamente al detectar a alguien,

activará el sistema, de modo que será necesaria la inserción de una contraseña para el

desactivado del sistema. Este sistema, al igual que el sistema de alarmas anti-robo, es

solamente monitoreable desde las interfaces.


28

CONCLUSIONES

Xbee, hoy en día, es una de las tecnologías más utilizadas en el área de la domótica, ya que

permite una comunicación inalámbrica con un consumo mínimo de energía. Nuestro

proyecto es un pequeño ejemplo del potencial que nos brindan estos módulos, haciéndolos

redituables para ésta y muchas aplicaciones inalámbricas más.

Evidentemente, hace falta probar nuestro diseño en hogares reales, para obtener comentarios

y sugerencias de parte de los usuarios, por lo cual, en un futuro, en base a los resultados

obtenidos, se puedan modificar, e incluso mejorar los procesos de control, haciéndolo aún

mejor, ya que no sólo podríamos enfocarnos en lo que nosotros pensamos que dichos hogares

necesitan, sino en lo que realmente los usuarios de este sistema podrían requerir para sus

casas.

Aún hace falta revisar lo que se considera como prestaciones básicas de un sistema domótico,

para centrar el modo en que este tipo de instalaciones puede contribuir a la autosuficiencia.

Partiendo de las tres fundamentales prestaciones exigibles a las instalaciones domóticas:

Ahorro energético: Optimizar los recursos energéticos consiguiendo una mayor

rentabilidad en su consumo.

Seguridad: Garantizar la seguridad de las personas y de las instalaciones en el hogar.

Confort: Facilitar el uso de la vivienda y sus equipamientos necesarios para las

personas que habitan el hogar.

Pero, aun así, estamos satisfechos ya que hemos obtenido los resultados deseados desde

nuestra perspectiva.


29

BIBLIOGRAFÍA

Ortega Huembes, Carlos Alberto (2008). Zigbee: El nuevo estándar global para la domótica

e inmótica. Consultado en mayo de 2016

http://www.andresduarte.com/arduino-y-xbee. (Último acceso: mayo 2016)

http://zonafranca.mx/domotica-la-tecnologia-detras-de-las-casa-inteligentes/. (Último

acceso: mayo 2016)

http://www.digi.com/products/xbee-rf-solutions/modules (Último acceso: mayo 2016)

http://www.digi.com/products/xbee-rf-solutions/modules/xbee-802-15-4 (Último acceso:

mayo 2016)

https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno (Último acceso: mayo 2016)

http://www.monografias.com/trabajos61/zigbee-estandar-domotico-inmotica/zigbee-estandar-domotico-inmotica.shtml

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http://www.digi.com/products/xbee-rf-solutions/modules

http://www.digi.com/products/xbee-rf-solutions/modules/xbee-802-15-4

https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno

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ISSN: En trámite

México

2016

ESTACIÓN DE CONTROL DIDÁCTICA

José Guillermo Parra Rodríguez; Jesús Martín Carrizosa Torres; Fausto Miguel

Acuña Inzunza; Gerardo Cazarez Ayala




ITmochis



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ESTACIÓN DE CONTROL DIDÁCTICA

DIDACTICS CONTROL STATION

José Guillermo 𝐏𝐚𝐫𝐫𝐚 − 𝐑𝐨𝐝𝐫𝐢𝐠𝐮𝐞𝐳1; Jesús Martín 𝐂𝐚𝐫𝐫𝐢𝐳𝐨𝐬𝐚 − 𝐓𝐨𝐫𝐫𝐞𝐬1;

Fausto Miguel 𝐀𝐜𝐮ñ𝐚 − 𝐈𝐧𝐳𝐮𝐧𝐳𝐚1; Gerardo Cazarez-Ayala2

1Alumnos Instituto Tecnológico de Los Mochis, Depto. de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Blvd. Juan de

Dios Bátiz y calle 20 de Noviembre s/n, C.P. 81259, Los Mochis, Sinaloa.


Electrónica, Blvd. Juan de Dios Bátiz y 20 de Noviembre s/n, C.P. 81279, Los Mochis, Sinaloa, México.

RESUMEN

Mediante el presente trabajo, se pretende explicar la implementación de un control de

posición en una barra que presenta un grado de libertad, el cual consiste en el giro respecto a

un eje que pasa por su centro de gravedad, el movimiento de giro será provocado por una

fuerza de empuje producida por una hélice y un motor de corriente directa, de manera que

controlando la velocidad de giro del motor se podrá regular la fuerza de empuje que actúa

sobre la barra y con ello la posición de la misma, para muchos todo lo anterior se puede

resumir como “helicóptero con un grado de libertad”, quizás la anterior frase sea más

ilustrativa y permita a todos crear un esquema mental del sistema.

Palabras clave

Control, Arduino, Sistemas, Estabilidad.

SUMMARY

By the next job it is to explain the implementation of a control of position in a bar presenting

a degree of freedom, which is consists of bathroom rotation relative an axis passing through

a do center of gravity, the movement turning it is caused by a pushing force produced by a

propeller and a engine of direct current, so controlling the speed of rotation of the motor can

be regulated by the pushing force acting on the bar and thus the position thereof, for many

the above are puedere plunge as "a helicopter scam degree of freedom" the preceding


32

sentence may be more illustrative and allows everyone to create a mental diagram of the

system.

Key words.

Control, Arduino, Systems, Stability.

INTRODUCCIÓN

La estación de control como se muestra en la figura 1 está conformada de 3 variables a

controlar, temperatura de un dispositivo calentador que consta de dos transistores acoplados

a un disipador de calor, posición de grados mediante un motor que controla su posición con

la velocidad de mujer y nivel de agua en un tanque, controlando sus variables utilizando leyes

de control y aplicándola con un PID el cual deberá mantener estable el sistema en cuestión.

Figura 1.- Estación didáctica de control.

La ecuación del PID se desarrollará en Matlab, el resultado del PID se introducirá en un

Arduino Uno en el que se adaptara dicho resultado a la salida PWM de éste controlador (0-


33

255) para alcanzar el Setpoint deseado y con eso manipular los actuadores de cada sistema a

utilizar.

Objetivos

Obtener el modelo matemático del sistema en cuestión.

Realizar simulaciones sobre el modelo y comparar en cuanto a respuesta temporal

del modelo matemático obtenido y el sistema físico.

Conseguir un sistema estable conforme a su modelo matemático, lograr que en todo

momento sea la deseada.

Lograr que el sistema alcance la referencia con el menor sobre pico posible, que en

todo momento su evolución temporal sea estable.

Buena respuesta ante perturbaciones, el sistema deberá ser capaz de corregirse ante

la acción de fuerzas externas respecto a la referencia.

Implementación del algoritmo de control utilizando Arduino y Simulink

MATERIALES Y METODOS

El prototipo consta de un sensor ultrasónico (figura 2) para medir el nivel del tanque y como

actuador tenemos una bomba para introducir agua al tanque, un potenciómetro para conocer

la posición del estabilizador y como actuador para este sistema tenemos un motor de corriente

directa.

Figura2.- Sensor ultrasónico.


34

Figura3.- Sensor de temperatura (DS18B20).

Para el control de temperatura se utiliza un sensor de temperatura DS18B20 (figura1.3) con

el que podremos conocer la temperatura del sistema de control de temperatura y como

actuador tenemos un disipador acoplado con un ventilador para poder enfriar el dispositivo,

una pantalla LCD para visualizar el estado del sistema, un Arduino Uno (figura1.4) con el

que podremos monitorear los estados del sistema (sensores, actuadores, elementos de

visualización) y además como interfaz de comunicación entre el programa Simulink de

MATLAP donde se encuentra el control del PID y el estado del sistema gráficamente

.

Figura4.- Arduino Uno.

Simulink.

Simulink es una herramienta de Matlab que funciona mediante un entorno de programación

visual, las funciones están representadas por bloques, lo que hace muy sencilla su utilización


35

sin necesidad de emplear lenguajes complejos de programación. Es un entorno de

programación de más alto nivel de abstracción que el lenguaje interpretado Matlab (archivos

con extensión .m). Simulink genera archivos con extensión .mdl (de "model"). Al ejecutar

un modelo implementado en Simulink se genera un código en C que el ordenador reconoce

y ejecuta.

Para implementar el control de la planta será necesario utilizar varios bloques de Simulink

que permitirán la comunicación serie y la ejecución de algoritmos de control, veamos cuales

son eso bloques a continuación:

El proceso de comunicación serie es posible gracias al uso de tres bloques, Serial

Configuration, Serial Receive y Serial Send, estos bloques emplean el Universal Serial Port

(USB), para el envío y recepción de datos, este puerto es del tipo Half-Dúplex, lo cual

significa que sólo se puede recibir o enviar datos, en un mismo instante de tiempo, o sea, que

para enviar o recibir datos el puerto debe estar libre de tráfico.

Serial Configuration: Este bloque configura los parámetros de un puerto serie que se

puede utilizar para enviar y recibir datos. Se debe dar valores a todos sus parámetros

antes de colocar un Serial Send o un Serial Receive, los parámetros a configurar son:

Communication port

Especifica el puerto serie a configurar. Se debe seleccionar un puerto disponible de

la lista. Por defecto no hay puerto serie seleccionado, el mismo puerto debe ser

utilizado para el Serial Send y el Serial Receive. Cada Serial Send y Receive debe

tener un Serial Configuration, lo que implica que si se utilizan varios puertos en una

misma simulación, se debe agregar tantos bloques de Serial Configuration como

puertos series diferentes haya en la aplicación.

Baud rate.

Especifica la velocidad de transmisión en baudios, por defecto es 9600.

Data bits.

Especifica el número de bits que se van a enviar por la interfaz serie.

Parity.


36

Especifica como chequear los bits de paridad en los datos transmitidos.

Stop bits.

Especifica la cantidad de bits que determinaran el final de un byte.

Flow control.

Especifica el proceso de gestión de la tasa de transmisión de datos en el puerto

serie.

Timeout.

Especifica el tiempo que el modelo va a esperar a los datos durante cada paso

de tiempo de simulación. El valor predeterminado es 10 (segundos).

Serial Receive: Este bloque configura y abre una interfaz a una dirección remota

especificada usando el Protocolo Serie. La configuración e inicialización ocurre una

vez al comienzo de la simulación. El bloque adquiere datos durante el tiempo de

ejecución del modelo. Los parámetros principales usados en la aplicación son:

Communication port

Especifica el puerto a través del cual se van a recibir los datos.

Data size.

En esta pestaña es importante indicar el número de bits a recibir.

Data type.

Como se puede deducir, se debe indicar en esta pestaña el tipo de dato a recibir.

Block sample time.

Por último se debe indicar el tiempo de muestreo del bloque, o sea la frecuencia

con la que se leerá el dato.

Serial send: Mediante este bloque se enviarán los datos generados por el controlador

hacia el Arduino. Sus parámetros son muy similares a los del Serial Receive por lo

cual no serán explícitamente comentados.

Convert to: Este es un bloque del tipo Data Type Conversion, su única función es

convertir un tipo de dato en otro, en el caso de la aplicación se emplea la conversión

a formato double y uint8, el formato double se emplea en los elementos gráficos de

Simulink y el uint8, es el necesario para trasmitir y recibir por el puerto serie, por lo


37

que este tipo de conversiones se debe garantizar tanto en la comunicación Arduino

PC como viceversa.

Gain: Mediante este bloque se hace posible la visualización de los datos recibidos y

enviados, así como el valor de la referencia, todo ello en unidades de Volts, por ello

el valor de ganancia aplicado es 5/255 que representa la resolución de un conversor

D/A de 8 bits.

Es importante destacar que la lectura de tensión que realiza el Arduino tiene una

resolución de 10 bits y por el puerto serie sólo se pueden enviar datos de 8 bits, por

lo que es necesario llevar el valor inicial leído por el micro controlador, a un rango

de 0255, o lo que es lo mismo, a una resolución de 8 bits. Este hecho explica el porqué

del valor del bloque Gain.

PID: Aquí es donde se implementa el algoritmo de control PID, gracias a este bloque

tendremos un sistema capaz de responder automáticamente a las variaciones en el

punto de referencia. El algoritmo que implementa a este controlador en Simulink es

el siguiente, para un controlador en paralelo realizable:

Figura 5.- Algoritmo en paralelo.

Donde P; es la ganancia proporcional, I; es el tiempo de acción integral, D; el tiempo

derivativo y N es el coeficiente de filtrado que determina la ubicación del polo del

filtro derivativo.

La implementación de esta ecuación empleando bloques de Simulink, es la que se

observa en el diagrama:


38

Figura 1.6 Diagrama de control

Como vemos tendremos una señal a la salida que siendo los valores de las ganancias P, I y

D, no nulos, será una combinación de las tres acciones básicas de control.

Interfaz física.

Como es de suponer, el micro controlador Arduino es incapaz de suministrar los niveles de

tensión y corriente que se necesitan para hacer funcionar el motor empleado en la aplicación

con la potencia requerida, por lo tanto el uso de una fuente de tensión externa se hace

indispensable, además necesitaremos un elemento que sea capaz de conmutar a una

frecuencia determinada, con el objetivo de aumentar o disminuir los niveles de tensión que

llegan al motor y que finalmente es lo que permitirá controlar la fuerza de empuje que

produce la hélice. La interfaz física de forma esquemática se puede observar en la siguiente

figura:


39

Figura 1.7Interfaz física.

El microcontrolador enviará a la puerta del transistor una señal PWM, y por tanto esta misma

señal PWM pero de potencia será la que reciba el motor, de manera que se podrá controlar la

tensión del motor aumentando o disminuyendo el ancho del pulso y con ello el valor medio

de la tensión que llega al motor. La representación de este montaje será la siguiente:

Figura 8.- Esquema eléctrico.


40

Lazo de control. Simulink.

En la siguiente figura se puede observar el lazo de control creado mediante la herramienta de

Matlab, Simulink.

Figura 9.- Lazo de control.

Todo comienza con la lectura de los datos enviados desde Arduino, de esto se encarga el

bloque Serial Receive, que muestrea el buffer del puerto serie, seguidamente es necesario

convertir estos datos recibidos en forma de bits en un número de valor doble entendible para

el usuario, en este paso ya tendríamos el valor de la variable que queremos controlar, ahora

la muestreamos para compararla con la referencia y corregir el error, además de graficar su

valor en unidades de tensión, para ello es necesario multiplicar el valor en doble por la

resolución de un conversor de 8 bits (5/255), ya que los datos transmitidos ocupan como

máximo un byte.

El valor de referencia es ajustable mediante un control deslizable, se ha colocado un bloque

de saturación seguido de la referencia que permite limitar el movimiento en un rango deseado


41

por el usuario y que permita al sistema moverse en una zona de estabilidad, este bloque de

saturación deja pasar el dato tal cual, siempre que se encuentre en el rango definido por los

limites inferior y superior del bloque, si está por debajo la salida del bloque será el límite

inferior, será el superior cuando ocurra lo contrario.

Una vez realizada la comprobación del valor de referencia, se compara esta con el valor

recibido del sensor y el error producido por la diferencia entre ambas es enviado al bloque

PID, que creará la señal de control correspondiente para la corrección de ese error. La salida

del regulador se ha limitado en un rango de 50 como valor mínimo y 255 como máximo, son

necesarios estos valores para poder manejar de manera correcta y eficaz la señal PWM que

escribirá arduino en su salida y que será la responsable de hacer conmutar al transistor cuya

función es trabajar como interruptor entre la fuente de tensión y el motor, incrementando o

disminuyendo el valor medio de tensión que le llega al motor.

Por último, a la salida del PID otro conversor de tipo de datos para realizar el proceso inverso

a la primera conversión, o sea, convertir a formato unit8, número de 8 bits, permitiendo de

esta manera que el bloque Serial Send pueda transmitir los datos a través del puerto serie.

CONCLUSIONES

Las pruebas realizadas al concluir la aplicación han sido satisfactorias, se ha logrado

implementar un sistema que tiene un comportamiento aceptable y que cumple con los

objetivos planteados, sin sobre picos y cuya posición evoluciona linealmente ante cambios

en la referencia.

Con la realización de este proyecto se han puesto en práctica una buena parte de los

conocimientos adquiridos durante nuestra formación como estudiantes en Ingeniería en

Electrónica. Hemos aportado un punto de vista analítico a la hora de reconocer como utilizar

los conocimientos adquiridos para resolver cierto problema de la vida real, hecho que me

servirá de experiencia para nosotros de la rama electrónica y control, así también se podrá

demostrar las leyes de control no sólo matemáticamente sino físicamente.


42

BIBLIOGRAFIA

http://wechoosethemoon.es/2011/arduino

matlab-simulink-controlador-pid/

http://es.wikipedia.org/wiki/Puerto_serie

http://es.wikipedia.org/wiki/UART

http://es.wikipedia.org/wiki/USB

http://arduino.cc/en/Reference/HomePage

http://arduino.cc/it/Reference/Board

ttp://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno -Ayuda Matlab/Simulink

Parra Rodríguez J.

Alumno de la carrera de Ingeniería electrónica, Instituto Tecnológico de Los Mochis, Blvd.

Juan de Dios Bátiz y 20 de Noviembre s/n, C.P. 81279, Los Mochis, Sinaloa, México.

Carrizosa Torres M.



Acuña Inzunza F.



43



ISSN: En trámite

México

2016

CONTROL Y MONITOREO DE UNA GRANJA ACUÍCOLA

Francisco Armando Vizcarra Pineda; Manuel Alejandro Pineda Martin del Campo;

Dalila Félix Adriano; Ana Laura Astorga Corrales; Gerardo Cazarez Ayala




ITmochis



44

CONTROL Y MONITOREO DE UNA GRANJA ACUÍCOLA

CONTROL AND MONITORING OF AN AQUACULTURE FARM

Francisco Armando Vizcarra-Pineda1; Manuel Alejandro Pineda-Martin del Campo1;

Dalila Félix-Adriano1; Ana Laura Astorga-Corrales1; Gerardo Cazarez-Ayala2

1Alumno, Instituto Tecnológico de Los Mochis, Depto. de Ingeniería Electrónica, Blvd. Juan de Dios Bátiz y

Calle 20 de Noviembre s/n, C.P. 81259, Los Mochis, Sinaloa.


Electrónica, Blvd. Juan de Dios Bátiz y 20 de Noviembre s/n, C.P. 81259, Los Mochis, Sinaloa, México.

RESUMEN

En este proyecto se realiza una simulación a escala de una granja camaronera. Basados en

tres estanques para el crecimiento de la cría de camarón, en el cual las variables más

importantes son: temperatura, nivel, y pH.

Se actualizaron los estanques propios para tener un buen ambiente para el crecimiento del

camarón, programando en Arduino Uno, con la ayuda de sensores inteligentes para la

aplicación deseada. En el monitoreo y control se realizó una interface con el programa

LabView, con los módulos de XBee en modo transparente como medio de comunicación

inalámbrica y con un sensor Bluetooth.

En la interface se visualizará las variables del proceso, donde también se podrán modificar

los valores de set point de las respectivas variables, desde un celular o Tablet con una

aplicación creada en app inventor, esto para tener un mejor ambiente para las diferentes

especies de camarón que se pueda criar o etapas del crecimiento del susodicho.

Para que la cría de camarón tenga un buen crecimiento o engorde, se investigaron cuáles son

los factores más importantes para realizar una simulación de un estanque a escala, al obtener

dichos valores se realizó un diseño de tres estanques donde en cada uno de ellos se introdujo

un Arduino con los módulos XBee acoplados y el sensor Bluetooth .

Los tres estanques que se crearon son para criar los camarones y uno extra para el

manteniendo del estanque de los camarones (desagüe), en los tres estanques se midieron las

variables de pH, temperatura y nivel, estos mismos son censados y enviados por medio del

XBee a nuestra interface donde se monitorearon las variables del proceso.


45

Palabras clave: Arduino Uno, LabView, monitoreo y control, variables, aplicación,

Bluetooth, XBee.

SUMMARY

In this project, a simulation is performed at the level of a shrimp farm. Based on three ponds

for the growth of shrimp farming, in which the most important variables are: temperature,

flow, and ph.

We automate our ponds to have a good environment for the growth of shrimp, programming

Arduino Uno, with the help of intelligent sensors for the desired application. Monitoring and

control an interface with LabVIEW program with XBee modules in transparent mode as a

means of wireless communication with a Bluetooth sensor was performed.

In the interface process variables, which also can modify the set point values of their

respective variables, from a cell phone or tablet with an application built in app inventor, this

to have a better environment for different species of shrimp that can be displayed raising or

growth stages of the above.

For shrimp farming has good growth or fattening, we investigate which are the most

important factors for a simulation of a pond scale, to obtain these values make a custom

design three ponds where in each introduced an Arduino coupled with XBee modules and

Bluetooth sensor.

In ponds that create the three are to raise shrimp and one extra for the holding pond shrimp

(drain) in the three ponds measured variables pH, temperature and level, these same are

sensed and sent via the XBee our interface where we monitor process variables.

Keywords: Arduino Uno, LabVIEW, monitoring and control variables, application,

Bluetooth, XBee.

INTRODUCCIÓN

En la actualidad el cultivo de camarón es una de las actividades económicas de mayor tasa

de crecimiento en el orbe, representando para México una importante fuente de divisas y

generación de empleo. El uso de la tecnología de la información (TI), se ha convertido en un

factor decisivo para mejorar la productividad y la competitividad en las empresas de


46

producción de camarón de cultivo. Estas empresas registran un bajo nivel de adopción de

aplicaciones de cómputo y en consecuencia, una brecha digital con sus homólogas de los

países con los cuales se compite en el mercado internacional. Los recientes avances en la TI

han tenido un profundo impacto en todas las empresas modernas y la acuacultura se ve como

uno de los campos con mayor potencial para su aplicación. Para atender la problemática

anteriormente planteada, se generó un modelo de simulación orientado a incrementar la

competitividad de las granjas camaroneras del país, permitiendo el análisis de producción.

Actualmente se está en una revolución tecnológica en las comunicaciones inalámbricas, ya

que una de las ventajas es el costo por la eliminación del cableado, otras de sus ventajas es

la movilidad ya que por lo dicho anteriormente no depende del cable.

En el área de la electrónica el uso de esta tecnología se va popularizando con el paso del

tiempo y por sus ventajas claro, en los procesos industriales se está eliminado el cableado

para implementar este tipo de comunicación para hacer redes de sensores inalámbricos, y así

tener un mejor control del proceso y monitoreo. Con esta finalidad tomamos el proceso de

crecimiento del camarón he implementamos sensores inteligentes para hacer un proceso

automatizado he inalámbrico, creando una red de trabajo con el cual se pueda hacer un control

y monitoreo a distancia.

El protocolo de comunicación a implementar es ZigBee, es un protocolo de alto nivel de

comunicación inalámbrica para su utilización de radiodifusión digital de bajo consumo,

basada en el estándar IEEE 802.15.4 de redes inalámbricas de área personal (wireless

personal área network, WPAN). Como se muestra en la (figura 1.)

Figura 1.- Espacio inalámbrico de IEEE 802.


47

Su objetivo son las aplicaciones que requieren comunicaciones seguras con baja tasa de envío

de datos y maximización de la vida útil de sus baterías. En principio, el ámbito donde se

prevé que esta tecnología cobre más fuerza es en domótica, como puede verse en los

documentos de la ZigBee Alliance, estas son las características que lo diferencian de otras

tecnologías inalámbricas: su bajo consumo, su topología de red en malla, su fácil integración.

Digi ha amparado este protocolo y ha desarrollado los módulos XBee, estos sirven para

establecer redes inalámbricas. Los módulos XBee proveen 2 formas amigables de

comunicación: Transmisión serial transparente (modo AT) y el modo API que provee muchas

ventajas. Los módulos XBee pueden ser configurados desde el PC utilizando el programa X-

CTU o bien desde tu microcontrolador. Los XBee pueden comunicarse en arquitecturas punto

a punto, punto a multi punto o en una red mesh. La elección del módulo XBee correcto pasa

por escoger el tipo de antena (chip, alambre o conector SMA) y la potencia de transmisión

(2mW para 300 pies o 60mW para hasta 1 milla). Los módulos XBee son versátiles a la hora

de establecer diversas topologías de red, dependiendo la serie de XBee que escojas puedes

crear redes (figura 2).

Figura 2.-Topologías de redes.

Bluetooth es un enlace de radio de corto alcance que pretende remplazar conexiones por

cable(s) de dispositivos electrónicos portátiles o fijos. Sus principales características son;


48

baja complejidad, bajo consumo de energía, bajos costos además de ser un dispositivo

robusto.

Bluetooth opera en la banda libre ISM de los 2.4 GHz. Para evitar la interferencia y la perdida

de información se utiliza un transmisor-receptor de frequency hop (salto de frecuencia). Para

minimizar la complejidad del transceptor se utiliza una modulación binaria de FM. La tasa

de transferencia es de 1 Msymbol/s. Se aplica un canal ranurado con una duración estándar

de 625 µs por cada slot (ranura) de tiempo. Para emular una transmisión full duplex, se utiliza

una trama de TDD (time division duplex). En el canal, la información se intercambia por

medio de paquetes. Bluetooth puede soportar un canal de datos asíncronos, hasta tres canales

de voz síncronos simultáneamente, o un canal capaz de manejar simultáneamente datos

asíncronos y voz síncrona. Cada canal de voz soporta 64 kb/s de datos síncronos (voz) en

cada dirección. El canal asíncrono puede soportar un máximo de 723.2 kb/s asimétricos o

433.9 kb/s.

El sistema Bluetooth consiste de una unidad de radio, una unidad de control de link y una

unidad de soporte para el manejo de las funciones y de la terminal de servicio de la interface

(ver figura 3). Esta cláusula describe las especificaciones del controlador de enlace Bluetooth,

el cual transporta los protocolos de banda base y otras rutinas de bajo nivel.

Figura 3.- Distintos bloques funcionales para un sistema Bluetooth.

Los sistemas Bluetooth proporcionan conexión punto a punto (solo se involucran dos

unidades Bluetooth), o una conexión punto a multipunto (ver figura 4). En una conexión

punto a multipunto, el canal se comparte entre varias unidades Bluetooth. Dos o más unidades

que comparten el mismo canal forman una pico red. Un solo dispositivo


49

Bluetooth trabaja como maestro de la picores, mientras que el(los) otro(s) trabajan como

esclavos. Hasta siete esclavos pueden estar activos en una pico red. Además, muchos más

esclavos pueden estar conectados al dispositivo maestro en un estado inactivo o latente.

Dichos esclavos latentes no se pueden estar activos en el canal, pero se mantienen

sincronizados al maestro. Tanto para los esclavos activos como para los latentes, el canal de

acceso es controlado por el maestro.

Múltiples pico redes con áreas de cobertura traslapada forman una red dispersa o una

scatternet. Cada pico red puede tener solamente un maestro. Sin embargo, los esclavos

pueden participar en diferentes pico redes bajo una base de time-division multiplex. Además,

un maestro en una pico red puede ser esclavo en otra pico red. Las pico redes no deben de

estar sincronizadas en frecuencia. Cada pico red tiene su propio canal de salto.

Figura 4.- Varias formaciones de pico redes: a) Operación con un solo esclavo; b)

Operación multi esclavo; c) Operación tipo scatternet.

MATERIALES Y MÉTODOS.

Para la elaboración del proyecto se seleccionaron los siguientes sensores, los cuales se hablará

de sus especificaciones y características.

- Sensor de nivel (figura 5): consiste en un sensor ultrasónico que mide el nivel del

estanque camaronero.


50

Figura 5.-Sensor de distancia HC-SR04

- Sensor de temperatura a prueba de agua (figura 6): mide la temperatura dentro del

estanque, para estar censando la temperatura dentro del rango establecido.

Figura 6.- Sensor de temperatura digital DS18B20

- Arduino Uno (figura 7)


51

Figura 7.- Arduino Uno

- Funduino Arduino Xbee extensión del IO Shield (figura 8)

Figura 8.- Arduino Shield

- Módulo XBee (figura 9): comunicación: Transmisión serial transparente (modo AT)


52

Figura 9.- Modulo XBee serie 2

- Modulo Bluetooth (figura 10): se comunica con cualquier por Arduino por medio del

Puerto Serie UART (TX, RX), para enviar un dato de manera inalámbrica, simplemente

el Arduino lo envía por el Puerto Serie (1 Byte), y para recibir datos inalámbricos de un

Celular, Tablet., los entrega al Puerto Serie del Arduino.

-

Figura 10.- Modulo Bluetooth UART HC-06


53

DESARROLLO

Para la creación de nuestra granja acuícola ocupamos una base para los tres estanques, donde

se instalaron los sensores inalámbricos, los cuales son: sensor de temperatura y sensor

ultrasónico para medir el nivel del estanque, también pusimos su respectiva bomba para el

llenado de este y pusimos su respectivo drenado. (Figura 11)

Figura 11.- conexión del sensor de temperatura sumergible

Los módulos XBee fueron acoplados al Arduino Xbee extensión Shield, que a la vez dicho

shield es montado al microcontrolador Arduino Uno (figura 12), lo cual contiene el programa

que se ha diseñado para cada uno de los procesos.

Figura 12.- XBee montado en el Arduino Xbee extensión del IO Shield.


54

Se usaron tres Arduinos con sus respectivos shields, Xbee, sensores inteligentes y Bluetooth,

(figura 13) la alimentación de los mismos es a través de un cable USB, el cual lo conectamos

a la laptop, lo cual nos da una alimentación de 5 volts o conectores directamente a una fuente

de alimentación.

Figura 13.- Circuito completo del estanque camaronero

El sistema trabaja de la siguiente manera, el estanque necesita cierto rango de límite inferior

y superior, de temperatura y del nivel del agua.

Al variar la temperatura o el nivel del agua, se envía una señal al XBee maestro, el cual

procesa la señal y la envía de regreso para que los actuadores desarrollen su trabajo en el

proceso, en el caso que el nivel de agua este en el límite inferior, la bomba de llenado

automáticamente se encenderá y dejara el nivel de agua al límite indicado en la interface

visual. Ya se lo contrario habrá que drenar el agua del estanque.

Interfaz visual

La interfaz de usuario, es el diseño de la interacción hombre-máquina.

El objetivo de la interacción de hombre a máquina sea más efectivo y el control de los

procesos sea más sencillo para el usuario, en el cual ayudara al operador en la toma de

decisiones operativas. Existen interfaces de usuario para distintos sistemas y proporcionan

un medio de:


55

Entrada, permitiendo que los usuarios puedan manipular un sistema.

Salida, permitiendo que el sistema indique los efectos de la manipulación de los

usuarios.

Lo más importante del manejo de hombre a máquina es que sea fácil, eficiente y agradable

para operar un proceso y obtener los resultados deseados.

El programa que seleccionamos para crear nuestra interfaz visual fue LabVIEW, ya que este

es programado en leguaje G, y más manejable para la adquisición de datos, control de

instrumentos y la automatización industrial. (Figura 14).

Figura 14.- Interfaz Visual en LabVIEW

La interfaz recopila en una tabla los valores de los límites del nivel de agua, la temperatura

y el estado de los actuadores, así también la hora y fecha cada 200 milisegundos. El pH solo

queda indicado.


56

PRUEBAS Y RESULTADOS

Al terminar el prototipo de la granja acuícola y a ver instalado los sensores inteligentes y

medios de comunicación. Hicimos las pruebas correspondientes, y los resultados fueron

positivos, la comunicación era estable y confiable, las señales de los sensores fueron precisas

y no estaban fuera de rango.

La comunicación a través de la aplicación Android fue precisa y confiable. Las señales de

los XBee no se traslaparon por el modo de trabajo programado, dichos módulos hacen un

control de buffer adecuado, lo cual da buenos resultados en la comunicación a través de la

interfaz visual.

CONCLUSIONES.

El avance en las comunicaciones inalámbricas ha beneficiado a la actividad acuícola por sus

aplicaciones en las áreas donde se monitorea y controla o supervisa un proceso.

El proyecto de la granja camaronera es un ejemplo de cómo puede aplicar dicha tecnología,

las redes inalámbricas tiene múltiples ventajas y un gran futuro esta misma, con el paso de

los años se ha venido implementado ahorrando en costoso cableado, mantenimiento e

instalaciones. Por esto es importante implementar este tipo de comunicaciones, actualizar

dichos procesos para obtener un mejor trabajo y control, para obtener mejores resultados y

ganancias con el paso del tiempo.

BIBLIOGRAFIA.

http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/10328/1/UPS-GT001238.pdf

http://pcti.mx/articulos/item/simulacion-bio-economica-para-la-competitividad-de-las-

granjas-camaroneras-de-mexico

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/archundia_p_fm/capitulo3.pdf

http://www.ti.com/lsds/ti/wireless_connectivity/zigbee/overview.page

http://es.wikipedia.org/wiki/ZigBee

http://www.xbee.cl/


57

http://www.ni.com/labview/why/user-interface/esa/

Francisco Armando Vizcarra-Pineda, Manuel Alejandro Pineda-Martin Del Campo, Dalila

Félix-Adriano y Ana Laura Astorga-Corrales

Alumnos de la carrerea Ingeniería en Electrónica del Instituto Tecnológico de Los Mochis,

Depto. de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Blvd Juan de Dios Bátiz y calle 20 de noviembre

s/n, C.P 81259 Los Mochis Sinaloa.

59



ISSN: En trámite

México

2016

SISTEMA DE TELEMEDICIÓN DE TEMPERATURA PARA LA CONSERVACION

DE GRANOS.

Gerardo Cázarez Ayala; Martín Corral Domínguez; Antonio Rodríguez Beltrán;

Sócrates Lugo Zavala; Miguel E. Ramírez Montenegro; Hugo Castillo Meza; David

Martínez López




ITmochis



60

SISTEMA DE TELEMEDICIÓN DE TEMPERATURA PARA LA

CONSERVACION DE GRANOS.

Gerardo Cázarez-Ayala1; Martín Corral-Dominguez1; Antonio Rodríguez-Beltrán1; Sócrates

Lugo-Zavala1; Miguel E. Ramírez-Montenegro1; Hugo Castillo-Meza1; David Martínez-López2


Electrónica, Blvd. Juan de Dios Batiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa, México. 2Alumno de la carrera de Ingeniería en Electrónica del Instituto Tecnológico de Los Mochis, Blvd. Juan de Dios

Batiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa.

RESUMEN

El presente trabajo describe el diseño e implementación de un sistema de entrada-salida

distribuido, enfocado en el monitoreo de variables en silos para el almacenamiento de granos

como una alternativa a los sistemas de monitoreo tradicionales. El sistema está basado en un

protocolo de comunicación inalámbrico; Digimesh y es capaz de operar en topologías de

redes en malla. Asimismo, el sistema implementa un arreglo de sensores digitales de

temperatura, para el monitoreo de esta variable en el interior del silo y es capaz de detectar

zonas o sectores dentro del mismo, donde ocurran cambios repentinos en la temperatura del

aire entre los granos y activar el sistema de aireación. Para esto, se utiliza el sensor digital

DS18B20, el cual opera mediante bus 1-Wire, haciendo posible un arreglo de sensores de

temperatura en línea de hasta 128, logrando cubrir las necesidades de cualquier silo para el

almacenamiento de granos.

El sistema consta de dos tarjetas electrónicas, la primera de ellas actúa como unidad de

adquisición de datos y se basa en un microcontrolador ATmega 32U4 con bootloader

Arduino. La segunda, actúa como unidad de control central y está basada en un

microcomputador Raspberry PI modelo B.

El sistema actúa de manera completamente automático, procesa la información y actúa el

sistema de aireación o refrigeración del silo en función de la temperatura y humedad en el

ambiente exterior, para mantener la temperatura y humedad dentro del mismo en los niveles

óptimos, evitando el desarrollo de micro-organismos e insectos y salvaguardando la

integridad de los granos almacenados.


61

Palabras claves: Adquisición de Datos, Digimesh, E/S distribuida.

1. INTRODUCCIÓN

La principal actividad económica en estado de Sinaloa es la agricultura, siendo las hortalizas

como el tomate, papa, calabaza y chiles algunos de los principales productos que se producen

en la región. De igual manera, los granos como el maíz, frijol y trigo ocupan una gran

cantidad de la tierra cultivable en Sinaloa y tan solo en el caso del maíz se cultivan un poco

más de 5.5 millones de toneladas en el ciclo de otoño-invierno cada año [1], logrando con

esto posicionar al estado de Sinaloa con el título de el granero de México, por ser el principal

productor de granos en el país. Por otro lado, la capacidad de almacenamiento de los granos

cosechados es inferior a la capacidad de cultivo tan solo de maíz y sin considerar los cultivos

de otros granos como: trigo, frijol y sorgo. El principal método utilizado para el

almacenamiento de la cosecha de maíz y otros granos en la región y en todo el país es en base

a silos metálicos verticales o de concreto, los cuales son de diversas capacidades que van

hasta 80,000 toneladas de maíz, diámetros entre unos cuantos metros hasta decenas de metros

y alturas de los silos que superan los 50 metros.

De acuerdo a datos de la SAGARPA y las asociaciones de agricultores en el estado de

Sinaloa, la capacidad de almacenamiento instalada en el estado es suficiente para la

producción esperada de maíz en 2015-2016. Sin embargo, existen diversas problemáticas que

se presentan en el manejo y cuidado de los granos posterior a la cosecha, entre los cuales se

encuentran: generación de moho, desarrollo de microorganismos en el grano, proliferación

de insectos en las cosechas almacenadas y hasta problemas con roedores, entre otras. La

mayoría de estas situaciones se deben principalmente al mal manejo y cuidado de las

cosechas, siendo la causa principal los altos niveles alcanzados de humedad y temperatura

en el aire alrededor de los granos almacenados en un silo.

1.1. El silo de almacenamiento.

El silo metálico para almacenamiento de granos, es una estructura cilíndrica de diámetro y

alturas diversas. Su capacidad de almacenamiento fluctúa entre unos cuantos cientos hasta

decenas de miles de toneladas de granos. La capacidad de almacenamiento del silo se maneja


62

en metros cúbicos (m3) y su capacidad en toneladas se determina en función de la densidad

del grano del cultivo del cual se trate, como pudiera ser maíz, trigo y frijol entre otros. En la

tabla 1, se incluyen datos sobre las densidades típicas de los principales productos agrícolas

y granos almacenados a granel en silos [2] y la humedad recomendada.

Tabla 1. Densidades de granos y humedad recomendada

1.2. Afectación de temperatura y humedad.

Como se mencionó anteriormente, el contenido de oxígeno, humedad y temperatura elevadas

en los granos son las dos causas principales en la afectación de los granos almacenados. Esto

puede contribuir de manera determinante para acelerar o retrasar los fenómenos de

transformación bioquímica en el origen de su degradación. Se debe recordar que las cosechas

o granos, son complejos agroecosistemas por la serie de interacciones producidas entre: luz,

oxigeno, humedad, temperaturas y agentes bióticos (hongos e insectos que repercuten en la

calidad del grano). En este sentido, los granos respiran, es decir, se produce energía y

humedad, la cual tiende a acumularse en el propio lugar de la generación y conlleva el

desarrollo de focos de calentamiento. Siendo esto, el primer indicio de un proceso

degenerativo del grano almacenado.

Es posible determinar la influencia directa de altos niveles de humedad y temperatura en los

granos almacenados sobre el ritmo de desarrollo de los insectos y microorganismos como: el

moho, bacterias y levaduras. Mismos que dañan de forma dramática los granos. Asimismo,

se afecta severamente el proceso de germinación precoz de los granos.

Producto Densidad

Kg/m3

Humedad

recomendada

Maíz 680-720 13%

Frijol 750-850 15%

Sorgo 670-760 12.5%

Trigo 750-840 13%

Cebada 550-690 14%

Avena 500-540 14%


63

En la tabla 2, se ilustra el comportamiento de los granos almacenados, la afectación de los

periodos de almacenamiento y buena conservación debido a los contenidos de humedad de

los granos y el nivel de temperatura en el aire intergranular (entre granos). En México, la

SAGARPA, se establece el contenido de humedad de 13%, como base-máximo en el proceso

de recepción de las cosechas en los centros de acopio y almacenamiento. El cual se aplica en

las zonas agrícolas del país. Cabe destacar que, de excederse este límite, la cosecha entregada

deberá ingresar al proceso de secado artificial previo a su almacenamiento. De igual forma,

para este nivel de humedad del grano y almacenado a una temperatura de 20°C se alcanza el

considerado como máximo periodo de almacenamiento de 180 días. Si consideramos que las

cosechas de granos típicamente son industrializadas para elaboración de diferentes productos

como harina de maíz, trigo, alimento para el ganado, etc. y difícilmente se excede este

periodo de almacenamiento.

Como puede observarse en la figura 1 se ilustra las curvas características para el

almacenamiento y conservación segura de los granos en silos metálicos. En esta gráfica se

interrelacionan la temperatura y la humedad intergranular y se destaca que a menores niveles

de humedad es posible conservar las cosechas a mayores temperaturas. De lo cual se deduce,

que el tiempo de almacenamiento y la conservación de su calidad están estrechamente

correlacionados con los contenidos de humedad y temperatura de la masa de granos.

En este sentido, un incremento de temperatura en cualquier sector del silo de almacenamiento

corresponde a una mayor actividad microbiana, lo cual puede llegar a afectar de forma

considerable al grano.

Este comportamiento interrelaciona las variables de temperatura del grano y humedad

intergranular.

Se destacan 4 zonas principales, en la cual, es posible llevar a cabo una buena conservación

de las cosechas. Además, aquellas en donde se favorece la proliferación de insectos, moho e

inclusive la germinación de los granos almacenados.

La parte baja de la línea punteada, es el área de conservación segura. En esta, se correlacionan

la humedad y temperatura intergranular en niveles bajos. Por otro lado, la parte superior a


64

cualquiera de las otras curvas, demarca el área en las cuales es probable la proliferación de

insectos, generación de moho y hasta germinación de las semillas.

Tabla 2. Periodo de almacenamiento seguro en días

2. DESARROLLO.

Este proyecto consta de diversas etapas en su desarrollo. En estas, se diseñaron las tarjetas

de adquisición de datos y la tarjeta de interface para la comunicación inalámbrica y el

monitoreo de las variables de temperatura del aire y humedad relativa del ambiente. Esto con

la finalidad de determinar si es apropiado el activar el sistema de aireación para insuflar aire

seco al interior del silo y con esto disminuir la humedad y la temperatura dentro del mismo.

2.1. Arreglo de sensores en el silo.

El sistema de monitoreo y adquisición de datos en el silo para almacenamiento de granos se

basa en un arreglo de sensores digitales de temperatura DS18B20 [3], mismos se comunican

DURACION DE ALMACENAMIENTO SEGURO EN SILO METALICO DE

LOS GRANOS (DIAS).

TEMPERATURA INTERGRANULAR

HUM 5° C 10° C 15°C 20°C 25°C 30°C

13 % 180 115 90

14 % 160 100 50 30

15 % 100 50 30 15

16 % 130 50 30 20 8

17 % 65 35 22 12 5

18 % 130 40 25 17 8 2

19 % 70 30 17 12 5 0

20 % 45 22 15 8

21 % 30 17 11 7

22 % 23 13 8 6

23 % 17 10 7 5

24 % 13 8 4 4

25 % 10 3 6 3


65

a través de una interface digital a un solo cable, este es conocido como protocolo de

comunicación 1-Wire.

Fig. 1. Gráfica para la conservación de los granos.

Se diseñó un arreglo de sensores de temperatura interconectados en paralelo al bus de

comunicación. Cada arreglo de sensores está predispuesto en líneas, en las cuales cada sensor

se encuentra posicionado a una distancia de 4 metros y se cubre la altura total del silo de

granos según se requiera.

De igual manera, se instalan diversas líneas de sensores con las mismas características, las

cuales deberán cubrir la totalidad del espacio de almacenamiento en el silo, respetando las

distancias entre sensores que deberán ser de entre 4 o 5 metros lineales en sentido vertical y

entre 5 y 6 metros en dirección horizontal, lo cual representa para cada sensor en el arreglo

total de sensores en el interior del silo un volumen máximo de 150 metros cúbicos. En la

figura 2 se ilustra la estructura general de un silo para el almacenamiento de granos, maíz en

este caso. En ella, se destacan los arreglos de sensores de temperatura digitales, posicionados

de forma vertical desde la parte superior del silo y cubriendo hasta la parte inferior del mismo.

Dichas líneas de sensores son interpuestas a distancias horizontales máximas de 6 metros de

otras líneas. El número de sensores por línea estará establecido por la altura del silo, siendo


66

típico 40 metros de altura y el número de líneas de sensores por el diámetro o base del silo,

siendo 25 metros de diámetro una medida típica.

En la figura 2, se ilustra la ubicación del arreglo de líneas de sensores de temperatura

superpuesto en un silo.

Esta propuesta, al igual que los sistemas tradicionales, no contempla el monitoreo de la

variable humedad en el interior del silo. Debido a la existencia de polvo e impurezas entre

los granos, es difícil la medición de dicha variable, ya que cualquier sensor de humedad

relativa típico, presentaría lecturas erróneas o se saturaría por acción del polvo e impurezas.

En los centros de acopio, la humedad se mide de forma periódica cada 30-60 días mediante

sondas especiales basados en el principio de conductividad o capacitancia. Lo anterior con la

finalidad de corroborar el comportamiento indicado por el sistema de medición de

temperatura y su correlación con la humedad en el interior del silo.

2.2. UNIDAD DE ADQUISICIÓN DE DATOS.

Se diseñó e implementó un sistema para la adquisición de datos y control, la cual está basada

en una tarjeta electrónica con un microcontrolador ATmega 32U4 [4] con bootloader Arduino

pre-cargado [5].

La función principal del sistema de adquisición de datos es la de controlar el arreglo de

sensores de temperatura que se instala en el interior del silo, procesar la información y

transmitirla a la tarjeta de control central del sistema. Para esto, hace uso de una interfaz de

comunicación inalámbrica basada en protocolo Digimesh y el módulo de comunicación Xbee

Serie 1, mediante los cuales se implementa el sistema de control distribuido para la

automatización y control del almacenamiento de granos en silos.

Dicha tarjeta desarrollada cuenta con las siguientes características:

• 1 Interfaz de comunicación USB para programación

• 1 Socket para Módulo de comunicación inalámbrica

• 6 canales análogos con precisión de 10 bits.

• 6 entradas-salidas digitales

• 2 salidas PWM de 10 bits para control

• 1 Interfaz de comunicación serial RS-485 half dúplex


67

• Salidas de voltaje acondicionado 5v y 3.3v

Fig. 2. Estructura silo para almacenamiento de granos

Fig. 3. PCB tarjeta para adquisición de datos y control.

En la figura 3 se ilustra el diseño PCB de la interfaz para la adquisición de datos y control

implementada y se destacan el microcontrolador base de la tarjeta y el socket para instalación

del módulo de comunicación inalámbrica, típicamente Xbee Digimesh [6], pero el cual


68

pudiera ser cualquier otro con factor de forma Xbee. Esta tarjeta es similar en características

generales a Arduino Fio a excepción de que Arduino Fio está basada en un microcontrolador

ATmega 328P, corre a 8Mhz, maneja niveles lógicos de 3.3 volts y la organización del pinout

de la tarjeta es diferente al sistema propuesto.

En la figura 4 se ilustra la tarjeta de adquisición de datos y control completamente terminada.

Se destacan, el microcontrolador ATmega 32U4 instalado y el módulo de comunicación

inalámbrica Xbee en la parte superior. Aquí se destaca la interface USB micro de la tarjeta

requerida para efectos de programación de la misma.

Fig. 4. Unidad de adquisición y control

Cabe mencionar que esta interfaz realiza dos (2) funciones básicas en el sistema de monitoreo

y control de temperatura y humedad en el silo de almacenamiento de granos: 1.- Adquisición

de los datos del arreglo de sensores de temperatura y 2.- La manipulación del actuador o

sistema de aireación.


69

En su función como sistema de adquisición de datos, adquiere los datos de los sensores de

temperatura DS18B20 y determina los valores promedio por nivel del silo, es decir, un nivel

equivale del silo equivale a el promedio de los sensores de todas las líneas que se encuentran

en la misma altura. Una vez determinados los valores de temperatura medios de cada uno de

los niveles, estos son transmitidos de forma inalámbrica a la Unidad Central del sistema, la

cual se basa en un microcomputador Raspberry PI [7, 8].

Cuando la tarjeta electrónica se encuentra actuando como unidad de control, se hace uso de

una salida digital con una interfaz de potencia para actuar el sistema de aireación. El sistema

de aireación se basa en un ventilador y motor trifásico de 30 amperes. Este sistema, es el

encargado de insuflar aire seco (con humedad menor al 60%1) del exterior al interior del silo.

Este aire insuflado a presión, viaja a través de los granos de maíz, expulsando el aire

intergranular húmedo hacia la parte superior del silo y posteriormente expulsándolo a través

de una escotilla de salida. Todo esto sucederá, solamente si la humedad exterior ambiental

es menor de 60%1. Es durante las noches, cuando se presenta esta condición. De otra manera,

se estaría agregando humedad del exterior al interior del silo.

2.3. Unidad de control central.

El sistema distribuido inalámbrico cuenta con una tarjeta de control central, cuya funciones

básicas en el sistema son: concentrar la información del estado de la temperatura en el interior

de los silos para el almacenamiento de granos, realizar las acciones de control, generar los

comandos o secuencias de activación de los sistemas de aireación para ser enviados a las

unidades de control en particular y atender las necesidades de requerimientos de información

de las aplicaciones clientes que soliciten información del proceso a través de enlaces

Ethernet.

La unidad de control central, se basa en un microcomputador Raspberry PI modelo B, la cual

es una computadora de tamaño reducido y altas prestaciones operando bajo una distribución

ligera del sistema operativo Linux.

1 SAGARPA establece 70% de humedad relativa del aire como máximo para activar aireación en el Silo de almacenaje. En la zona costera

del norte de Sinaloa, la mayoría de los centros de acopio y almacenaje operan con el 60% como límite por motivos de seguridad.


70

Así mismo, se diseñó e implementó una tarjeta electrónica cuya función básica es la de actuar

como interface de sensores y entradas-salidas para la Raspberry PI. Esta tarjeta desarrollada

fue basada en un microcontrolador ATmega 32U4 con bootloader Arduino y contiene sensor

de humedad relativa del aire, sensor de temperatura y un sinfín de entradas análogas,

entradas-salidas digitales para manipulación de sensores y actuadores si es el caso.

Lo anterior con motivos de centralizar las funciones de alto nivel al computador Raspberry

y la interface con sensores ambientales, actuadores e interface de comunicación inalámbrica

a la tarjeta interfaz desarrollada.

Cabe destacar, que esta tarjeta de interfaz forma parte de lo que llamamos Unidad de Control

Central en conjunto con la Raspberry PI y la comunicación entre las dos se lleva a cabo por

medio de una conexión serial I2C, actuando la Raspberry como Maestro y la tarjeta basada

en Arduino como Esclavo

En la figura 5 se ilustra la tarjeta de interfaz de la unidad de control central y destacan el

microcontrolador en el cual se basa, el sensor de humedad y temperatura ambiental, socket

del módulo de comunicación e interfaces de entradas-salidas digitales y entradas análogas.

Fig. 5. Tarjeta Interfaz Unidad de Control Central


71

En la figura 6, se muestra la unidad de control central, constituida por la tarjeta Raspberry PI

y la tarjeta de interfaz desarrollada.

En esta unidad de control central, la tarjeta Raspberry es la unidad maestra y es la encargada

de concentrar toda la información de estado de las variables en los silos de almacenamiento

de granos, se comunica con la unidades de adquisición de datos a través de un módulo de

comunicación inalámbrica en al socket Xbee dispuesto en la tarjeta interfaz, en esta misma

tarjeta, se cuenta con un sensor DHT11 para medir la temperatura y humedad relativa del

medio ambiente y es en base a la humedad exterior del silo como se determina activar el

sistema de aireación, es decir, el sistema se activa solamente si la condiciones de temperatura

en el interior del silo lo requiere, si y solo si la humedad del ambiente exterior es menor del

60%. Lo anterior para evitar ingresar aire húmedo al interior del silo y afectar la calidad del

grano almacenado.

Cabe destacar que la tarjeta de control central puede concentrar la información de múltiples

unidades de adquisición de datos, donde cada una de ellas, adquiere los datos de un silo en

particular, por lo cual, el sistema puede monitorear y controlar una batería o conjunto de silos

para el almacenamiento de granos dispuestos en el área geográfica de la aplicación.

Fig. 6. Unidad de Control Central.


72

De igual manera, la unidad central, tiene la capacidad operar de forma automática

monitoreando el estado de los silos y generando las secuencias de control para activar los

sistemas de aireación del silo que así lo requiera. También, es capaz de permitir el monitoreo

y la supervisión remota del proceso a través de enlaces Ethernet desde aplicaciones cliente

desarrolladas con tal motivo.

Fig. 7. Sistema de control distribuido

En la figura 7 se ilustra el sistema de control distribuido, aplicado en una batería de silos para

el almacenamiento de granos, se destacan las unidades de adquisición de datos DAQ

inalámbrica, la unidad de control inalámbrica y la unidad de control central basada en la

Raspberry PI, las cuales se comunican a través de la red inalámbrica basada en Digimesh.

Una vez los datos son concentrados en la unidad de control central, estos están disponibles

para las aplicaciones clientes a través de Ethernet o WiFi en la Raspberry.

2.4. Protocolo de comunicación.

Las unidades centrales y de adquisición de datos y control en el sistema se comunican a través

de la red inalámbrica y hacen uso de un protocolo de comunicación basado en secuencias en

símbolos ASCII. En la ecuación 1, se describe el formato general del protocolo de

comunicación diseñado para que la unidad central (Raspberry PI) envíe comandos u órdenes

sobre tareas a realizar las unidades de adquisición de datos y control.


73

En las ecuaciones 2 y 3 se describe la respuesta a un comando de toma de muestras enviado

por la unidad central a una unidad de adquisición de datos y control.

Cabe destacar que la marca de inicio del paquete denotado en las ecuaciones 1 y 2 como M,

es fija es representada por el símbolo tilde (~). Asimismo, el byte correspondiente al campo

de tamaño es el símbolo ASCII que corresponda al número de caracteres en la secuencia,

contados a partir del número de la unidad y hasta el fin de la secuencia y es mediante este, la

manera de proporcionar a las unidades de control y adquisición de datos un mecanismo para

determinar la cantidad de bytes a leer en el buffer de recepción serial.

Tabla 3. Códigos de comandos en protocolo de comunicación.

El campo correspondiente a <silo> o unidad destino-origen, está determinado por 1 a 3

caracteres ASCII y describe el origen o destino del paquete de datos, el cual puede tratarse

Descripción del comando Código del

Comando

Secuencia ASCII generada por el

comando

Descubrimiento de nodos en red <20> <M><T><255>/<20>

~♠255/20

Muestreo de datos por demanda <21> <M><T><11>/<21>

~♣11/21

Muestreo Periódico <22> <M><T><11>/<22>/<30>

~◘11/22/30

Respuesta a comando de muestreo de

datos (por demanda y periódico)

<M> <T> <silo>/<TN1>/<TN n>

~←11/26.0/26.5/25.6/25.0/25.5

Set actuador <23> <M><T><11>/<23>/<2>

~•11/23/2

Reset actuador <24> <M><T><11>/<24>/<2>

~•11/24/2

Set PWM <25> <M><T><11>/<25>/<2>/<valor>

~♂11/25/2/100


74

de un comando a ser ejecutado en las unidades de control y adquisición o en su defecto de

un paquete de datos muestreados en la unidad origen indicada en este campo.

3. PRUEBAS Y RESULTADOS.

El sistema de control distribuido inalámbrico fue sometido a diversas pruebas entre las cuales

se destacan las pruebas de comunicación en la red inalámbrica y la prueba de adquisición de

datos. La primera de ellas comprendió en el sistema de datos instalado en un silo para el

almacenamiento de maíz, en el cual se instaló una unidad de adquisición de datos con un

arreglo de sensores de temperatura en 5 líneas con 6 sensores cada una de ellas. La prueba

de comunicación consistió en tomar la muestra de datos del arreglo de los 30 sensores de

temperatura y transmitirlos a la unidad de control central cada 2 minutos durante 48 horas

continuas, lo cual llevó a un total de 1440 operaciones de comunicación de datos en la red

inalámbrica Digimesh y almacenadas en archivo de texto con hora y fecha. Cabe destacar

que de acuerdo a los registros de las operaciones de comunicación en la red la tasa de éxito

fue del 100%, asimismo, en la cobertura de la red del sistema bajo prueba coexistió con una

red inalámbrica basada en WiFi configurada para operar en el canal 1(2.401 a 2.423GHz), el

cual incluye la frecuencia de trabajo configurada en la red de comunicación Digimesh Canal

“C” (2.4155 a 2.4185 GHz). Lo anterior con la finalidad de determinar la robustez de la red

de comunicación establecida entre la unidad DAQ, la unidad de control y la Unidad de

control Central basada en Raspberry PI.

En cuanto a la prueba de adquisición de datos, esta fue realizada en el interior del silo para

el almacenamiento de granos completamente vacío y sellado y los valores promedio de

temperatura obtenidos en cada nivel del silo presentaron una desviación de ±0.5°C con

respecto a las lecturas y registros del sistema de monitoreo tradicional basado en termo-

coplas. Para esto, se determinó el valor promedio de todos los sensores en el silo que se

encontraban a la misma altura en cada una de las líneas de sensores, por lo cual, se obtienen

6 niveles compuestos por 5 sensores DS18B20 que registran las temperaturas del silo a esa

altura y el promedio de los valores de todos estos equivalen al valor registrado como


75

promedio de temperatura del nivel. En la figura 8 se ilustran los resultados obtenidos de las

temperaturas en un día.

Fig. 8.- Lecturas de Temp. Promedio por hora/nivel en silo.

4. CONCLUSIONES.

En base a los resultados obtenidos en las pruebas realizadas podemos apreciar que el sistema

desarrollado cuenta con un grado de precisión aceptable y creemos que la desviación en los

datos obtenidos de ±0.5°C se deben principalmente al margen de error natural del sensor

utilizado DS18B20, el cual, al ser un sensor digital, carece de un mecanismo o método para

ajuste y/o calibración. En cuanto a la tasa de éxito del 100% de la prueba de comunicación

en la red inalámbrica, esta muestra el alto grado de confiabilidad de este tipo de redes y del

protocolo de comunicación Digimesh. Cabe destacar, que en la prueba de comunicación en

la red inalámbrica se propició la coexistencia de otra red inalámbrica en el mismo espectro


76

de frecuencia, con la finalidad de que la prueba de comunicación se realizara bajo estrés y

permitiera observar el grado de robustez de este tipo de redes, como en [9, 10, 11].

Finalmente, esperamos que con la implementación de este tipo de sistemas se permita

optimizar la automatización y el monitoreo de los granos almacenados y conlleve a la

reducción de los costos de operación en el cuidado de los granos almacenados.

5. REFERENCIAS.

[1] Almacenamiento y conservación de granos y semillas, SAGARPA, Subsecretaria de

desarrollo rural, México, 2011.

[2] H. Castro García, E. Paredes Hernández, Manual para el manejo de granos

almacenados en silos metálicos y plagas en postcosecha, Universidad Autónoma de

Chapingo, México, 2009.

[3] DS18B20 Programable Resolution 1-Wire Digital Thermometer Rev.: 042208, Maxim

Integrated, USA, 2008. Ultimo acceso 24/03/2016,

http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS18B20.pdf.

[4] ATmega 32U4 microcontroller Datasheet, Atmel Corporation, USA, 2015. Ultimo

acceso: 24/03/2016, http://www.atmel.com/Images/Atmel-7766-8-bit-AVR-

ATmega16U4-32U4_Datasheet.pdf.

[5] Massimo Banzi, “Introducción a Arduino”, 2012, ORELLY-ANAYA, España.

[6] XBee®/XBee-PRO® DigiMesh™ 2.4 RF Modules Datasheet, Digi International Inc.,

USA, 2010

[7] Maik Schmidt, “Raspberry PI, A quick-Start Guide”, Second Edition, 2014, USA.

[8] Simon Monk, “Programming the Raspberry Pi, Getting Started with Python”, 2013,

USA, McGraw-Hill,.

[9] F. L. Lewis, Wireless Sensor Networks, Smart Environments: Technologies, Protocols

and Applications, 2004, ed. D. J. Cook and S. K. Das, John Wiley, New York.

[10] J. de D. Benítez, G. M. Gloza, E. O. Sosa, D. Godoy, Conectividad WSN:

Implementación de un Middleware WSN-IP-WWW, XV Workshop de investigadores

en ciencias de la computación, Paraná, 2013.

http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS18B20.pdf

http://www.atmel.com/Images/Atmel-7766-8-bit-AVR-ATmega16U4-32U4_Datasheet.pdf

http://www.atmel.com/Images/Atmel-7766-8-bit-AVR-ATmega16U4-32U4_Datasheet.pdf


77

[11] E. Doebeling, Measurement systems: application and design, 1976, McGraw Hill,

New York, 772p.

6. AUTORES.

M. en C. Gerardo Cázarez Ayala obtuvo su título de Maestría en Ciencias en Ingeniería

Electrónica por el Instituto Tecnológico de Chihuahua.

Martín Corral Domínguez obtuvo su título de Ingeniero Industrial en Electrónica por el

Instituto Tecnológico de Tijuana.

Antonio Rodríguez Beltrán obtuvo su título de Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica

por el Instituto Politécnico Nacional.

Hugo Castillo Meza obtuvo su título de Ingeniero en Electrónica y Sistema Automáticos de

Control, en el Instituto Tecnológico de Mazatlán.

Sócrates Lugo Zavala obtuvo su título de Ingeniero en Electrónica en el Instituto Tecnológico

de Los Mochis.

M. I. I. Miguel Enrique Ramírez Montenegro obtuvo su título de Maestría en Ingeniería

Industrial con especialidad en automatización por el Instituto Tecnológico de Los Mochis.

David Martínez López, alumno del noveno semestre de la carrera de Ingeniería en

Electrónica del Instituto Tecnológico de Los Mochis.

79



ISSN: En trámite

México

2016

APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA 5’S EN ÁREA DE HERRAMIENTAS.

Lizbeth Caldera Morales; José Mario Rocha Rubio; Alma Delia Pérez Limón




ITmochis



80

Aplicación de la Metodología 5’S en Área de

Herramientas Application of 5’S Methodology in an Area of Automotive Tools

Lizbeth Caldera-Morales1; José Mario Rocha-Rubio2; Alma Delia Pérez-Limón3

1,2Universidad Tecnológica de Ciudad Juárez

Avenida Universidad Tecnológica # 3051, Colonia Lote Bravo II

Ciudad Juárez, Chihuahua, México, C.P. 32695

3Instituto Tecnológico de Los Mochis

Boulevard Juan de Dios Batís y 20 de noviembre Los Mochis, Sinaloa, México, C.P. 81259

Resumen: En este artículo se presenta la aplicación de la metodología de 5’S, en el área

de herramientas de un taller mecánico automotriz, ubicado en Ciudad Juárez, Chihuahua,

México; con el objetivo de tener un área organizada que facilite el manejo y la

localización de las herramientas. La decisión de utilizar esta filosofía de 5’S, surgió a

partir de los problemas que se han presentado en el área de herramientas, identificados

por el administrador a cargo del área; los problemas presentes consisten en la pérdida de

tiempo por la búsqueda de las herramientas a utilizar, en un caminar no definido que

permita determinar adecuadamente el movimiento del personal con acceso a dicha área

y con la optimización del equipo y/o maquinaria.

Palabras clave: 5’S, clasificación de herramientas, reducción de accidentes, mejora

continua, pequeñas y medianas empresas.

Abstract: This article describes the application of the 5'S methodology, in the area of

automotive tools in a machine shop, located in Ciudad Juarez, Chihuahua, Mexico, in

order to have a well-organized area to facilitate handling and localization of tools. The

decision of using the 5’S philosophy arose from the problems that have been had in the

area of tools identified by the person in charge of the area; current problems involve the

waste of time searching for the tools to use; in an undefined walk to adequately determine

the movement of personnel accessing to it and optimization in locating equipment and

/or machinery.

Keywords: 5'S, tools classification, reduction of accident rate, continuous improvement,

small and medium enterprises.

81

1. Introducción

Este proyecto de implementación de 5’S en el área de herramientas del taller mecánico, se

realizó a partir de la observación de que dicha área carecía de organización de las

herramientas, maquinarias y una dificultad al caminar en el área. Utilizando la metodología

de la manufactura esbelta 5’S, se realizaron implementaciones acordes con las condiciones y

características requeridas por el taller mecánico automotriz, con la finalidad de mejorar las

condiciones del área de herramientas, entre las que se encuentran:

1. Clasificación de herramientas.

2. Optimizar el caminar en el área de herramientas.

3. Rediseñar la ubicación de las herramientas y maquinaria que se utiliza.

La importancia de esta implementación radica de que al carecer de la filosofía de 5’S, se pone

en riesgo la integridad física del personal, ya que al no contar con orden y limpieza adecuada

esta es considerada una zona de alto riesgo y representa una condición insegura para las

personas que transitan por el pasillo contiguo a dicha área. Se observó que en el área están

expuestos cables, herramientas y derrames de aceite los cuales son asimismo condiciones

inseguras que pueden provocar accidentes por tropiezos, caídas y resbalones.

El principal motivo de llevar a cabo esta metodología de 5’S en el área de herramientas, fue

debido al número de accidentes que se habían registrado en el año 2015, los cuales fueron

seis, dos de ellos requirieron incapacidad temporal de los trabajadores y los cuatro restantes

sufrieron ligeras lesiones. Los accidentes registrados se debieron a golpes con los equipos y

herramientas que se encontraban en total desorden y sin clasificación.

Es necesario destacar lo importante de aplicar las 5’S en las pequeñas empresas, así como en

las grandes empresas, ya que sin importar la dimensión de una empresa están de por medio

la seguridad de los trabajadores y de toda persona que se encuentre en las áreas de trabajo,

así como también al implementar la metodología, se puede trabajar de una manera más

eficiente y eficaz, lo que resulta productivo para las grandes y pequeñas empresas.

82

2. Marco teórico

2.1. La filosofía de las 5’S

Es un programa de trabajo para talleres y oficinas que consiste en desarrollar actividades de

orden, limpieza y detección de anomalías en el puesto de trabajo, que por su sencillez

permiten la participación de todos a nivel individual y grupal, mejorando el ambiente de

trabajo, la seguridad de personas y equipos, así como la productividad.

Sacristan (2005) menciona que las 5’S son cinco principios japoneses cuyos nombres

comienzan por la letra S y que van todos en la dirección de conseguir un área limpia y

ordenada. Estos nombres son:

1. Seiri (organizar y seleccionar), se trata de organizar todo, separar lo que sirve de lo que

no sirve y clasificar esto último. Por otro lado, aprovechar la organización para establecer

normas que permitan trabajar en los equipos/máquinas sin sobresaltos. La meta será

mantener el progreso alcanzado y elaborar planes de acción que garanticen la estabilidad

y ayuden a mejorar.

2. Seiton (ordenar), tirar lo que no sirve y establecer normas de orden para cada cosa.

Además, colocar las normas a la vista para que sean conocidas por todos y en el futuro

permitan practicar la mejora de forma permanente. Así pues, situar los

objetos/herramientas de trabajo en orden, de tal forma que sean fácilmente accesibles

para su uso, bajo el eslogan de un lugar para cada cosa y cada cosa en su lugar.

3. Seiso (limpiar), realizar la limpieza inicial con el fin de que el administrativo se

identifique con su puesto de trabajo y maquinas/equipos que tenga asignados. No se trata

de hacer brillar las máquinas y equipos, sino de enseñar al administrativo como son sus

máquinas/equipos por dentro e indicarle, en una operación conjunta con el responsable,

donde están los focos de suciedad de su máquina. Así pues, se debe lograr limpiar

completamente el lugar de trabajo, de tal forma que no haya polvo, salpicaduras, en el

piso, ni en las máquinas y equipos.

4. Seiketsu (mantener la limpieza), a través de gamas y controles, iniciar el

establecimiento de los estándares de limpieza, aplicarles y mantener el nivel de referencia

83

alcanzado, así pues, esta S consiste en distinguir fácilmente una situación normal de otra

anormal, mediante normas sencillas y visibles para todos, así mediante controles visuales

de todo tipo.

5. Shitsuke (rigor en la aplicación de consignas y tareas), realizar la auto inspección de

manera cotidiana. Cualquier momento es bueno para revisar y ver la situación actual,

establecer las hojas de control y comenzar su aplicación, mejorar los estándares de las

actividades realizadas con el fin de aumentar la fiabilidad de medios y el buen

funcionamiento de los equipos de oficinas. En definitiva, ser rigurosos y responsables

para mantener el nivel de referencia alcanzado, entrenando a todos para continuar la

acción con disciplina y autonomía.

Ejemplos de casos donde se aplican las 5’S para mejorar áreas productivas en la industria

maquiladora pueden encontrarse en Rincón Mora, Pérez Olguín, Pérez Limón y Fernández

Gaxiola (2014) que utilizan las 5’S junto con otras técnicas de manufactura esbelta en el

mejoramiento de procesos industriales; Santiago Espinoza, Pérez Olguín, Ruíz Sánchez y

Guevara Fierro (2014) aplican 5´S para reducir defectos.

2.2. Mejoramiento continuo

El mejoramiento continuo y progresivo, se enfoca en la gente y en la estandarización de los

procesos. Involucra a todos, parte de que la forma de vida social y familiar, es tan valiosa

que merece estar en constante cambio de mejoría. La mejora continua es no solo necesaria,

sino una obligación permanente del ser humano para consigo mismo y la sociedad.

Aldavert, Vidal, Lorente y Aldavert (2016) mencionan que como en toda metodología de

mejora continua, la clave radica en convertir en expertos a todos los usuarios del espacio que

se quiere mejorar con las 5’S. Adicionalmente, realizar unas buenas y divertidas formaciones,

trabajar codo a codo con cada uno de ellos, crear foros para compartir experiencias, ideas,

problemas, soluciones, crear mecanismos de reconocimiento, y en definitiva ayudarles a

crecer día a día, creciendo también uno mismo. El objetivo es lograr que cada uno de ellos y

ellas, sientan suyas las mejoras realizadas en los espacios donde se han aplicado las 5’S y

84

que enseñen orgullosamente sus resultados a los visitantes, a compañeros de otras plantas, a

colegas de otras áreas e incluso a amigos y familiares.

Motivados por el interés y la necesidad de alcanzar la excelencia en el día a día, se utiliza el

programa 5´S, para conseguir los objetivos: lugares de trabajo mejor organizados, más

ordenados, más seguros, más limpios y estandarizados para que cualquier operario pueda

encontrar un material, hacer un pedido o hacer un trabajo en específico sin ayuda. Una vez

eliminado y reorganizado todo el material no necesario, se reduce notablemente el tiempo

para encontrar un artículo. Por ejemplo: se pasó de 4 minutos a 10 segundos para encontrar

un cartucho de tinta en un almacén, o de 5 minutos a 30 segundos para encontrar una probeta

en otra área, reduciendo así el tiempo.

Guerra López (2007), menciona que se habla mucho de la mejora continua, y en realidad

raramente se hace o se sostiene, una razón para esto, es que existe mucha confusión acerca

de qué exactamente es la mejora continua. Existen dos tipos de componentes principales para

el logro de la mejora continua: el monitoreo y el ajuste. El monitoreo es acerca de la medición

y el rastreo. Se mide lo que importa y se rastrea su progreso. El ajuste es acerca del cambio.

Utilizando la retroalimentación obtenida en nuestra etapa de monitoreo para promover y

facilitar el cambio deseable. La discusión que continua se enfoca en estas dos funciones.

3. Desarrollo

La aplicación de las 5’S fueron utilizadas en este proyecto con la finalidad de lograr mejorar

el ambiente del área de trabajo, optimizar el equipo/maquinaria y la seguridad de las personas

que pudieran encontrarse en el área, al iniciar este proyecto fue necesaria la participación del

personal a cargo e involucrados para analizar, tomar conciencia y llevar a cabo cada punto

de la metodología de 5’S.

85

3.1. Plan de Implementación

Para llevar a cabo las 5’S en el área de herramientas, se organizó una reunión de los

trabajadores para tomar en cuenta los puntos críticos que ellos consideraban importantes

resolver, en cuanto a el reacomodo de las herramientas y equipo, así como informar los datos

para prevenir y reducir los accidentes del año, y plantearles la idea de una mejora continua a

través de la metodología de 5’S, a lo cual se mostraron interesados y comprometidos.

Se procedió a distribuir las tareas para poner en marcha el trabajo a realizar, a cada trabajador

se le asignó una tarea y así lograr un óptimo trabajo de equipo. Se llevó a cabo la validación

del proyecto

• Junta de concientización al personal.

• Plática al personal de importancia de las 5’S.

• Distribución de tareas.

• Validación de las mejoras.

• Auditorías periódicas.

• Creación del hábito.

3.2. Aplicación de la metodología 5’S

Una vez compartida y analizada la información de cada punto de la metodología con el

personal involucrado, se procedió a implementar la metodología 5’S en el área de

herramientas, tomando como punto de partida las condiciones actuales en las que se

encontraban las herramientas, maquinaria y demás equipos pertenecientes al área en general,

como se muestra en la Figura 1.

En la Figura 1 es posible observar la carencia de organización, orden y limpieza los cuales

forman parte de los pilares de la metodología de 5’S, lo anterior impedía la fácil localización

de herramientas que se llegasen a necesitar, así como la dificultad de transitar en dicha área,

también la adecuada y óptima utilización del equipo y/o maquinaria.

86

Figura 1. Condición del área de herramientas previo a las 5’S.

Por este motivo, todo el personal involucrado se dio a la tarea de aplicar la metodología de

5’S en el área de herramientas, de manera que al ser aplicada dicha metodología la

observación del cambio fuera evidente, como lo muestran los resultados en la Figura 2.

Figura 2. Condición del área con 5’S aplicadas.

87

A continuación, se presentan las actividades realizadas para la implementación de las 5’S,

describiéndolas de una en una.

3.3. Seiri (organizar y seleccionar)

En este este punto se realizó un análisis de las herramientas, maquinarias y equipos

necesarios, y se agruparon aquellos que fueran similares en cuando a función, posteriormente

fueron clasificados en contenedores pequeños y cajas de herramientas; respecto al equipo y

maquinaria, fueron posicionados a manera de fila contra una de las paredes para permitir

caminar por el área, y así se llevó a cabo la realización de esta tarea; en base a esto se

desecharon aquellos componentes no pertenecientes al área y/o que no fueran necesarios

como se muestra en la Figura 3.

Figura 3. Organización y selección de herramientas.

3.4. Seiton (ordenar)

Una vez que el equipo involucrado con el área seleccionó aquellas herramientas, maquinarias

y equipos necesarios para llevar a cabo el trabajo, se ordenaron y clasificaron las

herramientas, maquinaria y equipos según la accesibilidad y las semejanzas entre ellos, como

se muestra en la Figura 4.

Primero se eliminaron aquellos equipos y herramientas que no se encontraban en condiciones

de ser utilizados y artículos que no correspondía al área y clasificadas como basura. Una vez

88

definidos los artículos que se quedarían en al área de herramientas, se procedió a agrupar en

contenedores pequeños o caja de herramientas elementos semejantes como lo son tornillos,

clavos, brocas, dados y las llaves se clasificaron de acuerdo al número de medida de cada

una de ellas, de menor a mayor, comenzando por el lado izquierdo. Por último, el equipo y/o

maquinaria se colocaron en fila del lado derecho del área de herramientas, quedando así un

espacio libre para que se pueda transitar libremente sin riegos de tropiezos o golpes.

Figura 4. Orden y clasificación de herramientas.

3.5. Seiso (limpiar)

Una vez seleccionado lo necesario en el área, haber organizado, ordenado y clasificado cada

herramienta, maquinaria y equipo, los trabajadores a cargo del área procedieron con la

limpieza general, la cual contribuyó al despeje del pasillo y facilitó el poder moverse por el

área libre de riegos. El limpiar es importante para todo lugar de trabajo además de por razones

de estética, por higiene, un ambiente con mayor limpieza disminuye la probabilidad de

enfermedades e infecciones si es que se llegar a sufrir una cortadura al utilizar cualquier

herramienta o equipo, al cumplir con este punto se contribuye con la salubridad que debe

tener todo centro o lugar de trabajo.

Cortés (2007) menciona que por otra parte, la higiene del trabajo o higiene industrial es

definida por la American Industrial Higienist Association (AIHA), como la ciencia y arte

dedicados a reconocimiento, evaluación y control, de aquellos factores ambientales o

89

tensiones emanadas o provocadas por el lugar de trabajo, también definida como la técnica

no médica de prevención de las enfermedades profesionales, que actúa sobre el ambientes y

las condiciones de trabajo, basa su actuación igualmente sobre la aplicación de los

conocimientos de ingeniería a la mejora de las condiciones medioambientales del trabajo.

3.6. Seiketsu (mantener la limpieza)

Para mantener la limpieza, se tuvo que adquirir los productos necesarios y adecuados para

poder llevar a cabo la limpieza del área de herramientas; se establecieron roles de aseo

diario entre los trabajadores, los cuales se mostraron en la mejor disposición de realizar y

contribuir con las actividades en cuanto a realizar la limpieza de su área de trabajo, y de esta

manera se cumplirá con el rubro de higiene, con una limpieza constate y optima en el área de

herramientas.

3.7. Shitsuke (rigor en la aplicación de consignas y tareas)

Para mantener la estandarización de las consignas y tareas el administrador del área realizará

auditorias diarias o semanales según como sea requerido ante la colaboración de todos los

involucrados en el área de herramientas.

Las auditorías se realizarán por medio de un check list de actividades y puntos que se deben

cumplir; por medio de este check list será evaluado el desempeño de los trabajadores,

semanalmente se les notificará a los trabajadores del desempeños de la semana transcurrida

y ellos darán sus puntos de vista, a su vez notificando sus dudas e inconformidad, o notificar

lo que les hace falta para realizar sus tareas y así cumplir con los puntos que se deban cubrir

para mantener el área de herramientas de acuerdo a las 5’S.

90

4. Resultados

Una vez implementada la metodología de 5’S en el área de herramientas, se observa

notablemente el cambio y se lograron resolver las problemáticas presentadas con

anterioridad, como lo eran lograr una correcta clasificación de herramientas, optimizar el

caminar en el área de herramientas, reubicar las herramientas y maquinaria que se utilizan.

Los trabajadores, aludieron los resultados comentando que se sentían más cómodos

trabajando en un lugar limpio y ordenado, además de que ya no se golpeaban las pantorrillas

al intentar caminar por el lugar. Lo más importante, es que se lograron reducir los accidentes,

en lo que va de este año 2016, se han registrado 0 accidentes incapacitantes y solo una lesión

de un golpe en un dedo de uno de los trabajadores, en la utilización de un martillo.

5. Conclusiones

El implementar la metodología de 5’S implica un cambio cultural en el ámbito requerido,

que de alguna manera es el principio para la búsqueda de nuevas mejoras en una empresa u

organización. También es de vital importancia que el personal involucrado este convencido

de que esta metodología es la mejor opción para comenzar a solucionar problemas en las

áreas de trabajo.

El cambio provocado por la implementación de la mejora, fue tomada por los empleado de

una manera favorable, ya que expresaron lo satisfechos que se sentían por lograr mejorar las

condiciones de trabajo y que a partir de éste cambio serían más eficientes al realizar sus

labores, ya que no tendrían que tomarse más tiempo en encontrar una herramienta que fuesen

a utilizar, además de tomar la extrema precaución de caminar por el lugar y que cumplirían

los que fuese necesario para mantener una nueva cultura de 5’S.

Este tipo de proyectos es sumamente necesario implementarlo no solo en las grandes

empresas, sino también en las pequeñas y medianas empresas, ya que al no contar con una

91

cultura de 5’S, se corren riesgos de accidentes de trabajo, además de una baja eficiencia por

trabajar en áreas o lugares mal organizados.

6. Referencias

Sacristán, Francisco Rey (2005). “Las 5’s: Orden y Limpieza en el Puesto de Trabajo”. FC

Editorial. España. ISBN-10 # 8496169545 / ISBN-13 # 9788496169548.

Guerra López, Ingrid (2007). “Evaluación y Mejora Continua: Conceptos y Herramientas

para la Medición del Desempeño”. Editorial AuthorHouse. Estados Unidos de América.

ISBN-10 # 1434339068 / ISBN-13 # 9781434339065.

Cortés Díaz, José María (2007). “Seguridad e Higiene del Trabajo: Técnicas de prevención

de Riesgos laborales”. Editorial Tébar, S.L. España. ISBN-13 # 9788473602556.

Rincón Mora, Blanca Isela; Pérez Olguín, Iván Juan Carlos; Pérez Limón, José Agustín y

Fernández Gaxiola, Consuelo Catalina (2014). “Aplicación de Técnicas de Ingeniería

Industrial en el Mejoramiento de un Proceso de Manufactura”. Ingeniería de Procesos: Casos

Prácticos. Editorial UTCJ. ISBN-13 # 9786078262038.

Santiago Espinoza, Alma Delia; Pérez Olguín, Iván Juan Carlos; Ruíz Sánchez, Miriam

Margarita y Guevara Fierro, Nerthy Fabiola (2014). “Reducción de Defectos por Medio de

Seis Sigma”. Ingeniería de Procesos: Casos Prácticos. Editorial UTCJ. ISBN-13 #

9786078262038.

Aldavert, Jaume; Vidal, Eduard; Lorente, Jordi y Aldavert, Xavier (2016). “5’S Para la

Mejora Continua”. Editorial CIMS. ISBN-10 # 8484112217 / ISBN-13 # 9788484112211.

92

Síntesis Curricular:

Lizbeth Caldera Morales

Alumna de 6to tetramestre de la carrera de Procesos Industriales en la Universidad

Tecnológica de Ciudad Juárez.

José Mario Rocha Rubio

Cuenta con más de 15 años de experiencia en la industria maquiladora en áreas de

automatización y de optimización de sistemas productivos. Es profesor de asignatura de la

carrera de Ingeniería en Procesos y Operaciones Industriales de la Universidad Tecnológica

de Ciudad Juárez, impartiendo cátedras de automatización, ingeniería de procesos,

matemáticas avanzadas y diseño del producto.

Alma Delia Pérez Limón

Cuenta con más de 11 años de experiencia en la industria de alimentos en áreas de calidad.

Es profesora de tiempo completo del Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica, en

las carreras de Ingeniería en Industrias Alimentarias e Ingeniería Bioquímica del Instituto

Tecnológico de Los Mochis, impartiendo materias de Química (Inorgánica, Orgánica,

Analítica, Taller de Control Estadístico de Procesos y Diseño de Plantas Alimentarias.

93



ISSN: En trámite

México

2016

ENSAYO: LA ENSEÑANZA DE LA ARQUITECTURA.

Patricia Fox Mendívil




ITmochis



94

LA ENSEÑANZA DE LA ARQUITECTURA

Patricia-Fox Mendívil

ENSAYO

La enseñanza de la arquitectura.

Como seres humanos necesitamos un refugio, un cobijo donde restituir, resguardar nuestro cuerpo

de las actividades que realizamos diariamente. Requerimos una vez satisfecha nuestra necesidad

primordial, espacios donde cultivarnos, recrearnos, divertirnos, espacios para atender nuestra salud

y una serie de condicionantes impregnadas por la sociedad en la cual participamos, crecemos,

colaboramos.

El ser humano tiene la necesidad de arquitectura habitable, donde la convivencia, la interacción

con otros seres, la coincidencia con ellos le resulte agradable, le “permita evocar un sentimiento de

afinidad cuando, alguien entra a sus espacios” (Louis Khan), citado por Barrios y Ramos, Dulce.

Y de acuerdo a las situaciones cambiantes de nuestra generación, cuando los espacios construidos

se transforman en nuevas experiencias vivenciales, debe respetarse la necesidad también de la

identificación de los espacios viejos, de los barrios, de los paisajes, permitiendo hacer un puente

entre lo conocido y las adaptaciones también como concepto integral para que el pasado forme

parte del presente y del posible futuro.

Las escuelas de nivel superior en México, que ofertan la carrera de Arquitectura, según datos de

ASINEA en Terán B. José A. suman más de 100 instituciones, por lo cual no se tienen estándares

de calidad en la formación de planes y programas adecuados a la realidad que se vive en México,

y pareciera que la proliferación de institución de enseñanza, a cualquier nivel de escolaridad, en

los últimos 20 años -según la vivencia que tenemos en nuestra ciudad-, se autorizan por parte de

la Secretaria de Educación Pública, sin existir un pleno estudio, tanto de la ubicación de los

espacios que no se construyeron exprofeso para ello, como de la calidad y la elaboración de planes

de estudios adecuados y la falta de un estudio de la necesidad real de profesionistas.


95

En 1997 en la reunión internacional de arquitectos (UIA) y la Organización Educativa, Científica

y Cultural de las Naciones Unidas (UNESCO), elaboraron la carta manifiesto donde se hacen

recomendaciones para la enseñanza y práctica de la Arquitectura a nivel nacional e internacional

con el fin de que sus agremiados los hagan suyos, asumiendo la responsabilidad de mejorar la

formación de arquitectos, siendo capaces de trabajar para un desarrollo estable en el marco de cada

patrimonio cultural.

En este sentido, también incluir dentro de la enseñanza para la formación de arquitectos, una serie

de objetivos encaminados a realizar arquitectura con calidad, con respeto como había mencionado

en párrafos anteriores, con una tendencia al manejo de nuevas tecnologías que permitan una

inserción en el ámbito laboral nacional e internacional, fomentando la investigación, analizando

que esta disciplina comprende aspectos humanísticos, de ciencias sociales, físicas, técnicas, y artes

creativas, para poder dar respuesta a la complejidad de las necesidades de habitabilidad del ser

humano.

Otro aspecto importante en esta formación de arquitectos y que también se contempla en esta carta

manifiesto, es con respecto al número de estudiantes adecuado a la capacidad docente de cada

escuela, tomando en cuenta para la selección de los estudiantes, aptitudes requeridas para esta

disciplina, considerando que por la experiencia que tenemos al recibir grupos tan numerosos, va en

detrimento a la calidad de atención al alumnado, y por demás también la falta de orientación y el

perfil que trae consigo el alumno que ingresa a la carrera.

Considerando el rompimiento del paradigma de la enseñanza actual en nuestro país, que observo

lineal, que adolece de una integración de conocimientos aplicados a un fin, donde prevalece la falta

de identidad de los espacios a diseñar, que provocan ambigüedad en sus mensajes, confusiones en

sus permanencias, llegando incluso a presentarse situaciones extremas de comportamientos no

saludables, la formación de arquitectos como disciplina, como un profesional que da respuesta a

esas necesidades existenciales del ser humano, requiere contemplar en primera instancia, una

formación integral sólida que dé respuesta a las necesidades de espacios dignos de la sociedad.


96

Y retomando la sugerencia de los conceptos vertidos por la Dra. Dulce María Barrios en nuestras

sesiones, contemplar la enseñanza de la arquitectura desde niveles simples, hasta llegar a la

complejidad que contempla las respuestas a ellos, en los primeros talleres de Diseño, incluir en los

programas de las asignaturas, el estudio de espacios apoyados en la antropometría y la ergonomía,

para que se analice la relación de la actividad a realizarse con el mobiliario a utilizar para dicha

actividad, con el espacio propiamente, haciendo énfasis en las articulaciones de los espacios para

un correcto uso.

Considerar los aspectos físicos inherentes al diseño de los espacios, la temperatura, humedad,

iluminación, y los aspectos psicológicos que también son importantes para el sentido de apego y

de pertenencia de los espacios. Concientizar en el respeto por el contexto, en los emplazamientos

de los proyectos, y bajo los principios de la sustentabilidad. Contemplar también el sutil confort

espiritual bajo principios de armonía, orden, belleza. Sensibilizando al estudiante para entender

que la arquitectura puede comunicar, transmitir emociones, conductas, respuestas en actitudes, y

que esto debiera formar parte de la conciencia de la formación.

Parte de la formación como arquitectos debe ser también el fomento por la investigación para que

el egresado sea capaz de llevar a cabo propuesta innovadoras que permitan abatir el costo de

construcción, así como implementar en el diseño y propuestas aspectos de sostenibilidad. Se

demanda también una preparación de profesores que formen en los estudiantes las capacidades

reflexivas y críticas en el proceso educativo.

En las escuelas de arquitectura, el eje central de la formación como arquitectos, se centra en la

secuencia de los talleres de Diseño Arquitectónico. En nuestra escuela una parte del desarrollo del

taller se lleva a cabo en equipos y otra de manera individual. Y como sucede en cualquier disciplina,

la formación académica es una práctica académica, de mayor preponderancia de lo que será su

desarrollo profesional y que algunos exalumnos todavía no logran entender el por qué en su vida

académica se les “hacía complicado”,

llevar a cabo una secuencia de actividades para lograr un resultado, y en el ámbito laboral se

aligeran procesos.


97

Se puede considerar una deficiencia la formación de arquitectos íntegros y autosuficientes, capaces

de desarrollar un proyecto por sí mismo, que implica que tiene un cierto dominio de las diferentes

áreas y etapas del proceso, de acuerdo al nivel de avance en su vida como estudiante, y que en el

ejercicio profesional, el trabajo mayormente se realiza en equipo, al formular y desarrollar un

proyecto, y tal vez esto forme parte de lo que los egresados consideren como una secuencia más

fácil de desarrollar.

Yo considero que es importante que en su desarrollo académico sí es factible, positivo, que

demuestre su capacidad para resolver temáticas individualmente, como parte de los obstáculos a

resolver, sin embargo, es importante la interacción de trabajo en equipo sobre todo

interdisciplinario.

Es importante realizar reflexión y análisis acerca de los planes de estudio y sus enfoques

Para consensar los objetivos que se persiguen y el perfil que requiere los egresados de nuestra

institución. Proponer como lo señala Terán Bonilla, en el escrito sobre Reflexión

en torno a la formación del arquitecto, alternativas encaminadas a mejorar la formación de

arquitectos en nuestra región y en el país.


98

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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de calidad de la obra arquitectónica.

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ISSN: En trámite

México

2016

GOBIERNO ELECTRÓNICO: PROCESO E IMPLICACIONES DE SU

IMPLEMENTACIÓN. CASO DE ESTUDIO H. AYUNTAMIENTO DE AHOME.

Alejandrina García Hernández; Juan A. Miranda Arnold




ITmochis



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GOBIERNO ELECTRÓNICO: PROCESO E IMPLICACIONES DE SU

IMPLEMENTACIÓN. CASO DE ESTUDIO H. AYUNTAMIENTO DE AHOME

Alejandrina García-Hernández; Juan A. Miranda-Arnold

Resumen

La modernización del sector público, debido a su complejidad y dimensiones que la

componen, demanda una acción coordinada de sus integrantes que contribuyan a la mejora

de la administración pública; siendo el principal propósito de ésta investigación la de conocer

los efectos que causa en la ciudadanía el tener un gobierno electrónico en el ayuntamiento de

Ahome, y se desarrollará mediante una investigación de tipo mixta, con un estudio

descriptivo-explicativo, con el paradigma pos positivista, con el uso de un caso de estudio,

donde se puedan realizar comparaciones del antes y el después de ésta implementación, así

como el llegar a conocer los alcances de los servicios que acarrea ésta, y también el nivel de

transparencia de la gestión pública, participación ciudadana y la funcionalidad de los portales

del municipio.

Palabras clave: políticas públicas, gobernanza, participación ciudadana, transparencia.

Summary

Modernization of the public sector due to its complexity and dimensions that make it up,

demand coordinated action of its members to contribute to the improvement of public

administration; being the main purpose of this research is to know the effects it has on the

public to have an electronic government in the municipality of Ahome, and will be developed

through an investigation of mixed type, with a descriptive and explanatory study with the

post-positivist paradigm, using a case study, where they can make comparisons before and

after this implementation, as well as getting to know the scope of the services it carries it,

and also the level of transparency of public administration, participation citizen and

functionality of the portals of the municipality.

Key words: public politics, governance, citizen participation, transparency.


101

INTRODUCCIÓN

Actualmente existen organizaciones como el Banco Interamericano de Desarrollo (BID) y

la Organización de los Estados Americanos (OEA) que financian y guían proyectos sobre la

adopción de las TIC´s en áreas clave del desarrollo, tales como: economía, salud, educación

y gobernanza en la región de América Latina y el Caribe. (Cumbre de las Américas, 2005).

También se consideraron en la IV Cumbre de las Américas en la Declaración de Mar de Plata,

5 de noviembre de 2005, que es de vital importancia “…reforzar las capacidades de los

empleados del sector público mediante el uso de herramientas innovadoras como los portales

de capacitación en línea para funcionarios públicos…Estas acciones permitirán proveer

preparación en múltiples niveles, contribuyendo de esta manera a mejorar las habilidades de

los servidores públicos y a reforzar la educación…”.

A finales de los años ochenta, los países miembros de la OCDE, conscientes de la crisis

progresiva del modelo burocrático de Administración Pública, propusieron abandonar la

noción de relación entre administrador y administrado para considerar que la Administración

es un servicio cuyo cliente es el público. Para ello sería imprescindible cambiar radicalmente

la cultura administrativa vigente de tal forma que la Administración Pública del futuro debía

ser una Administración receptiva en la medida en que fuera comprensible, respondiera a las

necesidades de los ciudadanos, fuera accesible y fomentase la participación activa (OCDE,

1987).

El avance tecnológico ha traído consigo cambios sociales, económicos y políticos, por lo que

la sociedad y el Estado han tenido que ir diseñando estrategias y políticas que permitan la

implementación de esos cambios, un ejemplo claro es la aparición de las Tecnologías de la

Información y las Comunicaciones TIC´s (Juan Carlos Abadía Campo, 2009).

Según (d-Alos-Moner, 2011), se plantea la oportunidad que representan las tecnologías de la

información y la comunicación para llevar a cabo reformas con profundidad en los

procedimientos administrativos. De no hacerlo, se corre el riesgo de “fosilizar” la

administración y realizar únicamente cambios superficiales que no contribuyen a la necesaria

mejora de la eficiencia y del servicio a empresas y ciudadanos. (d-Alos-Moner, 2011) .


102

La modernización del sector público, debido a su complejidad y dimensiones que la

componen, demanda una acción coordinada y un criterio unitario para que la totalidad de sus

integrantes contribuyan a la mejora de la administración pública en su conjunto.

Los servicios de los gobiernos municipales en México son ineficientes debido a la falta de

innovación en los procesos administrativos y su calidad en la atención del ciudadano. Hay

una urgencia por fortalecer la Infraestructura, equipamiento e Innovación tecnológica (e-

government), aunado a la capacitación de los trabajadores del municipio, en el uso de las

TIC´s.

OBJETIVOS

Objetivo General

Describir los efectos que tiene en la ciudadanía, de la implementación del gobierno

electrónico en el Municipio de Ahome en el período comprendido de 2014 al 2016.

Objetivos Específicos

Conocer los alcances de los servicios de gobierno electrónico del H. Ayuntamiento

de Ahome.

Describir las aplicaciones del gobierno electrónico en el municipio de Ahome.

Analizar los efectos del gobierno electrónico en la ciudadanía del Municipio de

Ahome.

JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

Los avances hacia la sociedad de la información han ampliado enormemente las posibilidades

de generación de conocimiento en materia de gestión por resultados, tanto de la información

que fluye desde el Estado hacia la sociedad como de la que lo hace en sentido inverso.

En este sentido, la pertinencia de esta investigación se centra en atender los siguientes

elementos:


103

El gobierno electrónico es una nueva forma de administración y servicios del H.

Ayuntamiento de Ahome.

No existe información sobre el impacto y los efectos, de la implementación del gobierno

electrónico.

La ONU y la OEA están promoviendo la incorporación de estudios en temas de políticas

públicas.

MARCO DE REFERENCIA

Gobierno electrónico

Según la Organización de los Estados Americanos, el gobierno electrónico puede definirse

como:

“El uso de las Tecnologías de la Información y la Comunicación por parte de las

instituciones de gobierno para: mejorar cualitativamente los servicios e información

ofrecidos a los ciudadanos, aumentar la eficiencia y eficacia de la gestión pública e

incrementar sustantivamente la transparencia del sector público y la participación

ciudadana” (OEA, “Introducción a la Formulación de Estrategias de Gobierno

Electrónico”, 2006)

En un sentido más amplio, el gobierno electrónico busca:

El uso y despliegue de las TIC siguiendo determinadas pautas, normas, experiencias y buenas

prácticas.

Proveer la oportunidad de plantear una nueva forma de hacer gobierno.

Orquestar y gestionar de forma coherente personas, tecnologías, normas, servicios, sistemas

y procesos propios del campo de dominio del Gobierno Electrónico, como de otros campos

que sean necesarios considerar.


104

Se puede entender también al gobierno electrónico como, aquél que aprovecha las

tecnologías de la información y de las comunicaciones (TIC) para atender las demandas

ciudadanas, con lo cual impulsa a la sociedad de la información y el conocimiento, ya que

las acciones gubernamentales impactan numerosos aspectos de la vida ciudadana, como:

educación, salud, combate a la pobreza, protección ambiental, etcétera. Se debe tener

presente que el desarrollo de éste; algunas veces es más una cuestión política que de carácter

técnico.

Gartner Group, en el 2000 lo definió como: “...la optimización continua de la entrega de

servicios del gobierno, la participación ciudadana y la gobernanza, al transformar las

relaciones internas y externas a través de la tecnología, el Internet y los nuevos medios”. La

evolución del gobierno electrónico se hace en cuatro fases, según el modelo desarrollado por

el Grupo Gartner; el cual consiste en: presencia, interacción, transacción y transformación.

El concepto de gobierno electrónico, ha evolucionado con el tiempo; ya que la OCDE lo

definía como: “...la aplicación de tecnologías basadas en Internet para actividades

comerciales y no comerciales en el seno de las administraciones públicas” y, después, como:

“...el uso de las tecnologías de la información y la comunicación y particularmente el Internet,

como una herramienta para obtener un mejor gobierno”.

El Banco Mundial lo determina como: “...el uso de las tecnologías de información y

comunicaciones para mejorar la eficiencia, la efectividad, la transparencia y la rendición de

cuentas del gobierno...”

Actualmente el gobierno electrónico es una herramienta esencial en materia de gobierno, al

punto que ha obligado ―”a repensar organizaciones, responsabilidades, procesos de

negocios y acuerdos de colaboración y de cooperación dentro y entre los niveles de gobierno”

((OECD, 2008).

No obstante, según (Cardona, 2002 ) analizando la lista de definiciones acerca de gobierno

electrónico se puede concluir que el concepto del mismo engloba por lo menos los siguientes

elementos:


105

1. Está relacionado con la aplicación de las TIC.

2. Implica innovación en las relaciones internas y externas del gobierno con:

a. Otras agencias gubernamentales.

b. Sus propios empleados.

c. Las empresas.

d. El ciudadano.

3. Afecta la organización y función de gobierno en lo relativo a:

a. Acceso a la información.

b. Prestación de servicios.

c. Realización de trámites.

d. Participación ciudadana.

4. Busca optimizar el uso de los recursos para el logro de los objetivos gubernamentales.

5. Su implementación implica el paso por una serie de estados, no necesariamente

consecutivos.

6. Es un medio, no un fin en sí mismo.

Participación ciudadana

Participar es tomar parte en algo y formar parte de algo y, según la acepción latina, significa

también comunicar una noticia, es decir hacer partícipe a otros de algo propio. Al participar

pues según el significado etimológico hacemos o convertimos algo en propio al mismo


106

tiempo que nos hacemos parte de ello y dejamos a que otros ‘tomen parte’ también en ello.

El concepto pues tiene algo de individual y comunitario al mismo tiempo. Se puede tomar y

ser parte en y de una reunión, en y de un evento, en y de una organización, en y de una

empresa, en y de un proyecto. Participar significa pues al mismo tiempo tener (algo) y

pertenecer (ser parte). Tener y ser al mismo tiempo son dos aspectos que van unidos y que

se complementan, que se atraen, en la participación.

(Merino, 1997), considera que el participar, “tomar parte”, es la pertenencia a una

organización que reúne a más de una persona, por lo tanto, tiene un carácter social. Con esta

idea se da a entender la necesidad de la organización para que exista la posibilidad de la

participación. Es decir, el participar presupone la existencia de la organización, del medio o

grupo social que permite la agrupación de los que tienen algo que compartir, siendo ésta la

condición necesaria para la participación.

Aplicada esta concepción a los procesos de participación ciudadana concluimos que él o la

participante dejan de ser un observador, un externo-extraño, para convertirse en un

protagonista del proceso.

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

Paradigma de investigación

Al hablar de un paradigma de investigación, se puede definir como el conjunto de normas y

creencias básicas que sirven de guía a la investigación, por lo tanto, al referirse al significado

de los paradigmas y las implicaciones que éstos tienen en la práctica educativa, no es una

tarea sencilla, ya que habría que discutir en principio qué entendemos por paradigma y la

manera como éstos se refleja en las prácticas educativas y en el que hacer de la investigación.

En dichas actividades subyace un sistema de creencias acerca de la realidad, de la relación

del que investiga con el objeto, de la naturaleza del conocimiento y las formas de proceder

para buscarlo y generarlo. Enmarcar estas ideas en un paradigma con frecuencia resulta una

tarea complicada, y dada la diversidad de acepciones que tiene el término paradigma, se hace

necesario adoptar una definición que sirva como punto de partida para este trabajo. Entonces


107

haciendo referencia a (Quinn Patton, 1990), quien define paradigma como: “... una forma de

ver el mundo, una perspectiva general, una manera de fragmentar la complejidad del mundo

real”, dicho esto, los paradigmas están enraizados en la socialización de los adeptos y de los

practicantes. Entonces para efectos de este estudio, se utilizará el paradigma postpositivista

es cualitativo, con una base teórica fenomenológica, naturalista, humanista o etnográfica, que

según (Guba, 1990) es una versión modificada del positivismo.

Estos nuevos planteamientos proceden fundamentalmente de la antropología, la etnografía,

el interaccionismo simbólico entre otros. En relación a la postura ontológica, el

postpositivismo responde que es crítico realista lo que significa que la realidad existe, pero

no puede ser completamente aprehendida. Esta es manejada por leyes naturales que pueden

ser comprendidas solamente en forma incompleta. De esto se desprende que, aunque existe

un mundo real manejado por causas naturales, es imposible para los humanos poder

percibirlo en su totalidad debido a que sus mecanismos intelectuales y sensoriales son

imperfectos.

También se tomará en cuenta la fenomenología debido a que se considera que las

experiencias personales relacionadas con el estudio, también forman parte importante de los

posibles hallazgos de ésta investigación.

Estrategia

El tipo de estudio será descriptivo/explicativo; descriptivo tomando en cuenta que la

investigación en ciencias sociales, se ocupa de la descripción de las características que

identifican los diferentes elementos y componentes, llevando a cabo un conocimiento de

mayor profundidad que el exploratorio, pudiendo así establecer características demográficas

de unidades investigadas, así como identificar formas de conducta y actitudes de las personas

que se encuentran en el universo de investigación, como lo puede ser en éste caso en

particular la preferencia del uso del portal de gobierno electrónico del municipio, para

realizar ciertos trámites, o el comportamiento social que existe en relación con la percepción


108

del nivel de transparencia en la gestión pública y también el poder establecer

comportamientos concretos, como el conocer el número de ciudadanos que hacen uso de los

portales del municipio de Ahome y también saber cuáles son los más utilizados y los motivos

que tiene la ciudadanía en ésta decisión.

Se dice también que el tipo de estudio será descriptivo, al proponer una identificación de

diversos elementos, como los son: la descripción de las aplicaciones, identificación de los

alcances de servicios, la identificación de elementos y características propias del gobierno

electrónico en el H. Ayuntamiento de Ahome y debido a que las técnicas específicas para

recolección de la información serán mediante la observación, entrevistas, cuestionarios e

informes de otras investigaciones y donde finalmente se recurrirá a codificar los resultados

de éstas, para su posterior análisis estadístico.

Será también un estudio de tipo explicativo debido a se propone mediante ésta investigación,

el llegar a generar conocimiento científico a través de la identificación y el análisis de las

causales, mismos que serán finalmente identificados como resultados.

La estrategia de investigación será estudio de caso; tomando en cuenta la definición según

(k. Yin, 2014), que dice el poder utilizar el estudio de caso cuando se cumplen tres

condiciones fundamentales: a. La primera y más importante condición para diferenciar el

estudio de caso entre varias estrategias de investigación es el tipo de interrogante de la

investigación, que menciona que donde se aborden las preguntas “cómo” y “por qué”

favorecen el uso de esta estrategia y tomando en cuenta que en esta investigación una de las

interrogantes que se plantean es conocer ¿cómo impacta la implementación del gobierno

electrónico en la ciudadanía?, por lo tanto, se cumple con esa premisa, b. El nivel de control

que un investigador tiene sobre los eventos relacionados con el comportamiento. c. El interés

en un fenómeno que se ha estudiado poco, es decir que sea un problema contemporáneo,

como es éste caso, donde el gobierno electrónico es un tema de actualidad a nivel global y

tomando en cuenta que no existen estudios en ésta temática en la región donde se planea

realizar la investigación.


109

Por otra parte, los tipos de estudio de caso se distinguen por diferentes criterios como lo son

el tamaño, su objetivo, complejidad, intereses que implica y por el tipo de intervención por

parte del investigador en el proceso investigativo. En el caso de esta propuesta de

investigación en particular, como se trata de la exploración de nuevas prácticas, se realizará

el estudio con un solo caso, estudiando el proceso y las implicaciones del gobierno

electrónico; o sea los efectos que ha tenido en la ciudadanía del municipio de Ahome, del

gobierno electrónico en el período comprendido del 2014 al 2016, por considerar el antes y

el después de la implementación de éste.

Técnicas de recolección

La observación según (Mendez A., 2009), es una técnica antiquísima, donde a través de sus

sentidos el hombre capta la realidad que lo rodea, que luego organiza intelectualmente, y se

define como el uso sistemático de los sentidos, en la búsqueda de los datos que se necesitan

para resolver un problema de investigación. Es a través de ésta que se podrá conocer la

realidad y permitir definir previamente los datos más importantes que deben recogerse para

tener relación directa con el problema de investigación, también se echara mano de las

encuestas y entrevistas.

Unidad de Análisis

Partiendo del Estado de Sinaloa, que tiene en su división municipal 18 municipios, con una

totalidad de 2 966 321 habitantes, se tomará para este estudio en cuenta solamente al

municipio de Ahome, como unidad de análisis; quien al 2015 contaba con una población de

449,215 habitantes, según el INEGI, donde se pretende obtener la muestra a partir de un

muestreo aleatorio estratificado proporcional, que viene siendo una técnica de muestreo

probabilístico, en donde el investigador divide a toda la población en diferentes subgrupos o

estratos; después se selecciona aleatoriamente a los sujetos finales de los diferentes estratos

en forma proporcional.


110

Tomando en cuenta que los estratos más comúnmente utilizados son: la edad, el género, el

nivel socioeconómico, la religión, la nacionalidad y el nivel de estudios alcanzado; en éste

caso se tomará en cuenta el nivel socioeconómico de la ciudadanía, debido a la creencia de

ser factor determinante en el uso del gobierno electrónico.

RESULTADOS ESPERADOS

Al finalizar la investigación se espera poder conocer los alcances de los servicios de gobierno

electrónico del H. Ayuntamiento de Ahome y poder describir ampliamente las aplicaciones

del gobierno electrónico en el municipio de Ahome que existan hasta ese entonces, tomando

en cuenta que el gobierno y los portales se incrementan en número y cantidad de servicios

ofrecidos, así mismo se tratará de tener un análisis de los efectos del gobierno electrónico en

la ciudadanía del Municipio de Ahome.

Referencias

(OECD, 2. 9. (2008).

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113



ISSN: En trámite

México

2016

TEORÍAS: ANGLOSAJONA Y LA DE LOS DISTRITOS INDUSTRIALES COMO

PUNTO DE PARTIDA PARA ESTUDIAR A LOS CLÚSTER.

Olga Tapia López




ITmochis



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TEORÍAS: ANGLOSAJONA Y LA DE LOS DISTRITOS INDUSTRIALES COMO

PUNTO DE PARTIDA PARA ESTUDIAR A LOS CLÚSTER.

Olga Tapia-López

INTRODUCCIÓN.

La aparición de nuevos mercados ha cambiado en gran medida la actividad empresarial; en

virtud del impacto que ha tenido la globalización en los procesos económico, tecnológico,

político y cultural a escala mundial que consisten en la creciente comunicación e

interdependencia entre los distintos países del mundo uniendo sus mercados, sociedades y

culturas, a través de una serie de transformaciones sociales, económicas y políticas que les

dan un carácter global. La globalización ha sido identificada como un proceso en el que se

han abierto puertas a la revolución informática, llegando a un nivel considerable de

liberalización y democratización en su cultura política, en su ordenamiento jurídico y

económico nacional, y en sus relaciones internacionales.

Estas transformaciones radicales han dado lugar a una modificación en el tejido económico,

reestructuraciones, fusiones, y reubicaciones de alto impacto. La apertura y los cambios en

los mercados han sido sin duda elementos importante en términos de crecimiento económico

y financiero, sino también una fuente de preocupación por parte de la sociedad civil.

Al generalizarse la globalización en las economías, las regiones experimentaron cambios

profundos para adecuarse a los avances tecnológicos y a las nuevas estrategias de segmentar

los procesos de producción que han modificado la competitividad de las empresas. Estas

transformaciones condujeron a nuevas formas de organización económica y empresarial para

enfrentar la competencia, lo cual condujo a la formación del clúster, los cuales impactan de

manera importante en el desarrollo regional.

El desarrollo regional viene a conjugar las necesidades de sensibilizar a todos los

involucrados en el proceso, sobre la interdisciplinariedad del mismo, a visualizar la

integración de las actividades económicas como una alternativa para completar los eslabones

de las etapas de la producción, comercialización, consumo y distribución de la riqueza

generada por la misma economía. A reconocer también la necesidad de coherencia entre las


115

políticas, las estrategias y los proyectos y que éstos redunden en visibles mejorías en la

calidad de vida de la gente. Es en este sentido que actualmente se habla del desarrollo de las

localidades en donde la participación de la gente es fundamental, y en donde la innovación

penetra hasta en el ámbito de la gestión entre los actores principales. Dado que parte de la

vía del desarrollo se encuentra en la reestructuración productiva, las constituciones de clúster

ofrecen una alternativa para el crecimiento del aparato productivo y el logro del desarrollo,

una forma de organización económica y empresarial para enfrentar la competencia, que

simboliza el desarrollo regional.

El objetivo de este trabajo es hacer una revisión de dos corrientes teóricas: la anglosajona y

la de los distritos industriales como punto de partida para el estudio de los clúster.

CONCEPTO DE CLÚSTER.

Con la finalidad de contextualizar iniciaremos con la definición del término clúster es una

palabra en inglés para nombrar a los agrupamientos geográficos de empresas, desarrollado

por el Dr. Michael Porter de la Universidad de Harvard y que comúnmente se define como

“Un grupo geográficamente próximo de compañías interconectadas e instituciones asociadas,

en un campo particular, vinculadas por características comunes y complementarias.

Incluyendo compañías de productos finales o servicios, proveedores, instituciones

financieras y empresas en industrias conexas” (Porter, 1998,78).

Es un grupo de empresas de una línea similar de negocios que colaboran para mejorar la

competitividad. Las compañías dentro de un clúster se reúnen para aumentar la eficiencia y

la innovación al interior de esa industria, impulsando al mismo tiempo la economía de su

región.

La clusterización también complementa las estrategias de desarrollo económico de los

organismos intermedios, consejos y cámaras empresariales y de las organizaciones e

instituciones de desarrollo económico y apoya a las empresas dentro del clúster, a identificar

las necesidades de mano de obra, de tecnología y las estrategias de mercado, entre otras,

manteniendo una visión integral del desarrollo sostenible.


116

Los clúster pueden tomar varias formas, dependiendo de su profundidad y complejidad, pero

deben incluir empresas con productos finales o empresas de servicios; proveedores de

insumos especializados, componentes, maquinaria y servicios; instituciones financieras y

empresas en industrias relacionadas.

Los clúster usualmente incluyen empresas a lo largo de la cadena de valor tales como canales

de distribución o clientes, productores de bienes complementarios, proveedores de

infraestructura especializada, instituciones privadas y de gobierno que ofrezcan capacitación

especializada, información, investigación y soporte técnico y agencias que establezcan

estándares.

El término clúster fue enriquecida por otros autores que introdujeron nuevos conceptos. Así,

Pietrobelli y Rabellotti (2004) mencionan que las firmas localizadas dentro de los

aglomerados logran una eficiencia colectiva ya que juntas generan economías externas y

llevan a cabo acciones conjuntas. Asimismo, Gómez Minujín (2005) al estudiar los clúster

identificó dos corrientes teóricas: la anglosajona y la de los distritos industriales, basándose

para esta última en la experiencia italiana de las décadas del ´70 y ´80.

De acuerdo con los estudios acerca de la fuente de “las ventajas competitivas de las naciones”

realizados por Porter (1991), estos han revelado que las empresas de clase mundial tienden a

concentrarse en pequeñas áreas geográficas, específicas para cada tipo de industria. Estas

concentraciones de compañías interrelacionadas se han llegado a denominar clúster (en

inglés, racimos, cúmulos o aglomerados); en ocasiones también llamados conglomerados.

TEORÍAS: ANGLOSAJONA Y LA DE LOS DISTRITOS INDUSTRIALES.

Para entender el funcionamiento de la metodología de las cadenas productivas o clúster es

importante considerar sus bases teóricas. Algunas de estas bases, parten de la ciencia

económica desde la época de los clásicos. Entre éstas podemos citar a la la teoría de los

distritos industriales de A. Weber (1909), teoría de la localización de W. Christaller (1935),

la teoría de los polos industriales de F. Perroux (1955), la teoría de los encadenamientos hacia


117

adelante y hacia atrás de A. Hirschman (1981); clasificadas en las teorías de la corriente

anglosajona.

Los elementos propuestos en la Teoría de los distritos industriales de Alfred Weber (1909),

hace referencia a los factores de localización general y especial. Los generales son la renta,

el transporte y el trabajo; en tanto los especiales están integrados por factores como, por

ejemplo, el riesgo de ciertas estructuras productivas para favorecer la ubicación fabril. De

acuerdo a la distribución de estos factores, en el territorio se podrían generar procesos de

aglomeración o de des aglomeración.

Las industrias tienden a localizarse cerca de las aglomeraciones porque en ellas se maximizan

las economías de escalas y se producen externalidades positivas. El concepto de economías

externas o externalidades fue introducido por primera vez por Alfred Marshall en su libro

Principios de Economía. En esta obra Marshall (1931) sostiene que la aglomeración de

empresas puede generar economías internas y externas, las cuales derivan en una mayor

productividad y competitividad. Mientras que las economías internas dependen de la

organización y especialización del trabajo de la empresa, las economías externas, en cambio,

abarcan las relaciones entre la compañía y el sector industrial al que pertenecen.

Precisamente, las economías externas más comunes son la creación de un mercado de mano

de obra calificada, la creación de un mercado de insumos (maquinaria e insumos

especializados), mayor ingreso a los mercados que favorezcan el acceso a conocimientos

especializados y la rápida difusión de la información

La idea básica de la teoría de los lugares centrales de Christaller (Gutiérrez, 1993) se basa en

que los asentamientos no aparecen de manera desordenada sobre el espacio, sino que existe

un principio que regula esas distribuciones. Los conceptos fundamentales de esta teoría son:

Lugares centrales: núcleo de población que ofrece bienes y servicios, especializados en

mayor o menor medida, a un área mucho más amplia que la ocupada por él mismo.

Bienes o servicio centrales: son aquellos que se caracterizan por tener cierto grado de

especialización y ser ofertados en determinados núcleos (lugares centrales).


118

Región complementaria: también conocida como área de influencia, es el área abastecida de

bienes y servicios centrales por un mismo lugar central.

“Este enfoque hace énfasis en el peso relativo del costo de transporte sobre el costo final, lo

que explicaría por qué algunas actividades suelen ubicarse preferentemente cerca de los

recursos naturales, otras se localizan cerca de los mercados que van a abastecer, en tanto que

otras pueden establecerse en cualquier lugar. Menos conocido, pero de creciente importancia,

es que este enfoque subraya asimismo las interdependencias de la materia prima y el producto

procesado y también los subproductos, que hacen más fácil coordinar sus movimientos en

una sola ubicación” (Ramos,1999,34).

Weber, por su parte señala que la localización de industrias tiende a ser inducidas a las

aglomeraciones dado que en ellas se maximiza las economías de escala y las externalidades:

por los salarios diferenciales entre regiones y por la presencia en la región de insumos no

materiales que actúan como apoyo a la producción, como servicios especializados,

información y asesorías (Polése, 1998).

Marshall (Ekelund et. al.,1992) amplía este punto al sostener que la aglomeración de

empresas puede generar economías internas y externas, las cuales derivan en una mayor

productividad y competitividad. Por lo cual trata de determinar los efectos de los factores

externos en ubicaciones industriales especializadas que, de acuerdo con este enfoque,

explicarían el éxito de los llamados "distritos industriales".

Menciona que las economías internas son aquellas que dependen de la organización y de la

eficiencia de las empresas. Por lo que un aumento de la producción surge como efecto de la

división del trabajo y del mejor empleo de la maquinaria de la empresa. Las economías

externas, por otro lado, son aquellas que dependen del desarrollo general del sector industrial;

son economías de producción externas a la empresa, pero internas al sector. Marshall vinculó

las economías externas a la localización de la industria. De hecho, menciona algunas

economías externas derivadas de la concentración de empresas en un lugar determinado

(Ekelund et. al., 1992). Estas son:

Mejor información y cualificación.


119

Disponibilidad de mano de obra calificada.

Uso de la maquinaria especializada.

“La industria localizada, proporciona un mercado ordenado y constante del trabajo

cualificado y especializado. A medida que la industria crece, la disponibilidad de mano de

obra especializada aumenta y se intensifica. Menciona que el crecimiento de industrias

subsidiarias y secundarias generan economías externas para las empresas de la industria”

(Ekelund, 1992,410).

Del planteamiento de economías internas y externas, se deriva un interesante término el cual

se refiere a la existencia de externalidades. En efecto, la intensa interacción de industrias en

una región genera derrames tecnológicos y economías externas y de escala para el conjunto

de empresas, las cuales no tendrían la misma influencia si cada empresa interactuará con las

otras a gran distancia.

Una teoría más, que hace referencia a los encadenamientos productivos, es la de los polos

industriales desarrollada por Francois Perroux. La contribución de esta teoría consiste en el

análisis a sistemas de centros urbanos o complejos industriales interdependientes. Se sustenta

en el hecho de que el crecimiento no aparece en todas partes y al mismo tiempo, sino que se

presenta en polo o puntos de crecimiento específicos. Actualmente se le denomina teoría de

los polos de crecimiento, y se basa en la existencia de poderosas unidades económicas que

ejercen una gran influencia sobre el ambiente económico. Estas unidades dominantes pueden

ser una empresa, una industria, un complejo industrial, cualquier grupo social o económico;

o también un país o conjunto de países. Perroux (1993) nombra a estas, unidad motriz, y

define al polo de crecimiento como “Una unidad motriz en un determinado medio

económico”.

Un polo de desarrollo es una unidad económica motriz o un conjunto formado por esas

unidades. Una unidad simple o compleja, una empresa, una industria o una combinación de

industrias es motriz cuando ejerce un efecto de atracción (dominación) sobre las demás

unidades relacionadas con ella” (Tolosa, 1980).


120

Los efectos de un polo sobre la estructura productiva pueden clasificarse como: efectos de

aglomeración, por las economías de escala y de localización; y efectos técnicos, generados

por los efectos técnicos hacia delante y hacia atrás en las industrias complementarias y

satélites. Perroux menciona otras definiciones para comprender mejor el concepto anterior,

algunos son:

Zona de desarrollo: es una combinación de industrias motrices, complementarias y satélites,

y hace referencia a la interacción de diversos polos.

Eje de desarrollo: denota una orientación principal y estable de tráfico para servicios,

productos y capitales.

Los puntos de desarrollo: este incluye polos de desarrollo, zonas de desarrollo y ejes de

desarrollo.

El desarrollo de estos polos de crecimiento está muy relacionado con las aglomeraciones

urbanas, debido a la intensificación de las actividades y a la proximidad de factores

productivos, como la mano de obra calificada, entre otros.

Ahora hablaremos de la teoría de los encadenamientos hacia delante y hacia atrás es también

conocida como la teoría de los eslabonamientos anteriores y posteriores de Hirschman. Lo

que se intenta, mediante el concepto de vínculos hacia atrás y adelante, es hacer énfasis en

aquellas industrias que tienen nexos con muchas otras. Por cierto, cabe mencionar que

Hirschman (1981) considera que, toda actividad está eslabonada unas con otras. Por lo que

estos encadenamientos adquieren mayor significado cuando una inversión atrae o hace

rentable otra en la misma región. De hecho, cuando la realización de una inversión hace

rentable la realización de una segunda inversión, la toma de decisiones en forma coordinada

asegura la rentabilidad de cada una de las inversiones.

De esta forma Albert Hirschman menciona que los enlaces, vínculos o eslabonamientos hacia

delante y hacia atrás, surgen como una “secuencia de características, más o menos

imperativa, de decisiones de inversión que ocurren en el curso del desarrollo económico. Por

lo que la importancia de estos eslabonamientos se deriva de que las decisiones de inversión

son relevantes no sólo por su contribución inmediata a la producción sino también por el


121

impulso que tales decisiones, probablemente, inspiran hacia nuevas inversiones, a causa de

sus eslabonamientos” (Furio-Blasco, 1998,33).

“El efecto de eslabonamiento anterior, se refiere a que toda actividad económica se

abastecerá de los insumos necesarios, que genera la actividad primaria. También se le conoce

como Insumo-abastecimiento.

El efecto de eslabonamiento posterior se refiere a que una actividad utilizará su producción

como insumo en alguna actividad relacionada. También se le conoce como producción-

utilización” (Hirschman, 1981,106).

Hasta este punto es importante tener en cuenta que, en general, las actividades productivas a

las que Hirschman hace referencia, son principalmente aquellas relacionadas con la industria

y la transformación.

“Los encadenamientos surgidos de este enfoque dependen tanto de factores de demanda (la

demanda derivada de insumos y factores) como de su relación con factores tecnológicos y

productivos (el tamaño óptimo de planta). Asimismo, el desarrollo de los encadenamientos

hacia adelante dependen en forma importante de la similitud tecnológica entre la actividad

extractiva y la de procesamiento” (Ramos, 1999,36).

Hirschman (1981), menciona que la forma en que se dan las relaciones o eslabonamientos

entre las distintas industrias depende en gran medida del tamaño de estas, generándose de

esta manera industrias “satélites”. Las características de tales industrias son que:

Presentan fuertes ventajas de localización en vista de su proximidad a la

industria maestra.

Utiliza como insumo principal un producto o subproducto de la industria

maestra.

Su tamaño económico es menor que el de la industria maestra

La metodología propuesta por Porter (1997a) para visualizar o identificar las partes

constituyentes de un clúster o aglomerado: consiste en primer lugar en comenzar con una


122

empresa grande o concentración de empresas similares y se mira hacia arriba y hacia

abajo, en la cadena vertical de empresas e instituciones. Quizá el antecedente más

importante de este primer paso se encuentre en la concepción de la cadena de valor que hace

el mismo autor en su libro “Ventaja Competitiva” (1997b), como una forma sistemática de

examinar todas las actividades que una empresa desempeña y cómo interactúan. Así la

cadena de valor de las empresas consiste en un sistema interdependiente, tanto al interior de

las mismas como con relación a las empresas proveedoras, los canales de distribución y el

consumidor final.

El siguiente paso propuesto es buscar, horizontalmente, industrias que pasan por

canales comunes o que crean productos y servicios complementarios para cualquiera

de éstos. Las cadenas horizontales se identifican porque emplean insumos especializados

similares, tecnologías semejantes o porque tienen otros nexos en el lado de la oferta. Según

menciona el mismo Porter (1991) en teoría todas las funciones que se espera que realice una

empresa, podrían ser desempeñadas por un consorcio de entidades económicas

independientes, esta afirmación demuestra que la división y especialización del trabajo es un

factor determinante en esta teoría. La mayor parte de los integrantes de un aglomerado no

son competidores directos, sino que atienden diferentes segmentos de industrias. Sin

embargo, comparten muchas necesidades, oportunidades, restricciones y obstáculos a la

productividad comunes (Porter, 1997a).

Después que se identifican las industrias y las empresas de un aglomerado, el siguiente paso

es buscar instituciones especializadas que brinden destrezas, tecnología, información, capital

o infraestructura, así como cuerpos colectivos que agrupen integrantes del aglomerado. El

paso final es buscar los organismos gubernamentales y otros entes reguladores que influyan,

significativamente, en los participantes del aglomerado.

Porter (1991) señala que son las empresas y no las naciones quienes compiten en los

mercados internacionales, por lo que se debe comprender, de qué forma las empresas crean

y mantiene las ventajas competitivas.


123

Quizá por esta razón Porter (1997a) señala que los aglomerados ocurren en economías, tanto

avanzadas como en vías de desarrollo, aunque los aglomerados de las economías avanzadas

tienden a estar mucho más desarrollados. Al mencionar lo anterior, el autor parece sostener

que los encadenamientos productivos son una característica fundamental de economías

desarrolladas o exitosas.

Por otra parte, el modelo del diamante de la competitividad de Porter (1991) sostiene que la

diversidad e intensidad de las relaciones funcionales entre empresas explican la formación

de un complejo productivo y su grado de madurez. Estas relaciones se refieren a los cuatro

puntos del "diamante", es decir: a) de las condiciones de los factores, b) de las condiciones

de la demanda, c) de los factores conexos y de apoyo y d) de la estrategia, estructura y

rivalidad de la empresa. Es importante anexar, e) el papel del gobierno y f) el papel del

azar. Esto quiere decir que el potencial de competitividad de un “encadenamiento” está

determinado por estos seis factores y sus interrelaciones.

De acuerdo con Porter (1999) la eficiencia del conjunto del agrupamiento es mayor en

comparación a la de cada empresa aisladamente por las externalidades que genera cada

empresa para las demás; es decir, la acción de cada empresa genera beneficios tanto para sí

como para las demás empresas del complejo, por las siguientes razones:

1. La concentración de empresas en una región atrae más clientes, provocando que el

mercado se amplíe para todas, más allá de lo que sería el caso si cada una estuviese operando

aisladamente.

2. La fuerte competencia inducida por esta concentración de empresas genera una mayor

especialización y división de trabajo, y, por ende, una mayor productividad.

3. La fuerte interacción entre productores, proveedores y usuarios facilita e induce un mayor

aprendizaje productivo, tecnológico y de comercialización.

4. Las repetidas transacciones en proximidad con los mismos agentes económicos genera

mayor confianza y reputación; lo que redunda en menores costos de transacción.


124

5. La existencia del agrupamiento, facilita la acción colectiva del conjunto para lograr metas

comunes (comercialización internacional, capacitación, centros de seguimiento y desarrollo

tecnológico, campañas de normas de calidad, entre otros).

Cabe resaltar que a través de la Metodología de clúster propuesto por Porter (1997b), se

busca entender el nivel actual de competitividad de los sectores involucrados con relación a

la región y a la globalización. Asimismo, busca identificar acciones específicas, las cuales

permitirán al encadenamiento realizar negocios rentables de beneficio para todos los actores

de las cadenas productivas, incrementar el empleo y posicionarse en mercados nacionales e

internacionales con productos de mayor calidad.

Es importante considerar que la competitividad desde el punto de vista del desarrollo regional

debe verse como un proceso que implica, además de la innovación tecnológica, la innovación

gerencial y organizacional, y que, si bien todo esto se desarrolla en el interior de las empresas,

es decir a nivel microeconómico, el hecho es que los efectos de este proceso tienen un gran

impacto en las economías locales.

Esto puede entenderse cuando la articulación empresarial, surgida por efecto de la innovación

gerencial, permite la conformación de clúster (agrupamientos de empresas) dentro de la

actividad productiva de la cual se trate; generando beneficios a la economía local, como por

ejemplo mayores ingresos, incremento en el nivel educativo, de capacitación, mejoras en las

gestiones entre sectores y en general mejores condiciones de trabajo y bienestar, lo cual lleva

al desarrollo regional.

No hay que olvidar que un clúster o encadenamiento, en cualquier sentido, incluye todas las

empresas y organizaciones que ayudan a hacer a una región ser más competitivo. Esto

comprende proveedores de componentes, maquinaria y servicios, educación y capacitación,

y los creadores y desarrolladores de infraestructura especializada, entre otros.

El entorno idóneo para hacer negocios, crear empresas, generar empleos es fundamental en

estos espacios. El primer paso para el diseño de estrategias y proyectos que conduzcan al

desarrollo comienza con el diagnóstico del entorno local. “Para el análisis de los factores

determinantes de la competitividad microeconómica es fundamental contar con un clima de


125

negocios que permita promover mejoras en la productividad de las empresas y crear las

condiciones para soportar un crecimiento sostenido de la misma” (Doryan et. al., 1999,4)

Por lo tanto, el entorno es un elemento fundamental en la conformación de encadenamientos

productivos, por ejemplo, la infraestructura, las facilidades de financiamiento e inversión

(tasas de interés, impuestos, entre otros). Esto refuerza la afirmación de que a pesar de que

el estudio de encadenamientos se realiza a nivel microeconómico, los impactos de éste se

reflejan a nivel macroeconómico. Sin embargo, es necesario, además de los dos niveles

anteriores, el nivel Meso económico, es decir que exista la interrelación entre el sector

público y el privado, el cual permita acordar el desarrollo del entorno favorecedor, mediante

la posibilidad de acceso a información, capacitación y financiamiento a las empresas locales,

principalmente las micro, pequeñas y medianas(Albulquerque,1999).

Por lo tanto, debemos entender por encadenamiento productivo, el significado que Joseph

Ramos (1999,30). le da a éste: “Concentración sectorial y/o geográfica de empresas que se

desempeñan en las mismas actividades o en actividades estrechamente relacionadas —tanto

hacia atrás, hacia los proveedores de insumos y equipos, como hacia adelante y hacia los

lados, hacia industrias procesadoras y usuarias así como a servicios y actividades

estrechamente relacionadas— con importantes economías externas, de aglomeración y

especialización (por la presencia de productores, proveedores y mano de obra especializada

y de servicios anexos específicos al sector) y con la posibilidad de llevar a cabo una acción

conjunta en búsqueda de eficiencia colectiva”.

Ahora revisaremos las principales teorías de la corriente de los distritos industriales y sus

primeros promotores Pietrobelli y Rabellotti (2004) son los autores más destacados que

desarrollaron esta corriente. Ellos señalan que el modelo italiano se construyó a partir del

intercambio de bienes, personas y servicios (tanto por medio de mecanismos de mercado

como fuera de este) entre PyMEs concentradas geográficamente y especializadas

sectorialmente. Estas firmas tenían antecedentes culturales y sociales comunes que

facilitaron la consolidación de códigos de conducta. A su vez, esta interrelación fue también

apoyada por agentes económicos y una red de instituciones locales.


126

El estudio de clúster ha sido abordado en profundidad por países como Italia y España que

tienen varias décadas impulsando su conformación y desarrollo. Estos estudios derivaron en

la elaboración de diferentes modelos, tales como el modelo de eficiencia colectiva, el

modelo de las cadenas de valor globales y el modelo de STRELNET.

Iniciaremos con el modelo de eficiencia colectiva que es consecuencia de la interacción entre

los diferentes actores de un aglomerado productivo (AP) surgen tres tipos de relaciones:

empresa-empresa, institución-institución e instituciones-empresas.

Las relaciones de cooperación entre las empresas mediante el análisis de la eficiencia

colectiva, integrada por dos mecanismos, a saber: las externalidades y las acciones

conjuntas; que a continuación se definen:

Externalidades: se producen cuando el bienestar de un agente económico se ve afectado

por la acción de otro agente económico. Son los beneficios derivados de las acciones

colectivas. Las externalidades se basan principalmente en las economías externas definidas

por Marshall (1931), las mismas contemplan:

- Mercado de recursos humanos calificados: la existencia de un grupo de trabajadores con

conocimientos especializados es una importante ventaja competitiva en la mayoría de los

sectores industriales porque el conocimiento de los trabajadores tiene un impacto

significativo en la calidad de los productos. Así pues, la especialización local de los

trabajadores es una de las principales fuentes de aprendizaje colectivo a nivel del clúster ya

que la mayoría de los conocimientos en estos sectores son tácitos, es decir, se basan en la

experiencia.

- Disponibilidad de insumos: la agrupación de empresas da lugar a una especialización local

en la oferta de insumos y servicios. La concentración de empresas con similares necesidades

de insumo favorece la concentración de proveedores de materias primas y se incrementa la

competencia entre ellos. Las empresas que integran un clúster, en general, se benefician de

la reducción en las transacciones y en los costos de transporte, así como de la posibilidad de

mantener menores inventarios.

- Acceso a la información: las agrupaciones también facilitan la difusión de información y

conocimientos especializados, favoreciendo su circulación de manera sencilla, informal y


127

rápida entre los productores, comerciantes, proveedores y prestadores de servicios

especializados relacionados con el aglomerado. Este tipo de economía externa es

especialmente importante para las PyMEs, empresas que en general manifiestan dificultades

para costear estudios de mercados, rara vez participan en jornadas o congresos en el exterior,

y no suelen contar con potentes bases de datos. La difusión de la información en general tiene

lugar a través de canales informales, facilitada por la cohesión social dentro del clúster.

- Acceso a mercados: la agrupación de productores en estrecha proximidad geográfica

también favorece el acceso a los mercados.

• Acción conjunta: se genera cuando las empresas cooperan o combinan fuerzas a través de

asociaciones de negocios. Pietrobelli y Rabellotti (2004:4) señalan que esta acción conjunta

(joint action) puede tomar diferentes formas:

- La acción conjunta dentro de los vínculos verticales (encadenamientos “hacia delante” y

“hacia atrás”) incluye, por un lado, las relaciones hacia atrás con los proveedores y

subcontratistas y, por otro lado, el avance en las relaciones con los comerciantes y

compradores.

- La acción conjunta dentro de los vínculos bilaterales horizontales (encadenamientos

horizontales) entre dos o más productores locales, comprende la comercialización conjunta

de productos, la compra conjunta de insumos para el intercambio, el uso común de equipos

especializados, el desarrollo conjunto de productos y el intercambio de conocimientos y de

información sobre el mercado.

- La acción conjunta dentro de los vínculos multilaterales (encadenamientos multilaterales)

suele producirse entre un gran número de productores locales a través de las instituciones.

Esta acción alcanza la cooperación en las asociaciones empresariales y centros de servicios

de desarrollo empresarial.

El segundo modelo que abordaremos es el de las cadenas de valor globales que según

Pietrobelli y Rabellotti (2004) reconocen la importancia de las economías externas locales,

pero sostienen que éstas no son suficientes para explicar el crecimiento y la competitividad


128

de las firmas localizadas en clúster: es necesaria la acción deliberada de las empresas y de

otros actores como los gobiernos, organizaciones de cooperación, instituciones de

investigación, o sea, actores no empresariales. En consecuencia, estos autores definieron

nuevos conceptos que aportaron una mayor comprensión de las relaciones entre las firmas

locales y los principales actores no empresariales. Los conceptos o elementos que forman la

base del modelo son los siguientes:

Cadenas de valor: se refiere a cada una de las etapas de un proceso productivo, desde la

transformación de la materia prima hasta la obtención del producto final. La elaboración de

un producto o la prestación de un servicio involucran una cadena de actividades que en

general son realizadas por distintas empresas en diferentes lugares. A su vez, cada actividad

agrega valor al producto o servicio, por lo cual resulta interesante examinar la naturaleza de

las relaciones entre los distintos actores que forman parte de esta cadena de valor. En este

sentido, el concepto de governance es fundamental para el análisis de estas relaciones.

Governance: se vincula con la organización del clúster y hace referencia a la forma en

que se gobiernan las relaciones entre los actores y segmentos productivos involucrados en

una misma cadena de valor. Este concepto alude a una noción del Estado más pluralista, en

la cual éste aparece como un actor más de esta relación horizontal, con el propósito de

promover y contribuir a la interdependencia y complementariedad de las relaciones dentro

del clúster.

Afirman que la governance de un aglomerado comprende las relaciones entre las empresas y

las instituciones que establecen acciones de coordinación por fuera del mercado que abarca

las actividades de la cadena de valor. Esta coordinación puede ocurrir a través de relaciones

de mercado o de no mercado. En este último caso se distinguen tres tipos: redes (cuando

cooperan empresas con el mismo nivel de poder), semi-jerárquicas (ocurre entre empresas

legalmente independientes en las cuales una queda subordinada a la otra) y jerárquicas (tiene

lugar cuando una empresa es propiedad de otra empresa extrerna).

En cambio, en las relaciones de mercado, es éste el que regula las interacciones y los procesos

de decisión: el comprador y el proveedor no necesitan colaborar en la definición del producto,

bien porque se trata de un producto estándar o porque el proveedor lo define sin tener en


129

cuenta a las preferencias de los consumidores finales. Otros autores no consideran a este tipo

de cadena como una forma de governance.

Upgrading: definen el término “upgrading” como actualización, modernización e

innovación para aumentar el valor agregado. Distinguen cuatro tipos: de proceso (la

transformación más eficiente de los insumos en productos terminados ocurre mediante la

reorganización del sistema de producción o por la introducción de tecnología superior), de

productos (cuando se avanza en líneas de producto más sofisticadas en términos de valores

unitarios, adopción de nuevos materiales, incorporación de un mayor contenido de diseño o

por la elaboración de nuevos productos), funcional (se agregan nuevas funciones o servicios

productivos a la cadena de valor), intersectorial (se toma la experiencia de un sector

industrial y se aplica en otro).

Luego, Dini et alia (2007), a consecuencia de la investigación llevada a cabo en proyectos

de integración productiva, sugiere un nuevo tipo de upgrading denominado “la innovación

en la mentalidad de los actores”. Esta categoría incorpora a los cambios significativos que

puedan producirse en la visión, el discurso, la opinión o la actitud de los actores, fruto de su

articulación en el proyecto asociativo.

Conocimiento tácito: se trata del conocimiento que está incorporado en las personas. Es,

básicamente, la experiencia adquirida a través de la acción. La vinculación entre los distintos

actores de un cluster favorece su transferencia para su transformación en conocimiento

explícito, o sea, el conocimiento que está disponible en libros, bases de datos u otros medios

de comunicación. Ciertamente, una de las tareas más difíciles dentro de una organización es

la conversión del conocimiento tácito en explícito.

Otro modelo es el de STRELNET (Structural Relationship Network) fue desarrollado por

el clúster del Conocimiento de la Comunidad Valenciana de la Universidad Politécnica de

Valencia. Se trata de un modelo metodológico de análisis y dinamización de clúster en

territorios que presenten un potencial de desarrollo competitivo. Se basa en una Matriz

Estructural de Relaciones (MER) que permite estudiar las relaciones existentes en el clúster

entre los principales agentes del mismo para cuestiones críticas como tecnología, innovación,

formación, etc. El objetivo es valerse de una herramienta analítica para diseñar una estrategia


130

de gestión del conocimiento territorial que permita mejorar las condiciones competitivas

del aglomerado. Esta matriz se utiliza para estudiar la formación de un complejo productivo

y fue aplicada al clúster textil industrial de Valencia en España.

Tanto los gobiernos de España como Italia han sido pioneros en la implementación de

políticas que favorezcan el desarrollo de las PyMEs locales. Surgió así durante los años 1950

a 1970 en la región Emilia-Romagna un modelo de desarrollo económico y social conocido

como el “Modelo de Emilia”. Esta región de Italia se caracteriza por un tejido industrial

diversificado que cuenta con la presencia de varios clúster integrados por PyMEs. La

experiencia internacional (exitosa) da muestra que numerosas regiones del mundo han

implementado la dinámica competencia-cooperación como estrategia de desarrollo regional.

CONCLUSIONES.

En la medida en que la conformación de clúster es la consumación de un conjunto de

actividades relacionadas, cuya eficiencia y competitividad depende de la acción colectiva de

actores privados, públicos y sociales, constituye hoy una alternativa de importancia creciente

en la economía de la región y depende para su desarrollo de una adecuada gestión de los

agentes económicos sobre el aprovechamiento de los recursos naturales.

En tal sentido, la conformación de clúster permite la articulación de las actividades

productivas y de la participación de la población en el diseño de su desarrollo, condición

fundamental para el logro del desarrollo regional equilibrado.

El conocer la clasificación de las teorías que son aplicables a la conformación de los clúster

permite identificar los diferentes elementos que deben considerarse para su constitución por

lo que resulta importante y revelador saber las especificidades de cada una de las teorías tanto

anglosajonas como las de los distritos industriales.

Identificar los factores como los de localización generales y especiales, los núcleos de

población, los puntos de crecimiento, los vínculos hacia adelante y hacia atrás, así como las


131

relaciones de la tetra-hélice (industria, gobierno, sociedad, educación), las externalidades, las

acciones conjuntas, las cadenas de valor, las redes, la gestión del conocimiento; dan mayor

éxito en el diseño, puesta en marcha y evolución de los clúster.

Tener el conocimiento para la constitución de los clúster da mayor certidumbre al desarrollo

de las regiones, permite mejoran la cadena de valor de la industria y ayuda a reconocer las

necesidades del mercado alrededor de las cuales se pueden construir más negocios generando

crecimiento. Los participantes de los clúster se benefician ampliamente de las relaciones ya

establecidas, se crea una cultura de trabajo colaborativo que se permea beneficiando al tejido

social en general.

Las compañías operan de manera más productiva al brindar a los miembros de los clúster

conocimiento, acceso a información especializada, experiencia y complementariedad con los

miembros de su cadena de valor. Así mismo, cualquier inversión pública o privada

relacionada con infraestructura, educación o investigación es mayormente enriquecida y

aprovechada por un clúster que por una empresa sola. Los clúster promueven la innovación

de manera continua. La innovación es considerada uno de los factores determinantes de la

productividad. Los efectos de la innovación se reflejan en la disminución de costos y tiempos,

flexibilidad y rapidez de respuesta.

Los clúster ayudan en la atracción de más empresas y más trabajo mejor remunerado, con el

consecuente impacto económico favorable en la región. Mejoran el desarrollo de la fuerza de

trabajo al identificar las necesidades de la industria y crear empleos que requieran mayores

habilidades y sean mejor pagados. Ayudan a retener a los mejores talentos de una comunidad

generando innovación y actividad empresarial sostenible.

Por lo antes citado podemos decir que la constitución de clúster representa una gran

oportunidad para reestructurar la actividad productiva esto puede ser bastante factible para la

producción agrícola, ganadera, forestal y turística.


132

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aportaciones y conclusiones. (Rafael Aparicio Aldazábal, Trad.) España: DEUSTO S.A.

Ramos, Joseph (1999): “Complejos productivos en torno a los recursos naturales: ¿una

estrategia prometedora? Parte I: "La estrategia de desarrollo en torno a los complejos

productivos” Apertura económica y (des)encadenamientos productivos. Reflexiones sobre el

complejo lácteo en América Latina. Martine Dirven (compiladora). CEPAL. Agosto de 1999.

Tolosa, Hamilton C. (1980): Polos de crecimiento: teoría y política económica, en “Ensayos

sobre planificación regional del desarrollo “ILPES, Ed. Siglo XXI, México.

Weber, Alfred. (1909) Ubre den Standort des Industrien. Tübingen. Traducción ingles:

Alfred Weber´s Theory of the location of Industries, University of Chicago Press, 1929,

Chicago.

Pietrobelli, C.; Rabellotti, R. (2004) Upgrading in clusters and value chains in Latin

America: the role of policies, Best Practices Series, Washington D.C.: BID. Disponible en:

http://www.iadb.org (06/01/09

134



ISSN: En trámite

México

2016

EVALUACIÓN DEL USO DEL SOFTWARE MATHEMATICA

PARA EL DESARROLLO DE COMPETENCIAS EN LA ASIGNATURA DE

CÁLCULO INTEGRAL.

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




ITmochis



135

EVALUACIÓN DEL USO DEL SOFTWARE MATHEMATICA

PARA EL DESARROLLO DE COMPETENCIAS EN LA ASIGNATURA DE

CÁLCULO INTEGRAL

Bertha Leticia Zavala-Buitimea1; Claudia María Carrillo-Gálvez1; Liliana Rodríguez-

Barrera1; María del Socorro Rábago-Hernández1.

1Profesor-Investigador del Instituto Tecnológico de los Mochis, Departamento de Ciencias

Básicas, Blvd. Juan de Dios Batiz y 20 de Noviembre, Los Mochis, Sinaloa, México.

RESUMEN:

Este trabajo se presenta como continuación del artículo “Uso del software Mathematica, una

propuesta para el desarrollo de competencias en la asignatura de Cálculo Integral” (Zavala,

et. al., 2015) publicado en la edición anterior de la presente revista y su objetivo principal es

mostrar el análisis de los resultados obtenidos con la evaluación del uso del mencionado

software como estrategia didáctica en el estudio del tema “Aplicaciones de la integral”, en el

curso de Cálculo Integral impartido a estudiantes del Instituto Tecnológico de Los Mochis.

La población evaluada (N=24) estuvo conformada por estudiantes de segundo semestre de

Ingeniería Química. Se utilizó la prueba estadística t pareada para dicha evaluación,

obteniéndose un impacto significativo (p<0.05) en el índice de mejora (79%) de la

comprensión del tema de estudio.

PALABRAS CLAVES:

Matemáticas, Tecnologías de la Información y Comunicación, Índice de mejora.

ABSTRACT:

This paper is presented as a continuation of the article "Use of Mathematica software, a

proposal for the development of competences in the subject of Integral Calculus" published

in the previous edition of this journal and its main objective is to show the analysis of the

results obtained with the evaluation of the use of said software as a didactic strategy in the


136

study of the topic "Applications of the integral", in the course of Integral Calculus imparted

to students of the Instituto Tecnológico de Los Mochis. The evaluated population (N = 24)

was made up of students of second semester of Chemical Engineering. The paired t-statistic

test was used for this evaluation, obtaining a significant impact (p <0.05) on the improvement

index (79%) of the comprehension of the study subject.

KEYWORDS:

Mathematics, Information Technology and Communication, Improvement index.

INTRODUCCIÓN:

En este artículo se presentan los resultados obtenidos al poner en práctica la propuesta

presentada por Zavala, et al, 2015, en el artículo “Uso del software Mathematica, una

propuesta para el desarrollo de competencias en la asignatura de Cálculo Integral”. La

implementación del mencionado software como estrategia didáctica permite el desarrollo de

competencias matemáticas, considerando la importancia de la inclusión de las Tecnologías

de la Información y la Comunicación (TICs) en la labor docente actual, ya que “Trabajar por

competencias en entornos virtuales, mediante aprendizaje colaborativo, además de trabajar

en el aula, en el día a día, potenciando el aprendizaje tanto autónomo como en grupo de

nuestro alumnado. supone una combinación de modelos y estrategias que hoy en día

constituyen un reto para el profesorado universitario” (Mayorga Fernandez y Madrid, 2010,

p. 107). Además, se establece el objetivo de la evaluación y la hipótesis a comprobar, así

como la metodología. Se presentan, analizan e interpretan los resultados obtenidos con la

aplicación de los instrumentos de recolección de información que llevan a la conclusión.

OBJETIVO GENERAL:

Evaluar el impacto del uso del software Mathematica para el desarrollo de competencias en

la asignatura de Cálculo Integral impartido a los estudiantes de Ingeniería Química del

Instituto Tecnológico de Los Mochis.


137

METODOLOGÍA:

Este trabajo se enmarcó dentro de la línea de investigación educativa propuesta para el

SNEST denominada “Procesos de aprendizaje e innovación educativa”, que consiste en

proyectos de investigación que analicen los efectos de las prácticas educativas y el proceso

de enseñanza-aprendizaje innovador, que considera también el desarrollo de competencias y

el uso de nuevas tecnologías.

Bajo este enfoque se utilizó una metodología de investigación cuantitativa, basada en el

método investigación-acción, donde la población estuvo compuesta por un grupo de 24

estudiantes de segundo semestre de Ingeniería Química del Instituto Tecnológico de Los

Mochis.

Se utilizó la encuesta bajo la escala de Likert de cinco puntos como instrumento base para la

recolección de datos antes y después del tratamiento (uso del software Mathematica) para

conocer la percepción de los estudiantes acerca del proceso. Además de las encuestas previa

y posterior, los estudiantes resolvieron al final del tema “Aplicaciones de la Integral”, sin

implementar todavía el uso del software Mathematica, una prueba de desempeño consistente

en resolver ejercicios diversos del tema. Una vez que se ejecutaron prácticas en el laboratorio

virtual, los estudiantes resolvieron otra prueba de desempeño con ejercicios similares, en esta

ocasión utilizando el software Mathematica como herramienta auxiliar.

Se estableció la hipótesis nula: la diferencia entre los valores de la media de los porcentajes

obtenidos en las pruebas antes y después del uso del software Mathematica es igual a cero,

mientras que la hipótesis alterna declara que la diferencia entre los valores de la media de los

porcentajes de las pruebas antes y después del uso del software es menor que cero, esto indica

que los porcentajes obtenidos después del uso del software son mayores a los obtenidos antes

del uso del software, lo que podemos interpretar como una mejora en el desarrollo de las

competencias matemáticas.

El análisis estadístico de los datos recolectados se llevó a cabo utilizando la hoja de cálculo

de Microsoft Excel, obteniéndose parámetros y gráficos estadísticos, así como la

determinación de la prueba “t” para datos pareados (p<0.05) con los porcentajes arrojados en

las pruebas de desempeño aplicadas a los sujetos de estudio antes y después del tratamiento.


138

Las acciones que se desarrollaron para llevar a cabo esta metodología fueron las establecidas

por Zavala et. al. (2015) en el artículo “Uso del software Mathematica, una propuesta para el

desarrollo de competencias en la asignatura de Cálculo Integral”.

ANÁLISIS DE RESULTADOS:

A continuación, se analizan los resultados obtenidos en la encuesta previa, pregunta por

pregunta:

- En cuanto a la percepción del estudiante acerca de si el curso de cálculo integral ayuda a

pensar analíticamente, el 63% opinó estar totalmente de acuerdo, el 25% de acuerdo, el 12%

se declaró neutral, mientras que ninguno se manifestó negativamente, siendo clara la

tendencia positiva en dicha percepción.

- Acerca de la utilidad de las aplicaciones de la integral estudiadas en clase, el 58% se

pronunciaron de acuerdo, el 33% dijeron estar totalmente de acuerdo mientras el 8%

neutrales. Al igual que en el reactivo anterior, no se observó una percepción negativa, aunque

se pudo inferir que no queda suficientemente clara la utilidad de las aplicaciones de la

integral.

- En el mismo tenor se apreció que la proporción de estudiantes que opinó estar totalmente

de acuerdo al considerar que las tareas y actividades extraclase realizadas mejoraron su

desempeño como estudiante fue de 67%, de acuerdo el 29%, sólo el 4% neutral, nuevamente

sin tendencia negativa, lo que evidencia la importancia que atribuyen los estudiantes al

trabajo extraclase en el proceso de aprendizaje.

- En contraparte se observó un incremento en la percepción negativa en cuanto a la

consideración del logro de la total comprensión el tema aplicaciones de la integral, ya que el

54% determinó estar de acuerdo, sólo el 13% totalmente de acuerdo, 25% se declaró neutral

y el 8% en desacuerdo.

- El porcentaje de estudiantes que consideró que no es suficiente la explicación en pizarrón

de los temas que incluyen gráficos y que se requieren herramientas adicionales para lograr

su comprensión se distribuye de la siguiente manera: 25% totalmente de acuerdo, 46% de

acuerdo, 25% neutral y sólo el 4% en desacuerdo, sumando un porcentaje de 71% por encima


139

de lo neutral, haciéndose patente la importancia del uso de herramientas adicionales a las

tradicionales para la mejor comprensión de algunos temas.

- En otro orden de ideas, los estudiantes indicaron que tienen altas expectativas de mejorar la

comprensión del tema “aplicaciones de la integral” con el uso de software Mathematica, ya

que un 63% opinó estar totalmente de acuerdo, el 33% de acuerdo, 4% neutral y ningún

estudiante con impresión negativa, lo cual es importante ya que aunado a lo anterior se

convierte en indispensable la actitud proactiva y la buena disposición para utilizar el software

Mathematica como una herramienta auxiliar en la comprensión de las aplicaciones de la

integral, la cual se tasa con un 79% de estudiantes totalmente de acuerdo, 17% de acuerdo,

sólo un 4% neutral y ningún estudiante con mala disposición.

- La autoevaluación de los estudiantes en cuanto a competencia previa en el uso de las

tecnologías de la información y la comunicación indica que la mayoría del grupo se considera

capacitado para utilizar adecuadamente las herramientas tecnológicas necesarias para la

mejor comprensión del tema, ya que el 37% de los estudiantes consideraron estar totalmente

de acuerdo en que el nivel es alto, 42% de acuerdo, 21% neutral y 0% en los dos rubros

restantes.

El análisis de respuestas obtenidas en la encuesta dos se detalla a continuación:

- En la primera cuestión, referida a la percepción de los estudiantes acerca de la ayuda que

ofrece la materia de cálculo integral en el desarrollo de la capacidad de pensar analíticamente,

el 71% de los estudiantes respondieron estar totalmente de acuerdo, un 25% de acuerdo, 4%

se declararon neutrales y ninguno con impresión negativa. No se puede ignorar el aumento

en el porcentaje con inclinación positiva respecto a las respuestas del cuestionario previo.

- En cuanto a la consideración por parte del estudiante de la mejora en el desempeño que

aportan las tareas y actividades extraclase, se observó que solo el 8% de los estudiantes se

declararon neutrales, nuevamente no se observó tendencia negativa ya que el 71% de

estudiantes estuvieron totalmente de acuerdo y el 21% de acuerdo.

- Respecto a la utilidad del tema “Las aplicaciones de la integral” visto en el laboratorio

virtual para materias posteriores, cabe indicar que la totalidad de los estudiantes manifestaron


140

una impresión positiva, ya que el 75% indicaron estar totalmente de acuerdo y el 25% restante

de acuerdo, sin estudiantes neutrales ni con respuesta negativa al reactivo.

- Además, 79% de los estudiantes señaló estar totalmente de acuerdo en la pertinencia del

uso del software Mathematica para facilitar la comprensión de los temas que incluyen

gráficos, 21% se pronunciaron de acuerdo y nuevamente se observa que nadie se declaró

neutral ni negativamente en esta pregunta.

- En relación a la comprensión total del tema “Aplicaciones de la integral”, el 67% de los

estudiantes consideraron estar totalmente de acuerdo, el 21% de acuerdo, el 12% se manifestó

neutral.

- En cuanto a la experiencia al utilizar el software Mathematica como herramienta auxiliar

en el tema “Las aplicaciones de la integral”, el porcentaje de estudiantes que expresó estar

totalmente de acuerdo al calificar lo anterior como “excelente” es del 75%, el 21% indicó

que está de acuerdo, el 4% neutral, sin tendencia negativa.

- Nuevamente con notoria tendencia positiva se pudo visualizar los resultados obtenidos

acerca del desarrollo del nivel de competencia en el uso de la tecnología, al reportarse un

54% totalmente de acuerdo, 42% de acuerdo, 4% neutral y ningún estudiante en desacuerdo

ni totalmente en desacuerdo.

- Finalmente, en la recomendación del uso del software Mathematica como herramienta

auxiliar en cursos posteriores, los estudiantes se manifestaron de la siguiente manera: 83%

totalmente de acuerdo y 17% de acuerdo, sin percepción negativa.

Los resultados de las pruebas de desempeño se resumen en la siguiente tabla y se puede

visualizar el comparativo en la Figura 1:

Si en la Tabla 1 observamos la columna de la diferencia entre los porcentajes obtenidos en

las pruebas 1 y 2, y recordamos que la hipótesis nula establece que dicha diferencia debería

ser cero, mientras que la hipótesis alterna declara que es menor que cero (el porcentaje de la

prueba 2, después del tratamiento, es mayor que el de la prueba 1, antes del tratamiento),

podemos determinar la cantidad y el porcentaje de estudiantes que satisfacen cada una de las

hipótesis (Tabla 2).


141

Tabla 1. Porcentajes obtenidos en las pruebas de desempeño y diferencia entre ellos. ESTUDIANTE PRUEBA 1 PRUEBA 2 DIFERENCIA

1 38 50 -12

2 55 100 -45

3 75 38 37

4 70 75 -5

5 59 100 -41

6 50 100 -50

7 38 50 -12

8 75 100 -25

9 59 75 -16

10 25 25 0

11 75 75 0

12 45 75 -30

13 13 50 -37

14 25 100 -75

15 0 25 -25

16 50 100 -50

17 63 75 -12

18 55 75 -20

19 75 75 0

20 75 100 -25

21 67 100 -33

22 75 50 25

23 17 50 -33

24 38 75 -37

Fuente: Elaborada por el autor.


142

Figura 1. Resultados de las pruebas de desempeño 1 y 2 aplicadas a los estudiantes

expresados en porcentaje.

Tabla 2. Cantidad y porcentaje de estudiantes que satisfacen las hipótesis nula y alterna.

DIFERENCIA CANTIDAD PORCENTAJE

<0 19 79%

=0 3 13%

>0 2 8%


La tabla anterior nos indica que el porcentaje de alumnos con diferencia <0 es de 79%, esta

es una medida de la mejora en el desempeño de los estudiantes, lo que podemos interpretar

como una mayor comprensión del tema de estudio.

0

20

40

60

80

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE DESEMPEÑO 1 Y 2

PRUEBA 1 PRUEBA 2


143

Figura 2. Índice de mejora de la comprensión del tema, expresado en porcentaje.

Dichos porcentajes se contrastaron con la prueba “t” para datos pareados (Tabla 3),

apreciándose los siguientes resultados: el valor calculado del estadístico t = - 4.34 es menor

que el valor crítico del estadístico t = 1.71, encontrándose el valor calculado en la zona de

rechazo de la hipótesis nula, concluyendo que sí hay diferencia significativa en los resultados

de las pruebas de desempeño antes y después de la implementación del uso del software

Mathematica, en otras palabras, el valor calculado del estadístico se encuentra en la zona de

aceptación de la hipótesis alterna.

Tabla 3. Prueba “t” para datos pareados.


<0

79%

>0

8%

=0

13%

PORCENTAJES DE DIFERENCIA DE RESULTADOS EN LAS

PRUEBAS 1 Y 2


144

CONCLUSIONES:

Después de implementar la utilización del software Mathematica como herramienta didáctica

para la comprensión del tema “Aplicaciones de la Integral” y con base en los resultados

obtenidos y analizados anteriormente, se concluye lo siguiente:

Se observó un incremento considerable en la comprensión del tema, por esta razón los

estudiantes consideran pertinente el uso del software Mathematica como herramienta

didáctica, ya que la mayoría superó sus expectativas al respecto, esto da como resultado que

el estudiante lo recomiende.

También se hizo evidente que el uso del software impactó de forma significativa en la mejora

del desarrollo de las competencias matemáticas, muestra de ello son los resultados obtenidos

en las pruebas de desempeño.

Con base a los resultados y a las conclusiones obtenidas, se recomienda extender esta

propuesta a otros temas de estudio de esta o de otras asignaturas de Ciencias Básicas.

REFERENCIAS:

DGEST, (2012). Modelo Educativo para el Siglo XXI. Formación y desarrollo de

competencias profesionales. 1ra ed. México, D. F.: Dirección General de Educación

Superior Tecnológica.

Hernández, R., Fernández, C. & Baptista, P. (2010). Metodología de la investigación.

México: Mc Graw Hill.

Mayorga, M., Madrid, D. (2010). Modelos didácticos y estrategias de enseñanza en

el espacio europeo de educación superior. Revista Científica Tendencias Pedagógicas

[en línea], Año 2010 (15). Disponible en https://dialnet.unirioja.es/ejemplar/244009

[consulta: 21 noviembre 2016].

Zavala, B., Carrillo, C., Rodríguez, L. y Rábago, M. (2015) Uso del software

Mathematica, una propuesta para el desarrollo de competencias en la asignatura de

Cálculo Integral. Revista Científica ITLM Investigación, Tecnología y Liderazgo

Mexicano [en línea], 2015 (4). Disponible en


145

http://www.itmochis.edu.mx/images/itlm/publicaciones/Revista_itmochis4.pdf

[consulta: 15 noviembre 2016].


146

INSTRUCCIONES PARA POSTULAR ARTÍCULOS

PARA PRESENTAR EN LA REVISTA ITMochis

Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano.

La revista ITMochis Investigación, Tecnología y Liderazgo Mexicano del Instituto

Tecnológico de Los Mochis, tiene como objetivo la publicación de artículos y ensayos

científicos inéditos, revisiones bibliográficas y reseñas de libros en español, vinculados a las

ciencias en: Administración, Contabilidad, Ingeniería Industrial, Informática, Biología,

Química, Gestión Empresarial, Mecatrónica, Electrónica, Electromecánica, Arquitectura e

Industrias Alimentarias.

Los trabajos deben ser originales e inéditos. Los textos deben de ser un aporte al

conocimiento de las ciencias y no deben de haber sido propuestos en otras revistas

académicas.

Tipos de contribuciones:

Artículos de investigación. Deben ser productos temporales o definitivos de investigación.

Deben de contener por lo menos introducción, metodología, resultados y conclusiones.

Ensayos científicos. Derivados de investigación de campo, documental, combinada, o de

estudios de caso.

Estado del arte. Elaborado a partir de perspectivas críticas y analíticas de revisiones

bibliográficas donde se sistematizan y analizan teorías, metodologías y resultados de

investigaciones en un campo específico del conocimiento con el propósito de exponer las

diferentes tendencias predominantes (no menos de25 referencias).

Reseñas bibliográficas. Pueden ser de divulgación (de 3 a 5 páginas) o reseñas críticas que

expongan las condiciones teóricas, metodológicas, epistemológicas y analíticas del libro

reseñado.

Las colaboraciones deberán cumplir con los siguientes requisitos:


147

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

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El artículo deberá ser estructurado con espaciamientos de 3 cm en cada uno de sus lados, así

como en la parte superior e inferior. Así mismo deberá de redactarse a una columna.

Las figuras, gráficos e imágenes deberán de contener su referencia numérica y breve

descripción en la parte inferior. Las tablas y cuadros de datos con su referencia numérica y

breve descripción en la parte superior.

Extensión

Sólo se aceptarán trabajos con un máximo de 15 cuartillas a un espacio y medio (1.5)

incluyendo gráficas o cuadros, en el tamaño carta que por default da el procesador de textos.

Estructura formal del artículo

Título

El artículo se iniciará con un título en español y en inglés (opcional). Debe presentarse en

forma breve, es decir, indicar la naturaleza del trabajo de la manera más clara posible.

Autor o autores

El (los) nombre (s) del (los) autor (es) debe comenzar con el “nombre de pila” seguido por

sus apellidos, los cuales deben estar separados por un guion sin espacios. En su caso, el

segundo y subsecuentes nombres de pila de un autor pueden ir completos o abreviados. Los

nombres de los autores deberán estar separados por un punto y coma (;). Al final de cada

nombre del autor, se incluirá un superíndice numérico arábigo a manera de llamado a la nota


148

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.


149

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:

[email protected]

Mtro. Juan Manuel Montoya Valenzuela

Profesor de carrera del Instituto Tecnológico de Los Mochis

DIRECTORIO DEL INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LOS MOCHIS

M. en C. Manuel de Jesús López Pérez Director

Subdirección de Planeación y Vinculación

M. en C. Mario López Flores Subdirector de Planeación y Vinculación

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Jefa del departamento de Planeación, Programación y Presupuestación

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