0.1/%.( 21&/1'3$.1'+(4(21#%&$'3$51( … · 2018-10-24 · El sistema de refrigeración consta de una celda peltier TEC1-12706, para mantener una temperatura adecuada de alrededor

! "!

!

!

!!

"##$%!&'()*(+,,!

!"#$%&'()$*$&'+(!!!"#$%&'()$*%+(),*&-#*$%"#$./ / ////////0$1"/23/4$"53/4$+*(.6'(/7(/895:"/

,"-./$'%(0.1*/"%.(21&"/1'3$.1'+(4"(21#"%&$*'3$51(

0$"1&67$3'(,8+&$4$%3$9+$1'/$'(

(

:"33$51(;/.&.&$9.%(MEMORIAS CONGRESO INTERNACIONAL DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA MULTIDISCIPLINARIA, Año 5, No. 1, Enero – Diciembre 2017, es una publicación anual editada por el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Ave. Eugenio Garza Sada 2501, 64849 Monterrey, N.L. México, Tel (614) 439-5084, www.congresoinvestigacion.com, [email protected]. Editor Responsable: Elías Solís Rivera. Reserva de Derechos uso exclusivo No. 04-2015-052207545900-203, ISSN 2395-9711, ambos otorgados por el Instituto Nacional del Derecho de Autor, calle Puebla 143, Col Roma, Delegación Cuauhtémoc. C.P. 06700. Responsable de la última Actualización de este número, Departamento de Investigación del Tecnológico de Monterrey Campus Chihuahua, Ing. Elías Solís Rivera, Calle H. Colegio Militar, 4700, Col. Nombre de Dios, Chihuahua, Chih. C.P. 31300, fecha de última modificación 4 de Diciembre del 2017. El editor no necesariamente comparte el contenido de los artículos, ya que son responsabilidad exclusiva de los autores. Se prohibe la reproducción total o parcial del contenido, ilustraciones y textos publicados en este número sin la previa autorización que por escrito emita el editor.

MEMORIAS CONGRESO INTERNACIONAL DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA MULTIDISCIPLINARIA

2

El Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey es un sistema universitario que tiene como misión formar personas íntegras, éticas, con visión humanística y competitivas internacionalmente en su campo profesional, que al mismo tiempo sean ciudadanos comprometidos con el desarrollo económico, político, social y cultural de su

comunidad y con el uso sostenible de los recursos naturales. La misión incluye programas de investigación y desarrollo.

Consejo Editorial

Director del Tecnológico de Monterrey Campus Chihuahua

Dr. Rodolfo Julio Castelló Zetina

Director de la Escuela de Negocios y Humanidades Ing. Ivone Juárez Barco

Director de la Escuela de Ingeniería

Dr. Alberto Aguilar González

Director Editorial y del Área de Investigación MCP. Elías Solís Rivera

MA. María Cristina Torres Espinosa

Revista semestral publicada por: Tecnológico de Monterrey Campus Chihuahua

Heróico Colegio Militar 4700 Col. Nombre de Dios C.P. 31300 Chihuahua, Chih., México

Teléfono: (614) 439-5000 Ext. 5525 http://www.chi.itesm.mx

[email protected]


3

Índice

PÁG.

172

CÁMARA DE AMBIENTE CONTROLADO PARA MANEJO Y TRANSPORTE DE ÓRGANOS HUMANOS.

5

186

SILLA ANTROPOMÉTRICA

13

299

PROTECTOR INTEGRAL DE CADERA

26

307

APLICACIÓN MÓVIL PARA EL ALMACENAMIENTO DE DATOS DE PA

32

356

PROTOTIPO PARA EL DESARROLLO DE TÉCNICAS DE ELECTRODEPOSICIÓN

44

422

S.E.C.I.K. (SISTEMA ELECTRÓNICO DE COMUNICACIÓN INTERPERSONAL KARLA)

49

437

PROTOTIPO DE TAMBOR ROTATORIO PARA LA CALCINACIÓN DE CÁSCARA DE NUEZ

63

478

PROGRAMACIÓN EN SISTEMAS INCRUSTADOS Y CONTROL MEDIANTE WEB Y ANDROID

70

483

APLICACIÓN MÓVIL DE APOYO EN TERAPIA DE LENGUAJE PARA PACIENTES CON CAPACIDADES DIFERENTES

80

487

SOFTWARE PARA LA ESTIMULACIÓN VISUAL DE NIÑOS CON BAJA VISIÓN 88

525

PROTOTIPO: FILTRO NATURAL PARA RECIRCULACIÓN DEL AGUA, REUTILIZANDO AGUAS GRISES DE LAVADO DE AUTOS

96

529

PROTOTIPO OPTIMIZACION DE AREAS DE TRABAJO MEDIANTE EL USO DE DETECTOR DE GASES EN EL CELULAR

108

537

CONSTRUCCIÓN DE HORNO DESHIDRATADOR DE CHILE CHIPOTLE PARA OPTIMIZAR EL PROCESO APLICANDO UN CICLO TERMODINÁMICO

125

564

PROTOTIPO SISTEMA DE INFORMACIÓN AL TUTOR DEL INSTITUTO TECNOLÓGICO DE DELICIAS (SITIT).

137


4

573

APLICACIONES MÓVILES Y EL INTERNET DE LAS COSAS EN LA AUTOMATIZACIÓN

150

579

PROTOTIPO: TERMOCAM

158

604

ALCOHOLÍMETRO INTELIGENTE

170


5

Cámara de ambiente controlado para manejo y transporte de órganos humanos (Kyria)

Susana Parraa, Nayeli Marciala, Michelle Reyesa, Ma.Fernanda Oloñoa, Clarissa Olivasa, Héctor

Lópezb

a Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Chihuahua, México b Centro de Investigación en Materiales Avanzados, Chihuahua, México

[email protected], [email protected]

[email protected] [email protected]

[email protected]

Resumen

Actualmente, se presentan altas cifras de pacientes en espera de trasplante en México, por lo tanto, el trasplante de órganos es un procedimiento de gran auge. Es por esto que se amplían cada vez más las redes de cooperación interhospitalarias en las que se favorece al intercambio y a la donación de órganos. Sin embargo, el cuidado y transporte de los órganos no siempre es el adecuado. Existen métodos para preservar al órgano durante su traslado, los cuales no son totalmente eficientes, y si no se realizan de manera correcta, el órgano puede llegar a presentar fallas, como la apoptosis o la isquemia celular. Además, la incidencia de accidentes se presenta con frecuencia, propiciando que el órgano se salga de la hielera, comúnmente usada en los centros de salud, afectando el funcionamiento de éste.

En el presente artículo se hablará sobre el diseño de una cámara de ambiente controlado para el manejo y transporte de órganos. Éste producto, de nombre comercial Kyria, tiene como finalidad satisfacer las condiciones de temperatura e higiene para el traslado óptimo de órganos.

Palabras Clave: órgano, trasplante, kyria, preservación, transporte.

Abstract

Currently, there are a lot of patients awaiting transplantation in Mexico. Therefore, organ transplantation is a very demanding procedure. It is for this reason that the inter-hospital cooperation networks, in which the exchange and the donation of organs are favored, is increasingly extended. However, the care and transportation of organs is not always adequate. There are methods to preserve the organ during its transfer, which are not fully efficient, and if they are not performed correctly, the organ can even present failures, such as apoptosis or cellular ischemia. In addition, the incidence of accidents occurs frequently, causing the organ to fall off of the cooler, commonly used in health centers, and affecting the operation of the latter.


6

In this article we will talk about the design of an environment controlled storage unit for management and transport of human organs. This product, commercially named Kyria, has the purpose of satisfying the conditions of temperature and hygiene for the optimal transfer of organs.

Key Words: organ, transplant, kyria, preservation, transport.

Introducción

El trasplante de órganos es una práctica médica que salva vidas. Existe un auge en este procedimiento así como altas cifras de pacientes en espera de trasplante reportadas en nuestro país.

Se han desarrollado varios dispositivos para este labor, por ejemplo, Kravitz et al, con el número de publicación 2 594 611 de la oficina española de patentes y marcas, diseñaron una bolsa capaz de almacenar órganos que puede ser transportada como una mochila, con una cámara interna rígida donde se tiene visión del órgano para su monitoreo. Burton et al, crearon un módulo de transporte con reservorio para administrar oxígeno al órgano y mantenerlo vivo durante el traslado a su destino, así como controles de presión, temperatura y presión de oxígeno.

Otros dispositivo desarrollado es el aparato diseñado por Alford y Dowben, con el número de patente ES2348466T3, el cual es un contenedor de órganos de sellado hermético con un suministro de fluido de perfusión y oxígeno que permite que el órgano mantenga sus funciones vitales mientras el dióxido de carbono es eliminado de la cámara.

Actualmente, en los centros de salud de México, no se ha implementado un dispositivo que monitoree y mantenga las condiciones óptimas para que el órgano pueda mantenerse en el mejor estado posible.

El objetivo de ésta investigación es desarrollar una cámara para el manejo y transporte de órganos, capaz de controlar y mantener la temperatura interna, con la finalidad de aumentar el tiempo de supervivencia del tejido vivo fuera del cuerpo humano y reducir el riesgo de contaminación presente en el traslado.

Éste documento está dirigido a centros médicos y profesionales de la salud directamente involucrados con los trasplantes de órganos, que pertenecen a la red de trasplantes, y que tienen el objetivo de asegurarse de que el órgano llegue en el mejor estado posible para salvar una vida.

Definición del problema

Los métodos y dispositivos utilizados actualmente para transporte de órganos humanos, con la finalidad de ser trasplantados, son ineficientes y presentan riesgo de contaminación durante el viaje, elevando la probabilidad de rechazo.

Marco Teórico


7

El Centro Nacional de Trasplantes (CENATRA) en México reporta al día de hoy, que existen 21467 personas en espera de un trasplante. La distribución de esta cifra es variada, sin embargo los trasplantes de riñón, córnea, hígado y corazón encabezan la lista. Se reporta que 13,293 personas están a la espera de recibir un trasplante de riñón, 7753 personas esperan recibir un trasplante de córnea, 355 de hígado y le siguen 44 personas en la lista de espera para trasplante de corazón. (CENATRA, 2017). La CENATRA no define un protocolo para el traslado y embalaje de órganos destinados a trasplante. Si bien la Ley general de Salud en Materia de trasplantes define el reglamento para estos procedimientos, éste se centra en definir los responsables sanitarios y organigrama logístico para el procedimiento, no presenta un procedimiento de preservación que asegure la integridad de los órganos.

El almacenamiento y el transporte de un órgano son de suma importancia ya que afectan o influyen en el resultado que se va a obtener tras un trasplante. El daño de los órganos durante el trasplante ocurre en dos fases (Escalante, 2009):

1.- Fase de isquemia caliente: el tiempo que pasa desde la interrupción de la circulación del órgano donado hasta el momento en que es perfundido con la solución hipotérmica de preservación.

2.- Fase de isquemia fría: es el período que transcurre desde que el órgano es preservado en un estado hipotérmico hasta su trasplante en el receptor.

Normalmente, la preservación de un órgano se basa en la supresión del metabolismo y de las enzimas catabólicas, manejando una temperatura de 4ºC para mantener a los órganos en buen estado. “La hipotermia enlentece la actividad enzimática con disminución de los requerimientos de oxígeno e incluso llega a paralizarla a temperaturas inferiores a los 0°C” (Escalante, 2009). Sin embargo, este nivel de hipotermia a veces es perjudicial, es decir, no está exenta de efectos adversos, tales como producir la formación de cristales de hielo que destruyen la célula (Southard, 1980). También, gracias a su capacidad de disminuir la actividad metabólica y, por lo tanto, el consumo de ATP, hay que añadir que también afecta a la actividad de la enzima Na/K ATPasa, lo que favorece el aumento del edema celular (Belzer, 1995).

Metodología

• Sistema de refrigeración El sistema de refrigeración consta de una celda peltier TEC1-12706, para mantener una

temperatura adecuada de alrededor de 4°C 士 1°C. El funcionamiento de estas celdas se basa en el efecto Peltier, el cual se caracteriza por la aparición de una diferencia de temperaturas entre las dos caras de un semiconductor cuando circula una corriente por éste (Sandoval, s.f.). En este caso se tiene material de tipo P y otro tipo N, como se muestra en la Figura 1. Ya que existe una diferencia de temperatura en ambas caras, entre menor temperatura se quiera en la cara fría, mayor refrigeración debe tener la cara caliente, ya que este puede alcanzar temperaturas muy altas. Por esta razón, se utilizará un disipador y un ventilador que ayuden a extraer el calor hacia el exterior.

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! <!

Para alcanzar la temperatura deseada, la celda se alimentará con una batería de 12V y 3A. La cara fría de la celda estará en contacto con la pared de aluminio, y la cara caliente estará en contacto con un disipador el cual también se estará alimentando el ventilador con 12V y 1A.

Figura 1. Estructura interna de una celda Peltier.

!! Sensor de temperatura Se utilizará el sensor LM35, mostrado en la Figura 2, para detectar la temperatura

interna de la cámara. Este componente tiene la capacidad de detectar un rango de temperatura de -55°C a 150°C, es de bajo costo, no requiere calibración externa para proporcionar exactitud de ± " °C, tiene muy bajo autocalentamiento de menos de 0.1 °C y funciona de 4-30V.

Figura 2. Sensor de temperatura LM35.

!! PIC18F4585 Es un microcontrolador de 8 bits, con 40 pines, como se muestra en la Figura 3. Se utilizará

para programar el sistema de control y la interfaz con el usuario. Presenta las siguientes características:

o! Hasta 40 MHz.

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! =!

o! 71 instrucciones de una palabra de 16 bits y cuatro de 32 bits. o! Hasta 48 KB (para 24.576 instrucciones) de Memoria de Programa de Flash ROM. o! Hasta 3,328 bytes de Memoria de Datos RAM debido a que tiene 768 SFRs. o! Hasta 1 KB de memoria de datos EEPROM. o! 20 fuentes de interrupciones. o! 31 niveles de stack (espacio de memoria separado). o! Seis modos de direccionamiento: inherente (implícito), literal (inmediato),

indexado, directo, indirecto y bit-directo. o! Cuatro temporizadores de 16 bits (T0 - T3). o! Cinco puertos de E / S (A, B, C, D, y E). o! Puerto serie, comunicación paralela y convertidor A / D de 10 bits y 11 canales.

Figura 3. PIC18F4585.

Materiales

Estructura interna

Aluminio: Ligero, dúctil, maleable, inoxidable, buen conductor del calor, resistente a la corrosión, no es tóxico ni magnético, se usa a temperaturas criogénicas.

Aislamiento

Insulation Pink Foambord (Foamular): Es un aislamiento térmico de espuma rígida de poliestireno que posee una superficie lisa y una estructura de celdas cerradas con paredes que se inter adhieren unas con otras sin dejar huecos. Gracias a esto poseen propiedades aislantes tanto de temperatura como de humedad y evitan el paso de líquidos.

Algunas de sus características son:

o! Resiste temperaturas hasta 74°C (165 °F). o! Garantiza su uniformidad térmica por 15 años. o! Muy ligero, fácil de cortar, manejar, instalar y almacenar.


10

o Alta resistencia a la compresión. o Excelente estabilidad dimensional. o Contiene un aditivo retardador de flama que inhibe la ignición del producto y no

propaga el fuego.

Recubrimiento externo

Kydex V: es una aleación de de PVC/acrilico termoformable, La hoja KYDEX® V es un grado reciclado de las láminas termoplásticas patentadas que es competitiva en costos con otros grados de Termoplástico al mismo tiempo que ofrece un rendimiento mejorado.

Algunas de sus características son:

o Resistencia al fuego y productos químicos. Resiste a una gran variedad de sustancias químicas concentradas y disolventes.

o Estabilidad dimensional. o Flexibilidad de diseño. o Excelente durabilidad y fácil limpieza. o Facilita la geometría compleja a la vez que mantiene una tolerancia ajustada. o Resistencia superior a impactos. o Texturas superiores con diseños personalizados disponibles. o Composición de membranas para crear superficies perfectamente unidas y

tridimensionales.

Descripción del prototipo

El prototipo consiste en una cámara con un espacio interno de 25 cm x 25 cm x 25 cm. Ese espacio estará recubierto por una lámina de aluminio de aproximadamente 1 mm de grosor. Después contará con un capa aislante del material Insulation Pink Foambord de 2.5 cm aproximadamente y finalmente una capa de KYDEX de 2 mm de grosor.

Contará con un teclado matricial 4x4 y una pantalla LCD de 2x16 para la interfaz de usuario. En el Anexo 1 se encuentran las imágenes del prototipo.

Resultados obtenidos

El prototipo sigue en desarrollo, sin embargo el resultado que se espera al terminarlo es obtener un medio de transporte seguro para órganos de trasplante, capaz de realizar viajes de hasta 5 horas y que mantenga una temperatura del espacio interno de 3°C a 5°C, como condiciones óptimas para preservar el tejido con la menor cantidad de deterioro posible.

Se espera que al hacer comparaciones entre los métodos tradicionales y Kyria, nuestro sistema muestre mejores resultados y menor daño al órgano. También se espera que el error humano se disminuya, para evitar accidentes de cualquier tipo.


11

Conclusiones

Debido a que el prototipo sigue en desarrollo aún no se tienen conclusiones.

Referencias [1] J.H. Southard,K.A. Senzig,F.O. Belzer. Effects of hypothermia on canine kidney

mitochondria. Cryobiology, 17 (1980), pp. 148-153 [2] F.O. Belzer,J.H. Southard. Organ preservation. Annu Rev Med, 46 (1995), pp. 235-247. [3] J.L. Escalante, F. Del Río. Preservación de órganos. El Sevier (2009), pp. 282-292 [4] CENATRA. (2017). Normatividad en Transparencia. 15 de agosto del 2017, de

CENATRA Sitio web: http://cenatra.salud.gob.mx/transparencia/transparencia.html [5] RESPYN (2006). Lineamientos para la asignación de órganos y tejidos de cadáver para

trasplante. Revista de la Facultad de Salud Pública y Nutrición, 7 no. 4, sp.. [6] Owens Corning. (2006). Aislamiento Térmico de Poliestireno. Foamular. 18 de agosto

del 2017, de Owens Corning Sitio web: http://www.mumedi.mx/images/deque_anexos/28_file_74.pdf

[7] KYDEX. (2009). KYDEX thermoplastic sheet. 24 de agosto, de KYDEX Sitio web:

https://www.professionalplastics.com/professionalplastics/KydexVDataSheet.pdf [8] Microchip Technology Inc. (2007). MICROCHIP. 24 de agosto del 2017, de Microchip

Technology Inc Sitio web: http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39625c.pdf [9] Texas Instruments. (2017). LM35 Precision Centigrade Temperature Sensors. 27 de

agosto del 2017, de Texas Instruments Sitio web: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf [10] Sandoval, A., Espinosa, E. y Barahona J. (s.f.). Celdas Peltier: Una alternativa para

sistemas de enfriamiento con base en semiconductor. . 20 de agosto del 2017, de Instituto de Electrónica Sitio web: http://www.utm.mx/~mtello/Extensos/extenso020709.pdf

[11] Alford, M., Dowben, R. (2001). Aparato de conservación de órganos. 9 de septiembre del 2017,

de Organ Transport Systems Inc Sitio web: https://patents.google.com/patent/ES2348466T3/es?q=camara+de+organos

[12] Kravitz, David c. (2013). Bolsa de transporte para ser utilizado con un transportador de

órganos. 9 de septiembre de 2017, de oficina española de patentes y marcas sitio web: https://patentimages.storage.googleapis.com/80/1d/1e/1ab2fafe79e2e3/es2594611t3.pdf

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! "6!

[13] Burton et al. (1975). Method of transporting and storing organs while retaining the organs in a viable condition. 9 de septiembre de 2017, de United States Patent Sitio web: https://patentimages.storage.googleapis.com/7b/e1/bb/a4f3b81eafb370/US3881990.pdf

Anexo 1

En la Figura 4, se muestran las imágenes del prototipo.

Figura 4: Diseño de prototipo.


13

Silla Antropométrica

Dr. Ricardo Gabino Betancourt Sánchez Instituto Tecnológico Superior de Santiago Papasquiaro

[email protected]

M. en P. José Guadalupe Levario Torres Instituto Tecnológico Superior de Santiago Papasquiaro

[email protected]

Temática general: Ingeniería y desarrollo tecnológico.

Resumen

Las ayudas físicas de que hace uso el hombre para facilitar su trabajo y ahorrar esfuerzos, son uno de los motivos principales de que el hombre tenga que adaptarse a ellas, y ya que la gran cantidad de equipo y maquinaria que se importa de otros países altamente industrializados para realizar los trabajos que exige la industria mexicana, nos damos cuenta que estos no fueron o son diseñados para ser operados por nuestra población.

Básicamente los productores nacionales, no diseñan sus productos para el usuario del mismo, sino que se basan, erróneamente, en diseños anteriores o importados de otros países.

Por lo descrito anteriormente se construyó una silla antropométrica que permite tomar medidas antropométricas básicas de hombres y las mujeres, ya que debido a que no existen trabajos de investigación relacionados con la antropometría humana en la ciudad de Santiago Papasquiaro y viendo que esta rama es importante para que toda persona pueda realizar su trabajo en forma eficiente y correcta sin tener molestias en la realización de sus tareas, considerando a la antropometría aplicada o dinámica.

El diseño y función de la silla antropométrica diseñada, permite la obtención sencilla y rápida de varias mediciones del cuerpo y de las distintas dimensiones anatómicas del mismo.

Palabras clave: Antropometría, silla antropométrica, mediciones, dimensiones anatómicas.

Abstract

Of the main reasons that man has to adapt to them, and since the large amount of equipment and machinery imported from other highly industrialized countries to perform the jobs demanded by Mexican industry, we realize that these were not or are designed to be operated by our population.

Basically the domestic producers, do not design their products for the user of the same, but are based, erroneously, on previous designs or imported from other countries.


14

For the above described, an anthropometric chair was constructed that allows to take basic anthropometric measures of men and women, since, because there is no research work related to human anthropometry in the city of Santiago Papasquiaro and seeing that this branch is important for that every person can perform their work efficiently and correctly without discomfort in the performance of their tasks, considering applied or dynamic anthropometry.

The design and function of the anthropometric chair designed, allows the simple and rapid obtaining of various measurements of the body and the different anatomical dimensions of the same.

Key words: Anthropometry, anthropometric chair, measurements, anatomical dimensions.

Introducción

Los factores que influyen en las dimensiones anatómicas del cuerpo son de suma importancia porque estos factores van dependiendo desde la región donde habitan las personas hasta el sexo de cada individuo, cada grupo de persona cuenta con diferentes características y si no se toman en cuentas el estudio que se esté realizando, este no sería correcto y no tendría los márgenes de aceptación lo cual va muy ligado a las condiciones de trabajo y horario.

La creación de una silla antropométrica se da por la necesidad de obtener información rápida y precisa de una población en una cantidad de tiempo mínima, con el objetivo de adecuar espacios, herramientas y aparatos de la manera más conveniente y operable.

Cuando se comenzó con la creación de la silla, se tuvo que plantear que es lo que se quería obtener y por ende que es lo que se debería de medir. Se considero que esta, obtuviera medidas que fueran tomas de pie y sentado, ya que otro tipo de medidas no necesariamente se requiere de instrumentos que estén ubicados de manera fija o estáticos.

Bajo la opinión de Pedro Móndelo (Mondelo, 1995) las dimensiones del cuerpo humano varían de acuerdo al sexo, edad, raza, nivel socioeconómico, etc.; por lo que esta ciencia dedicada a investigar, recopilar y analizar estos datos, resulta una directriz en el diseño de los objetos y espacios arquitectónicos, al ser estos contenedores o prolongaciones del cuerpo y que por lo tanto, deben estar determinados por sus dimensiones.

Desarrollo

Las medidas antropométricas no son más que, una serie de medidas preestablecidas que nos indican unas reglas básicas a tener en cuenta en la construcción o colocación de elementos dentro de un espacio arquitectónico. La antropometría involucra el uso de marcas corporales de referencia, cuidadosamente definidas, el posicionamiento específico de los sujetos para estas mediciones, y el uso de instrumentos apropiados. Las mediciones que pueden ser tomadas sobre un individuo, son casi ilimitadas en

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! "9!

cantidad. Generalmente, a las mediciones se las divide en: masa (peso), longitudes y alturas, anchos o diámetros, profundidades, circunferencias o perímetros, curvaturas o arcos, y mediciones de los tejidos blandos (pliegues cutáneos). Además, se pueden definir numerosas mediciones especiales para partes específicas del cuerpo, especialmente para la cabeza y Sacara, la mano y el pie. No hay una lista mínima de mediciones aceptada que deba ser tomada para definir una población. Para Javier (Álvarez) estas dimensiones son de dos tipos esenciales: estructurales y funcionales. Las estructurales son las de la cabeza, troncos y extremidades en posiciones estándar. Mientras que las funcionales o dinámicas incluyen medidas tomadas durante el movimiento realizado por el cuerpo en actividades especificas. Al conocer estos datos se conocen los espacios mínimos que el hombre necesita para desenvolverse diariamente, los cuales deben de ser considerados en el diseño de su entorno. Un tema clave en la antropometría es la selección de las mediciones. Esto depende del propósito del estudio y de las cuestiones específicas que estén bajo consideración. Por lo tanto, es necesario que antes de la aplicación de la antropometría se haga un análisis absolutamente lógico, comenzando con un concepto claro del conocimiento buscado, y que lleve a una selección de las mediciones necesarias para obtener una respuesta aceptable. "La antropometría es un método y debe ser tratado como tal, un medio para un fin y no un fin en sí mismo". Cada medición debe ser seleccionada para proveer una pieza específica de información dentro del contexto del estudio diseñado.

MEDIDAS ANTROPOMÉTRICAS EN POSICIÓN DE PIE Y SENTADO

Principales medidas antropométricas en posición de pie

Tabla 1. Medidas de pie Figura 1. Referencias medidas de pie

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! ":!

Figura 2. Referencias Tabla 2. Medidas de extensión de brazos Extensión de brazos

Principales medidas antropométricas para hombre y mujer en posición sentado

La "altura de sentado" como su nombre lo implica, es la altura del individuo, mientras el mismo está sentado. Es la distancia desde la superficie de asiento hasta lo más alto de la cabeza, estando el individuo en la posición estándar esto como se puede ver en la tabla 3 con apoyo de la figura 3. El sujeto se sienta sobre una mesa con las piernas colgando libremente y dirigidas hacia delante, esto como se ve en la figura 4 con apoyo de la tabla 4. Las manos deben estar sobre los muslos y la cabeza en el plano horizontal Frankfort. Al individuo se le pide que se siente lo más erguido posible. Esta medición es especialmente valiosa cuando se la usa en combinación con la estatura. La estatura menos la altura de sentado, provee una estimación del largo de las extremidades inferiores (longitud subisquial, o longitud de las piernas). La mayor parte de la variación diurna en la estatura que se discutiera previamente, ocurre en el tronco y por ello tiene influencia sobre la altura o talla sentado.

Tabla 3. Medidas sentado Figura 3. Referencias medidas sentado

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! ";!

Figura 4. Referencias Tabla 4. Medidas de extensión de brazos Extensión de brazos y piernas y piernas

Tabla 5. Medidas espalda, cadera y Figura 5. Referencias alcance Medidas espalda/cadera

Figura 6. Referencias de alcance

Figura 6. Referencias de alcance

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! "<!

Tabla 6. Medidas del pie Figura 7. Referencias del pie Para comprender un poco más sobre la manera en que dicha herramienta antropométrica fue creada (Silla antropométrica), fue necesario el uso de imágenes de la misma herramienta como se muestra en la figura 8 y 9 ya sea en su fase completa, individual y acotada, todo esto tiene el objetivo de comprender de manera muy clara y detallada como fue que este proyecto tomo forma para llegar a su objetivo final, crear una silla antropométrica que permita de manera muy sencilla y práctica la toma de mediciones corporales. Para comprender de manera clara en la cual esta silla está conformada a cada una de las imágenes utilizadas se le asigno un número que posteriormente será explicado de manera individual, cabe destacar que en algunas imágenes el número puede ser repetido, pero dicho número pertenecerá siempre a la misma pieza en todas las imágenes.

DISEÑO DEL PROTOTIPO

Figura 8. Vista lateral izquierda de silla de mediciones antropométricas !!!

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! "=!

"#$%&'!(#!)*!+,-%*!)*%#&*)!,./0,#&(*!#-!1'-,2)#!*1&#3,*&!0$!%'%*)!(#!45!1*&%#-!(,-%,$%*-!/0#!3'$6'&7*$!(,38*!-,))*9 !!!!!!!!!!! Figura 9. Vista trasera de silla de mediciones antropométricas

1.- Base trasera, misma que es empleada para la toma de mediciones en la postura de pie. 2.- Estructura de base trasera, pertenece a la estructura de la base trasera de la silla. 3.- Prensa, es utilizada para soportar una escala que a su vez será ayuda para tomar medidas del

brazo. 4.- Estructura del respaldo principal, sostiene de pie el respaldo de la silla. 5.- Respaldo principal de la silla, juega un papel importante, es el encargado de tomar las

mediciones la cintura hacia la cabeza. 6.- Escala de respaldo principal, se encuentra ubicada en el respaldo de dicha silla necesaria para

la toma de decisiones. 7.- Escala para medidas del brazo, sujeta por la prensa utilizada para la medición de la parte

delantera del brazo. 8.- Asiento, destinado para jugar el papel de asiento de la silla antropométrica.9.- Estructura principal, en ella serán ubicadas las demás estructuras que conforman todas las partes

de la silla antropométrica como lo son: la prensa, asiento, respaldo, etc. 10.- Respaldo para piernas, tiene como objetivo el tomar las medidas de la parte de la pierna que

quede colgando y así permitir una medición más exacta, dicho respaldo tiene como característica la movilidad tanto en posición vertical como horizontal.

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! 6>!

11.- Puente, pedazo de metal que es utilizado para unir las estructuras del respaldo de la pierna así como el del pie.

12.- Respaldo de planta del pie, utilizado para soportar toda la planta del pie. 13.- Escala del asiento de la silla, ubicada justamente en el asiento de la silla necesaria para la toma

de medidas exactas. 14.- Respaldo de planta del pie, está ubicado en la escala que a su vez se encuentra en el respaldo

de la planta del pie. 15.- Sujetador corredizo, tiene como tarea el sujetar la estructura del respaldo de la silla además de

unirla con un riel para que pueda adaptarse a la estructura corporal de la persona que sea medida. 16.- Escala de base trasera, necesaria para tomar las medidas de la persona. 17.- Estructura de respaldo de pierna, soporta al respaldo de la pierna. 18.- Estructura de respaldo de planta del pie, representa la estructura que sostiene en al respaldo de

la planta del pie. 19.- Riel, sirve para mover el respaldo principal de la silla, adaptándose a la estructura corporal de

la persona a medir. 20.- Ensambles, son los encargados de unir a todas las partes que conforman a la silla

antropométrica. 21.- Escala de respaldo de pierna, ubicada en el respaldo de la pierna.

MEDIDAS QUE SE PUEDEN TOMAR CON LA SILLA (Ejemplos de la imagen 1 a la 8 y con apoyo de la tabla 2 a la 9) !

DE PIE

Tabla 2. Primeras medidas de pie

Imagen 1. Referencias de las primeras medidas de pie

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! 6"!

Tabla 3. Segundas medidas de pie

Imagen 2. Referencias de las segundas medidas de pie

Tabla 4. Terceras medidas de pie

Imagen 3. Referencias de las terceras medidas de pie

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! 66!

Tabla 5. Primeras medidas sentado

Imagen 4. Referencias de las primeras medidas sentado

Tabla 6. Segundas medidas sentado

Imagen 5. Referencias de las segundas medidas sentado

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! 67!

Imagen 6. Referencias de las terceras medidas sentado

Tabla 7. Terceras medidas sentado

Tabla 8. Primeras medidas del pie

Imagen 7. Referencias de las primeras medidas del pie

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! 68!

Tabla 9. Segundas medidas del pie

Imagen 8. Referencias de las segundas medidas del pie

Conclusiones

Con este proyecto se analizan 35 medidas antropométricas de las posiciones de Pie, Sentado y Otras Dimensiones ( del pie), la ventaja de este trabajo es que concentra en un solo producto varios instrumentos en uno solo (antropómetros, por separados de diferentes medidas y goniómetros). Una mejora que se le puede realizar a futuro es la automatización de la silla para mandar directo las medidas que esta genera a algún equipo de computo que procese de forma rápida las mismas. Esto en la búsqueda de darle mayor uso a las medidas antropométricas que en la actualidad no se les da importancia pero que son imprescindibles en cualquier diseño que tenga que ver en la vida cotidiana de las personas (hombre y mujer). También esta silla es una herramienta que en un futuro puede modificarse y relacionarse con la parte de la biomecánica que va ligada a la Ergonomía y Antropometría, misma que es de gran utilidad en el estudio de los movimientos del cuerpo, así como las capacidades y limitaciones del ser humano. Con este proyecto contribuye en la enseñanza de la Ergonomía en el área de antropometría facilitando al docente la trasmisión del conocimiento a los estudiantes en forma rápida y relacionando esta silla antropométrica con la obtención y el tratamiento que se le debe de dar a las medidas antropométricas ya con diseños que involucren las medidas que se requieren para cada diseño.


25

Referencias

León, L. R., & Herrera, E. Antropometría. Factores ergonómicos en el diseño. Universidad de Guadalajara. Álvarez, F. J. Ergonomia y psicosociología aplicada. Manual para la formación del especialista. Lex Nova. Ávila, R. Dimensiones antropometrícas. Población Latinoamericana. Universidad de Guadalajara. Dasi, M. C., Mas, D., & Alcaide, J. Laboratorio de Ergonomía. Universidad Politécnica de Valencia. García, C. M. Manual de antropometría. Kinesis. Hernández, C. d. Manual de ergonomia - Incrementar la calidad de vida en el trabajo. Formación Alcalá. Jover, J. L. Ergonomía - Evaluación y diseño del entorno. Alianza Editorial. Mondelo, P. R. (1995). Ergonomía 3 Diseño de puestos de trabajo (Segunda ed., Vol. 1). Alfaomega. Oborne, D. J. Ergonomia en acción: La adaptación del medio de trabajo al hombre. Trillas. Trabajo, C. N. (s.f.). Efectos del ambiente físico de trabajo sobre las personas. Respuestas psicofisiológicas, subjetivas y de comportamiento. Valdivia, A. Á., & Araujo, C. Ergonomía fácil: Guía para la selección de herramientas manuales. Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el trabajo.


26

Protector integral de cadera

Abigail Guadalupe Escobar Loya Claudia Gabriela Trujillo Martínez

Yessica Soltero Arias. Abstract: A medical device was developed to prevent hip injuries in 3rd age adults. This device is comfortable and easy to use, contains protection to dissipate the force of the hit at the time of impact and it also has GSM communication to the cell phone of a relative to alert an accident occurred in the case of a fall. Arduino microcontroller was used. Keywords: Elder, hip, injuries, Arduino, sensor, GSM module, protection. Resumen: Se desarrolló un dispositivo para prevenir la lesiones de cadera en adultos mayores. Éste dispositivo es cómodo y de fácil uso, contiene protección para disipar la fuerza del golpe a la hora del impacto y además cuenta con comunicación GSM a el celular de un familiar para alertar del accidente ocurrido en caso de caída. Se utilizó microcontrolador Arduino. Palabras clave: Adultos, mayores, cadera, lesiones, Arduino, módulo GSM, protección. Introducción México enfrenta una transición epidemiológica con un creciente envejecimiento de su población y este factor lleva a una alta cantidad de lesiones de cadera, lo que representa un costo extremadamente alto para los afectados y para el propio país. El dispositivo que se propone busca reducir las lesiones de cadera en las personas mayores al dispersar la fuerza del impacto al momento de una caída. El diseño de la prenda contiene una parte electrónica y utiliza sensores para alertar a los familiares o contactos de emergencia de la persona en cuestión en caso de que ocurra un incidente. La prenda será utilizada por personas de la tercera edad, por lo que se necesita que sea una prenda portátil, de bajo costo y de fácil uso para que se pueda poner y quitar sin ayuda de otra persona. Objetivo Desarrollar un dispositivo, enfocado al área de la salud que mejore la confianza de los adultos mayores para realizar sus actividades motoras diarias con un enfoque de prevención de lesiones de cadera. El producto deberá tener un impacto favorable hacia la sociedad mejorando la calidad de vida de quienes lo utilicen.


27

Especificos: Prenda de uso fácil Protección para disipar la fuerza del golpe Sensores que detectan la caída Aviso, en caso de caída, a una aplicación en el móvil de un familiar Comodidad para el paciente

Problema Las personas de la tercera edad son más propensos a sufrir alguna caída, y a causa de ello un gran porcentaje tiene como consecuencia alguna lesión o fractura. Además la mayor parte de estas personas no cuentan con algún apoyo de alguien que los cuide y auxilie al momento de sufrir el accidente. Justificación/Propuesta de solución La solución que se propone es diseñar una prenda interior que proteja por medio de un material de protección que al momento de que se sufra el accidente pueda amortiguar el golpe y reducir el riesgo de lesión, además contará con un módulo GSM que mandara un mensaje a las personas que se señalen para que se puedan enterar del evento y ayudar lo más rápido posible, el diseño cuenta con el más alto confort y fácil de usar para que la persona mayor pueda usarlo sin ningún problema, se podrá desprender el material eléctrico si se desea lavar la prenda. Factibilidad Las personas mayores tienen una probabilidad muy alta de sufrir una lesión de cadera debido a diferentes factores como la pérdida de masa muscular, visión y lucidez. En el hospital ISSSTE de la ciudad de Chihuahua actualmente se realizan operaciones de cadera prácticamente todos los días. El problema es cada vez más grande dada la cantidad de adultos mayores que habrá en los próximos años, esta gran cantidad de población nos impulsó desarrollar el proyecto. Antecedentes Actualmente existen en el mercado algunas soluciones para el problema planteado anteriormente, éstas se muestran a continuación: Protectores de cadera

Se encuentran en Chihuahua en la Ortopedia Lamelas, los cuales son fajas que sirven de soporte para la cadera. Los precios son de $1,200. Sin embargo, estos protectores están hechos de elástico y no disminuye el impacto en caso de una caída. Fajas protectoras


28

En Ortopedia Verástegui también se venden fajas protectoras, que al igual que en Lamelas simplemente están hechas de material elástico y sólo brindan soporte. Cubren a partir de la cadera hasta la rodilla. Su costo es de $1,850. Impactactive

Precio: $89.00 dlls . Muy buena calidad Llega a México solo por pedidos especiales o paquetería lo que le agrega aproximadamente $30.00 dlls a la compra. Es un estilo de goma que reduce el impacto al caer. Community Fall Prevention Campaign (CFPC)

En China se está desarrollando un protector de cadera inflable. Este detecta la caída y se infla en 0.3 seg. Sigue en proceso por lo que aún no se encuentra en el mercado. Sin embargo ninguna de ellas propone la combinación de sensores para obtener el resultado que nosotros queremos lograr, en la tabla 1 se muestra la comparación de propiedades que ofrece cada opción.

Característica Fajas Impactactive CFPC Protector integral de cadera

Comodidad

Protección

Discreción

Facilidad de uso

Alarma de caida

Seguridad

Tabla 1. Características de productos en el mercado

Marco Teórico Una de las áreas que constantemente encontramos en desarrollo es el área médica, su importancia en la calidad de vida de los seres humanos cada dia hacen que su valor e inversión en su investigación sea mayor. El cuidado del adulto mayor se está convirtiendo en una tarea más complicada por las actividades que realizan los demás integrantes de la familia, hoy podríamos considerarlo un problema menor ya que hasta el 2015 solo el 8,32% rebasaba la edad de 65 años


29

en el mundo según datos de la CIA World Factbook, en este punto el dato que debe llamar la atención es que el 40,78% está entre 25-54 años, lo que nos pone a tomar acciones no solo para la generación actual sino también para las futuras generaciones. En México al igual que las estadísticas mundiales según datos de SEGOB, la población se distribuye de manera similar. A este estadistica le podemos sumar que una de cada 12 mujeres y uno de cada 20 hombres mayores de 50 años sufrirán una fractura de cadera en la edad adulta. A causa de ello muchas personas se ven afectadas en otras áreas de la salud o agravar alguna lesión ya existentes. Es por ello que existe la necesidad de encontrar soluciones a este problema, hoy solo existen soluciones básicas o algunas otras muy caras, también están en desarrollo algunas investigaciones para mejorar los productos que existen pero ninguna aún está lista para su comercialización. Después de sufrir una caída hay un 50% de probabilidades de que el paciente no recupere la plena movilidad, y esta probabilidad aumenta con la edad. Según el Departamento de Salud de Estados Unidos, el costo de una fractura de cadera para un individuo puede ascender a aproximadamente $81,000 dólares. Para el año 2020 los costos de tratamiento de la fragilidad ósea se estima que aumentarán un 42%. México enfrenta una transición epidemiológica con un creciente envejecimiento de su población. En 2050, se calcula que el 37% (55 millones) de la población superará los 50 años y el 14% (20 millones) será de 70 años o más, mientras que la población total llegará a los 148 millones. 169 mujeres y 98 hombres por 100.000 individuos sufren de fracturas de cadera cada año y estas cifras aumentan exponencialmente con la edad en ambos sexos. Una de cada 12 mujeres y uno de cada 20 hombres mayores de 50 años sufrirán una fractura de cadera en la edad adulta. Materiales La realización de el protector de cadera integral se divide en 2 secciones, la fase electrónica y la fase de diseño. Para realizar la fase electrónica de nuestro dispositivo se necesitan los siguientes materiales: Sensor alineación Sensor proximidad Arduino nano Módulo GSM Switch Batería

Para la fase número 2, que incluye el diseño de la prenda se necesita: Tela Broche para ajustarlo Protectores de gel

Desarrollo

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! 7>!

Para la fase electrónica se muestra el siguiente diagrama gráfico del sistema:

Figura 1. Diagrama gráfico del sistema eléctrico. Se desarrolló una búsqueda de componentes de bajo costo, peso y dimensiones, todo esto con fines de que el dispositivo sea lo más económico posible y de fácil uso. Es importante destacar que el uso de órtesis generalmente es incómodo, sin embargo, al ser usuarios de la tercera edad es

sumamente importante que el diseño sea lo más cómodo posible para hacer factible su uso. Actualmente se está desarrollando el software del prototipo utilizando el sistema Arduino. Se cuenta con una simulación de uno de los sensores que es la siguiente: int input = 2; int output = 13; int lectura; int previo = LOW; long time = 0;

! SENSOR PROXIMIDAD!

GSM!

! MICROCONTROLADOR!

Switch!

BATERÍA!

! SENSOR ALINEACIÓN!


31

long debounce = 50; // Tiempo de rebote void setup() pinMode(input, INPUT_PULLUP); pinMode(output, OUTPUT); void loop() lectura = digitalRead(input); if (lectura != previo) // Si hay cambio en la lectura time = millis(); if ((millis() - time) > debounce) digitalWrite(output, lectura); previo = lectura ; Referencias [1] IFO. (2012). MEXICO. agosto 2017, de INTERNATIONAL OSTEOPOROSIS FOUNDATION Sitio web: https://www.iofbonehealth.org/sites/default/files/media/PDFs/Regional%20Audits/2012-Latin_America_Audit-Mexico-ES_0_0.pdf [2] IndexMundi. (2015). Mundo Distribución por edad. agosto 2017, de IndexMundi Sitio web: http://www.indexmundi.com/es/mundo/distribucion_por_edad.html [3] Hernández, p. et. al. (2010). Dinámica demográfica 1990-2010 y proyecciones de población 2010-2030. agosto 2017, de CONAPO Sitio web: http://www.conapo.gob.mx/work/models/CONAPO/Proyecciones/Cuadernos/15_Cuadernillo_Mexico.pdf [4] Ludoño, O. et. al.. (2014). GUÍA PARA CONSTRUIR ESTADOS DEL ARTE. agosto 2017, de International corporation of networks of knowledge Sitio web: http://www.colombiaaprende.edu.co/html/investigadores/1609/articles-322806_recurso_1.pdf


32

Aplicación móvil para el almacenamiento de datos de PA

Kenia Michel Ayala Campos, Saúl Alejandro Acosta Torres, Ricardo Luján Villaseñor, Andrea

Mariana Martínez Cervantes

Resumen

El Instituto Nacional de Salud Pública de México reveló que la hipertensión arterial en México tiene una prevalencia del 31.5%, de los cuales el 47.3% desconocía que padecía esta enfermedad.

Las personas que fueron diagnosticadas con hipertensión son aquellos que fueron atendidos por doctores y se les realizó una medición de presión arterial y los resultados obtenidos fueron altos, pero esto no ocurre en todos los casos.

En esta investigación se creó una aplicación para celular que almacena automáticamente la presión sistólica, la presión diastólica y la frecuencia cardiaca en el dispositivo móvil del usuario y de esta manera un especialista puede revisar los datos posteriormente. El registro se presenta en una gráfica. La aplicación muestra los valores normales de estos parámetros, con el fin de que el usuario identifique mediciones anormales, y contacte a su médico.

Abstract

The National Institute of Public Health of Mexico revealed that hypertension in Mexico has a prevalence of 31.5%, of which 47.3% were unaware that they had this condition.

The people diagnosticated with hypertension are the ones that went to the doctor and had measured their blood pressure which resulted in high levels, but this doesn’t happen in all hypertension cases.

In this research, a cell phone application that stores automatically the systolic pressure, diastolic pressure and heart rate in the mobile device was developed so the specialist can review the data later. The register is presented in a graph. The application shows the normal range of this parameters so if the user presents abnormal values, can contact the doctor.

Keywords: blood pressure, hypertension, diagnosis

Introducción

La presión arterial es la fuerza ejercida por la sangre al circular por las arterias. En la medición se toman dos presiones: sistólica y diastólica. La sistólica corresponde a la presión ejercida por la sangre durante la contracción cardiaca. La diastólica, por otro lado, corresponde a la relajación del corazón. El monitoreo constante de la presión arterial es importante para la prevención, o tratamiento, de cardiopatías. Tanto los valores bajos o altos, hipotensión o hipertensión, pueden causar daños al organismo. “En el mundo, las enfermedades cardiovasculares


33

son responsables de aproximadamente 17 millones de muertes por año. Entre ellas, las complicaciones de la hipertensión causan anualmente 9,4 millones de muertes” (OMS, 2013).

El instrumento utilizado tradicionalmente para la medición de la presión es el baumanómetro. Este se compone de un brazalete y una bombilla para inflarlo. La presión del aire en el brazalete es medida por un manómetro. Actualmente existen dispositivos para toma de presión digitales y de inflado automático con el fin de facilitar la toma de presión para pacientes. Algunos de los modelos más recientes en el mercado tienen la posibilidad de guardar algunas de las tomas de presión dentro del dispositivo.

En este proyecto se pretende llevar el almacenamiento de mediciones del aparato hacia el celular del paciente, esto con el fin de que sea posible guardar una mayor cantidad de registros y que la información pueda ser enviada al médico o a la persona encargada del paciente y que se muestre en forma de gráfica para una mejor percepción de los datos.

Objetivo General

Diseñar una aplicación para el celular que pueda recibir valores de presión arterial desde un dispositivo medidor habitual de manera automática por medio de comunicación inalámbrica.

Objetivos Específicos

Diseñar una aplicación de almacenamiento de datos para el celular. Conectar la aplicación creada a un módulo Bluetooth. Crear interfaz entre el módulo Bluetooth y el medidor de presión. La aplicación solo será compatible con el medidor CITIZEN CH-308B Graficar los valores obtenidos del medidor

Problema

La mayoría de los dispositivos que miden la presión arterial actuales, además de que no proporcionan una base de datos de las mediciones, no son capaces de enviar la información de manera inmediata al médico tratante.

Justificación

Facilitar el monitoreo y proporcionar una base de datos de los cambios en la presión arterial de las personas, los cuales podrán ser enviados automáticamente al médico tratante.

Antecedentes

A lo largo del siglo XIX se utilizó un diseño de un sistema de palancas y contrapesos que, después de continuas modificaciones, permitió la medición de la presión arterial de forma práctica.


34

Este medidor de presión se basaba en la idea de que la presión arterial podría medirse estableciendo la presión externa que debía ejercer sobre la arteria para detener el flujo de sangre (Guerra, 2009)

El médico austriaco Samuel Siegfried Karl Ritter von Basch (1837-1905) nacido en Praga, pero que estudió y vivió en Austria, diseñó el primer esfigmomanómetro de mercurio para la medida no invasiva de la presión arterial.

Diseñó tres modelos de esfigmomanómetros, aunque el más útil fue el que tenía una columna de mercurio y consistía en una bolsa de agua conectada a un manómetro, el manómetro servía para medir la presión necesaria para obliterar el pulso arterial. La palpación del pulso radial permitía establecer cuándo dejaba de pasar la sangre y así se medía por palpación del pulso la presión sistólica. Los médicos de la época consideraron ineficiente e inexacto el aparato de von Basch y su uso no trascendió, pero sin dudas fue el precursor inmediato del que diseñó Riva Rocci en Italia en 1896 y que, en definitiva, sigue siendo el más exacto de los esfigmomanómetros externos (Guerra, 2009).

A von Basch también se le atribuye haber ideado un esfigmomanómetro de resorte que fue el precursor del actual equipo aneroide (figura 1).

Figura 1. Esfigmomanómetro de resorte de von Basch.

Escipione Riva Rocci (1863-1937) fue un internista, patólogo y pediatra italiano que trabajó durante 10 años como asistente de Carlo Forlanini en la Universidad de Turín. Forlanini había ideado el neumotórax artificial para tratar la tuberculosis pulmonar. De Turín continuó con su maestro a Padua. Su contribución fundamental fue el esfigmomanómetro de mercurio que salió a la luz en 1896 (figura 2) muy parecido al que actualmente se emplea (figura 3). Tenía un brazalete elástico que se colocaba alrededor del brazo y una pera de goma que servía para inflarlo y comprimir la arteria humeral y un manómetro de cristal lleno de mercurio para medir la presión del manguito. Cuando dejaba de palparse el pulso radial, la presión de la columna correspondía a la presión arterial sistólica. La gran diferencia con el esfigmomanómetro actual es que este tiene una pequeña válvula que deja pasar más o menos aire, permitiendo así medir cuando gradualmente se desinfla y se descomprime la arteria (Guerra, 2009).

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! 79!

Figura 2. Esfigmomanómetro de Riva Rocci (1896). Figura 3. Esfigmomanómetro actual

Henrich von Recklinghausen (1867 - 1942) contribuyó en 1901 a la medición de la presión arterial al incrementar el tamaño del brazalete, de 5 cm a 10 cm, utilizado en el esfigmomanómetro de Riva Rocci. Además de esto, en 1930 desarrolló un oscilómetro; un dispositivo utilizado para medir las presiones diastólica y sistólica; el cual se compone de un brazalete doble conectado a un disco montado en una caja de metal (figura 4). En la base de la carcasa hay un bloque de metal que incorpora una válvula de escape ajustable (case valve, CV) y la palanca SL (sustained leak). Además hay una perilla de inflado con una válvula de escape ajustable (válvula de inflado, IV) que permite presurizar todo el sistema cuando se cierra IV. Con este oscilómetro, un estetoscopio no era necesario para escuchar los sonidos de Korotkoff, en lugar de esto, eran representados por oscilaciones en la aguja (Corall, 1975).

Figura 4. Von Recklinghausen Scala Alternans Altera.

El desarrollo del primer monitor oscilométrico automático, DINAMAP (figura 5), comenzó en 1973. La necesidad de un dispositivo de medición de presión arterial no invasivo verdaderamente robusto, e incluso muchos de los principios operativos para el dispositivo, dificultaban la construcción del prototipo Dinamap por varios años.

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! 7:!

Este retraso en el desarrollo inicial del hardware se debió, esencialmente, a una espera de la tecnología, una espera que terminó con la introducción del microprocesador Intel 4004, el primer microprocesador de bajo costo comercialmente disponible, y un transductor de presión, National Semiconductor LX1601G (circuito transductor de presión). Estos dos componentes clave, siendo pequeños y menos costosos que sus predecesores, proporcionaron los elementos fundamentales para construir instrumentos pequeños e inteligentes. El primer Dinamap (Model 825), introducido en 1976, solamente media la presión arterial media (MAP). (Ramsey III, 1990).

Figura 5. DINAMAP 1045.

Hoy en día existe una gran variedad de dispositivos medidores de presión arterial que son automáticos (figura 6) y que por su pequeño tamaño son portátiles, a diferencia de los dispositivos antes mencionados.

Figura 6. Medidor de presión arterial actual

Marco Teórico

La presión arterial es un fenómeno que ayuda al correcto flujo de la sangre por el cuerpo, y alguna afectación grave a esta variable podría ser perjudicial a la salud humana.

De acuerdo al libro “Fisiología médica” de Conti, la presión arterial se puede definir como “la fuerza que la sangre ejerce en la pared de las arterias”. Se dividen en dos tipos de presiones, la presión sistólica, la cual se considera la máxima, ya que es la que se presenta durante la sístole; y


37

otra es la presión diastólica, que como su nombre lo indica, se trata de la que ocurre durante la diástole ventricular. Algunos factores que pueden modificar la presión sistólica es la fuerza de contracción del ventrículo, así como el volumen sistólico. En cambio, la presión diastólica es dependiente del retorno elástico de la aorta, y también por las resistencias periféricas. (Conti, 2010).

La presión arterial sistólica generalmente es de 120 mmHg, y la diastólica de 80 mmHg (en adultos saludables). Diversos mecanismos de autorregulación se generan para mantener una presión necesaria de acuerdo a las actividades que se están realizando sin perjudicar al organismo. La regulación puede estar a cargo de los reflejos nerviosos los cuales pueden provocar una serie de cambios en la circulación, al igual que en periodo más prolongados.

Como se había mencionado previamente, los valores de presión arterial están dados por dos números, las cuales se representan en fracción. La presión arterial sistólica es el número superior y la presión arterial diastólica es el número inferior. El rango de valores normales está entre 90/60 mmHg y 120/80 mmHg. Es considerada hipertensión cuando el número es mayor a 140/90 mmHg. Cuando el paciente presenta una presión entre 120/80 mmHg y 140/90 mmHg, es considerada prehipertensión.

Algunos factores que pueden provocar la hipertensión son el exceso de peso, el consumo elevado de sal, bebidas alcohólicas, tabaco, así como el estrés. Ya que la hipertensión se desarrolla lentamente y en ocasiones no existe una sintomatología clara, por lo que las personas pueden desconocer que padecen la enfermedad, es por esto que es conocida como el asesino silencioso (Frenk, 2002).

Cada vez se ven más niños obesos, que tienen una apnea del sueño muy parecida a la de los adultos, con hipertensión, trastornos del metabolismo, diabetes y somnolencia grave, es decir, con un cuadro que sólo se veía en los adultos (Burgos, 2008). De 10 niños obesos, ocho desarrollarán hipertensión cuando sean adultos. Se recomienda que estos niños estén en constante chequeo. De los niños que padecen hipertensión, 80 por ciento la adquieren por problemas renales (Mejía,2010).

De acuerdo a la Federación Mexicana de Diabetes “Entre los factores que contribuyen a la aparición de la hipertensión arterial se encuentran aquellos asociados con el estilo de vida, una elevada ingesta de sodio, dietas elevadas en grasas saturadas y tabaquismo, que son algunos detonantes del padecimiento que afecta a 31.5% de la población mexicana” (2016).

Investigaciones realizadas por el Instituto Nacional de Salud pública de México revelaron que la hipertensión arterial en México tiene una prevalencia del 31.5%, de los cuales el 47.3% desconocía que padecía esta enfermedad.

La tendencia de la hipertensión arterial en la población mexicana no ha tenido muchos cambios en la prevalencia entre los años 2006 y 2012, se ha mantenido constante tanto en hombres (32.4 vs 32.3%), como en mujeres (31.1 vs. 30.7%). Esto es debido a que en muchos de los casos, no se hace un diagnóstico temprano que pueda llevar a una atención médica oportuna. Por lo tanto, existe una fuerte necesidad de dispositivos costo-efectivos y no invasivos que midan la presión arterial (BP) para monitorear, diagnosticar y dar seguimiento a los pacientes en riesgo, pero también la población sana en general. (Junior, 2015)

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! 7<!

Materiales

!! Medidor de presión modelo CITIZEN CH-308B (figura 7). !! Arduino micro (figura 8) !! Modulo bluetooth para Arduino (figura 9)

Figura 7. Medidor de PA CITIZEN CH-308B Figura 8. Arduino micro

Figura 9. Módulo bluetooth

Metodología

Para este proyecto se realizará una aplicación para la recolección de datos de la presión sistólica, diastólica y frecuencia cardiaca. La cual es compatible con el sistema operativo android y posee una interfaz sencilla para que el usuario la utilice.

Para la obtención de datos se utilizará un Monitor de Presión Arterial Citizen CH-308B. La aplicación se diseñará utilizando la plataforma del MIT App Inventor, con la cual se programará una interfaz donde el usuario puede crear un dato nuevo, por medio del botón que tiene el mismo nombre, añadiendo los campos del valor de la Presión Sistólica, Presión Diastólica y Frecuencia Cardiaca. Además se puede editar esta información por medio del botón Actualizar o eliminar el mismo, en caso de que se requiera.

Para realizar ésto, se colocaron las estructuras necesarias para organizar los datos que serán ingresados en MIT App Inventor (figura 10). En esta ventana, se colocan 4 botones (en un layout


39

horizontal): Nuevo, Actualizar, Eliminar y Mostrar, dónde se añadirán datos, se editarán los ya existentes, y se podran eliminar y visualizar los ya guardados, respectivamente. Además se coloca 4 ListViews donde se desplegarán los datos almacenados, así como un TinyDB1 que cumple la función de almacenar la información en una memoria para ser utilizados.

Figura 10. Plataforma de diseño para la aplicación

Una vez creada la interfaz inicial se continúa con el área de Blocks, en donde se realiza la programación adecuada para llevar a cabo la aplicación a través del uso de bloques que simplifica las condiciones que se utilizan.

Para cada botón se realizó un screen, en donde se desplegaran las estructuras necesarias y se realizo el código necesario para que ejecuten la función a la que se pretende llegar.

Se requirió de una programación para que se almacenen automáticamente los valores de cada medición que él realiza por medio de su medidor y la señal bluetooth y sea registrado en el celular, y que se vaya haciendo una iteración de las veces que se van ingresando los datos. Esto fue con el propósito de que se haga una valoración por día y tenga el conteo de cuántos días lleva tomándose la presión. También se realiza una gráfica con los valores obtenidos.

Con el botón de “Actualizar” se realiza el screen “Update”, con el cual se pretende dar la posibilidad al usuario de editar alguna medición que haya guardado incorrectamente. Las estructuras necesarias se presentan en la siguiente imagen (figura 11), donde el usuario puede buscar el número de medición que quiere editar junto con los tres campos de Presión Sistólica, Presión Diastólica y la Frecuencia Cardiaca, correctamente señalados, para que puedan editarse. Además, se colocan 2 botones: Agregar y Volver, los cuales añaden los valores registrados en los campos previos y se permite volver a la pantalla inicial, respectivamente.


40

Figura 11. Plataforma de diseño del botón “Actualizar”.

Con el botón “Eliminar”, se diseñó el screen “Delete”, en el cual se colocó una estructura similar a la previamente mostrada (figura 12). Esta permite buscar el número de medición que se desea eliminar, y al momento de seleccionar la opción “Buscar”, que se encuentra a un lado del espacio donde se puede ingresar el número de iteración, se desplieguen los datos de específicos de esa valoración. Una vez que se comprueba que son los datos que se van a descartar, en la parte inferior se muestra un botón donde dice “Eliminar” el cual, al seleccionarlo, suprimirá la iteración.

Figura 12 Plataforma de diseño del botón “Eliminar”.

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! 8"!

Posteriormente, se añadió el módulo bluetooth al medidor para que sirva como intermediario en la comunicación con el teléfono celular. Para realizar esto, se requirió de conocer la configuración electrónica del dispositivo CITIZEN, con el fin de que el bluetooth tomara los valores que el microcontrolador envía a la pantalla LCD y de esta manera se puedan enviar los mismos valores al móvil y por medio de la aplicación se registren automáticamente.

Los datos que serán almacenados, también se graficarán para tener una mejor percepción de la fluctuación de los parámetros medidos e identificar fácilmente los valores máximos y mínimos en un periodo de tiempo. Se podrán incluir comentarios para el reporte del médico.

Descripción del prototipo

Aplicación amigable para el usuario, que requiere de un celular con bluetooth para recibir los datos enviados por el medidor de presión arterial.

Figura 13. Aplicación funcional ya instalada en el dispositivo móvil android


42

Se planea que el medidor de presión conserve su apariencia original, únicamente con las

modificaciones internas para la comunicación inalámbrica.

Resultados que se esperan obtener

El proyecto se encuentra en fase de desarrollo por lo que aún no se han obtenido resultados sobre

su funcionamiento. Los resultados que se esperan obtener son:

Correcto funcionamiento del módulo bluetooth. Transferencia de datos funcional. Almacenamiento correcto de los datos medidos. Posibilidad de graficar una serie de datos almacenados. Enviar información de las mediciones al médico. Enviar alertas a un familiar en caso de anomalías importantes en la medición.

Conclusión

Actualmente el proyecto se encuentra en la fase de diseño y construcción, por lo que aún no es posible obtener conclusiones sobre este.

Referencias

Burgos, I. S. (2008). “La obesidad infantil está elevando los casos de SAHS” [en línea]. Diario Médico. Recuperado el 30 de agosto del 2017 a partir de http://0-search.proquest.com.millenium.itesm.mx/docview/434257667?accountid=41938

Conti. (2010). “Fisiología Médica”. México: McGraw Hill.

Corall, I. M; Strunin, L. (1975). “Assessment of the Von Recklinghausen oscillotonometer” [PDF]. Recuperado el 22 de Agosto de 2017 a partir de http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-2044.1975.tb00797.x/epdf

Federación Mexicana de Diabetes. (2016). “Hipertensión arterial, un grave problema de salud en México”. Federación Mexicana de Diabetes. Recuperado el 1 de septiembre de 2017 a partir de http://fmdiabetes.org/hipertension-arterial-mexico/

Frenk; Tapia, Velazquez; Lara; Martínez; Cisneros (2002). “Guía técnica para capacitar al paciente con Hipertensión arterial” [PDF]. Salud.


43

Guerra, A. (2009). “Hipertensión arterial en la atención primaria de la salud” [PDF]. Recuperado el 29 de agosto de 2017 a partir de http://gsdl.bvs.sld.cu/cgi-bin/library?e=d-00000-00---off-0medicina--00-0----0-10-0---0---0direct-10---4-------0-1l--11-hy-50---20-preferences---00-0-1-00-0-0-11-1-0utfZz-8-00&a=d&cl=CL1&d=HASH0180a39b325418eb0f5e615a.7.5

Instituto Nacional de Salud Pública. (2012). “Encuesta Nacional de Salud y Nutrición” [PDF]. Recuperado el 27 de agosto del 2017 a partir de http://ensanut.insp.mx/doctos/analiticos/HypertensionArterialAdultos.pdf

Junior, A.; Murali,S. (2015). “Estimation of Blood Pressure and Pulse Transit Time Using Your Smartphone”. Euromicro Conference on Digital System Design, 1, 173-180.

Mejía, C. (2010). “Sufren niños mal de adultos” [en línea]. Mural. Recuperado el 26 de agosto del 2017 a partir de http://0-search.proquest.com.millenium.itesm.mx/docview/373211655?accountid=41938

OMS. (2013). “Información general sobre la hipertensión en el mundo”. Organización Mundial de la Salud. Recuperado el 24 de agosto del 2017 a partir de http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/87679/1/WHO_DCO_WHD_2013.2_spa.pdf

Ramsey III, M. (1990). “Blood pressure monitoring: Automated oscillometric devices” [PDF]. Recuperado el 22 de Agosto de 2017 a partir de https://link.springer.com/article/10.1007/BF01617900

Secretaría de Salud (2016). “Hipertensión arterial, causa de muerte en México y el mundo” [en línea]. Recuperado el 25 de agosto del 2017 a partir de https://www.gob.mx/salud/prensa/hipertension-arterial-causa-de-muerte-en-mexico-y-el-mundo


44

Prototipo para desarrollo de técnicas de electrodeposición

M.A. Araly García Rascón [email protected]

M.I. Luis Enrique Muñoz López [email protected]

Ing. Jorge Morales Estrada [email protected]

Ing. Guadalupe Corral Ramírez [email protected]

Universidad Tecnológica de Chihuahua

Resumen. El presente artículo muestra el desarrollo del prototipo para el desarrollo de técnicas de electrodeposición, como parte del recurso de PRODEP. El prototipo consiste en un banco de 10 tinas de PVC, un sistema de agitación de aire impulsado por una bomba de baja potencia y una fuente de poder. Una vez instalado el prototipo en los laboratorios pesados, los alumnos de la carrera de mantenimiento industrial podrán aprender técnicas de electrodeposición para evitar la corrosión en piezas metálicas. Palabras clave: Electrodeposición, corrosión, cátodo, anodizado, electrolisis, abrasión, electrolito, ánodo. Abstract. This article is about the development of the electrodeposition project as part of the PRODEP resource. The prototype consists of a bank of 10 PVC vats, an air stirring system driven by a low-power pump and a power source. Once the prototype installed in the heavy laboratories, students of industrial maintenance mayor will be able to learn electrodeposition techniques to avoid corrosion in metal parts. Key Words: Electrodeposition, corrosion, cathode, anodized, electrolysis, abrasion, electrolyte, anode. Introducción. El proceso de electrodeposición es una de las técnicas más utilizadas en el recubrimiento de metales, hoy en día uno de los problemas en la industria es la corrosión que sufren los materiales, la electrodeposición ha sido ampliamente usada en distintas aplicaciones debido a los buenos espesores alcanzados en electrolitos ácidos. La electrodeposición de metales utilizados en el campo


45

tecnológico (circuitos, conectores, contactores y electrónica en general), posee una gran importancia. En el mundo actual, esta técnica tiene la capacidad de cambiar las propiedades químicas, físicas o mecánicas de la superficie de las piezas, mejora la resistencia a la abrasión, proporciona propiedades anticorrosivas, mejora su necesidad de lubricación, entre otros beneficios. El proceso industrial de electrodeposición en piezas metálicas consiste primeramente en aplicar una capa de cobre, seguida de una de níquel. La capa de cobre se encarga de ofrecer una superficie que facilita la electrodeposición de níquel, el cual posee una gran resistencia contra la corrosión, finalmente la capa de cromo brinda un acabado decorativo de alta dureza y excelente protección contra la corrosión. El objetivo del proyecto es el diseño y construcción del prototipo orientado a simular en el laboratorio el proceso de electrodeposición, de esta forma los estudiantes podrán realizar prácticas con el fin de evitar desgaste y deterioro de piezas en ambientes corrosivos; actualmente los laboratorios de la Universidad Tecnológica de Chihuahua no cuentan con un prototipo de este tipo con el cual se puedan desarrollar diversas prácticas para el manejo de materiales. Así mismo al contar con este prototipo de laboratorio, se puede hacer investigación y vinculación con las empresas del sector que requieran este tipo de tratamientos en sus procesos y contribuir al desarrollo y fortalecimiento de la Universidad. La metodología consiste en primer lugar en el diseño de la investigación, seguido de la construcción de los diferentes baños y de la preparación adecuada de las piezas para finalmente realizar la electrodeposición. En la siguiente figura se muestra las etapas de la metodología de la investigación:

Figura 1. Metodología de la investigación


46

Fuente: Elaboración propia

Proceso de electrolisis. La electrólisis es un proceso donde la energía eléctrica cambiará a energía química. El proceso sucede en un electrolito, una solución acuosa o sales disueltas que den la posibilidad a los iones ser transferidas entre dos electrodos. El electrolito es la conexión entre los dos electrodos que también están conectados con una corriente directa. Esta unidad se llama célula de electrolisis y se muestra en la figura 2.

Figura 2. Esquema de los componentes básicos de un proceso de cobrizado

Etapas para el recubrimiento metálico Las etapas que comprenden la realización de un recubrimiento metálico son las siguientes:

1. Pre-desengrase 2. Enjuague 3. Desengrase electrolítico 4. Enjuague 5. Activado 6. Enjuague 7. Niquelado 8. Enjuague 9. Cromado 10. Enjuague

Pre-desengrase.- En el pre-desengrase se utiliza una solución limpiadora alcalina, útil para eliminar suciedad, grasas y aceites de las piezas.


47

Enjuague.- Para todos los enjuagues las tinas tienen agua, donde las piezas se van a sumergir de 1 a 2 minutos para eliminar residuos de las soluciones usadas.

Desengrase electrolítico.- Es un desengrasante alcalino electrolítico que elimina impurezas y activa la adherencia del material.

Activado.- En esta tina las piezas se sumergen por un minuto para neutralizar la superficie alcalina y activarla.

Niquelado.- En esta etapa se sumerge la pieza en el níquel a una temperatura de 50°C y se le aplica la corriente calculada para el espesor deseado en base al área de la pieza.

Cromado.- Por último se sumerge en la tina que tiene el cromo a una temperatura de 50°C y se le aplica la corriente calculada en base al área de la pieza y se deja por un lapso de 30 segundos.

Esta es la secuencia general que sigue una pieza metálica para salir con un recubrimiento metálico de cromo decorativo. Es de suma importancia que la pieza metálica que se va a recubrir llegue al proceso de recubrimiento perfectamente pulida, sin ralladuras, sin irregularidades en su superficie.

En la siguiente figura se muestra el plano del equipo de electrodeposición, el cual se instalará en el área de laboratorios del edificio C de la Universidad Tecnológica de Chihuahua a finales del mes de septiembre.

Figura 3. Plano del prototipo de electrodeposición

Conclusiones


48

Es de gran importancia para la Universidad Tecnológica de Chihuahua, la aplicación y desarrollo de técnicas de electrodeposición en prácticas de laboratorio para contribuir con la eficiencia de los procesos productivos. La electrodeposición de partes y componentes puede usarse para evitar la corrosión en piezas metálicas y darles un acabado decorativo, contribuyendo en la manufactura de productos con mayor calidad. La aplicación y uso de este tipo de prototipos ayuda al profesorado a:

1) Aplicar los conocimientos desarrollados en las instituciones educativas para el mejoramiento de los procesos productivos dentro de la industria local.

2) Los maestros comprenden la necesidad realizar simulaciones de los ambientes de la empresa en el laboratorio, utilizando este tipo de procesos, de esta forma los estudiantes podrán realizar prácticas con el fin de evitar desgaste y deterioro de piezas en ambientes corrosivos.

3) La industria actual comprende la importancia y valora la vinculación del sector educativo para la colaboración de la mejora de sus procesos a través de la utilización de ambientes semejantes a los utilizados en la empresa, ubicando al alumno en situaciones similares a las reales.

El programa para el desarrollo profesional docente Prodep en vinculación con la Universidad Tecnológica de Chihuahua ha contribuido de forma positiva, en la colaboración del docente y esta institución, permitiendo el desarrollo de proyectos de diferentes ramos así como la vinculación del docente con los procesos y productos, identificando áreas de oportunidad de mejora, colaborando en el desarrollo de estrategias y planes que dan como resultado la aplicación de los conocimientos y habilidades del docente.

Referencias Artavia Vega, N. (2008). Tesis. Diseño, construcción y puesta en marcha de un equipo de

electrodeposición para laboratorio. Costa Rica. Barajas, F., & Mujica, J. (2007). Desarrollo de un proceso de anodizado electrolítico con

electrodeposición de níquel. Redalyc. Obtenido de Redalyc: www.redalyc.com CRODE. (2007). Manual de operación del equipo de recubrimientos metálicos. Chihuahua, Chih. Imaz Molina, N. (2013). Tesis. Aplicación de técnicas de electrodeposición mediante pulsos de

corriente para la obtención de recubrimientos metálicos. Barcelona, España.


49

S.E.C.I.K. (Sistema Electrónico de Comunicación Interpersonal Karla)

MISC. Rosalina Sifuentes Hernández1. C.P. Eva Consuelo Pérez Domínguez2

Flor María Domínguez González3 Nallely Guadalupe Guaderrama Galaviz3

Karen Adilene Rascón Pérez3 Efraín Buenrostro Chávez3

1 Catedrático del área de Ingeniería en Sistema Computacionales del Instituto Tecnológico de cd. Cuauhtémoc 2 Catedrático del área de Ciencia Económico Administrativas del Instituto Tecnológico de cd. Cuauhtémoc 3 Estudiantes 9º. Semestre de Ingeniería en Sistemas Computacionales del Instituto Tecnológico de cd. Cuauhtémoc.

ABSTRACT Objective: Implement electronic device communication Board that contributes to the communication of the needs (food, water, bathroom, pain) in people who have cerebral palsy. Materials and methods: This research work revolves around the research-action mode, which according to Latorre (2003, p.24) "is seen as a practical enquiry, conducted by a team of working collaboratively, with the aim of improving an in this case educational practice, through cycles of action and reflection". This research is qualitative type, which facilitates to the educational and social inclusion of people who have special educational needs associated with cerebral palsy which are strongly affected in the development of basic skills of communication, seeking that he is achieved with the implementation of the communication Board to publicize their most pressing needs and facilitate people either education, family or social treatment worth and greater independence to this type of population that targets this technology prototype. Results: The successful results obtained in the implementation of this prototype called S.E.C.I.K., where his initials correspond to electronic system of communication Interpersonal Karla, is decided and with the permission of the mother of the user and the consent of the same, use its name in this prototype since Karla, is a pioneer in their use since making the clarification that there in no Centro de Atención Multiple of Chihuahua State an instrument as that was designed in this research p ARA be used as an electronic communication Board with these characteristics, which will give to meet basic needs such as food, water, bathroom and pain, that the user presents.


50

Conclusions: The implementation of this prototype of research relating to the development of electronic communication Board is a means to facilitate interaction, and hence benefits socialization, since the communicative aspect is basic to to influence socially already that if well recognize that the human being by nature is a social being who need the interactions among their peers for this reason and with the start-up of this prototype of technology research S.E.C.I.K. We recognize the importance that has in its use and social impact to be obtained for its users and their families or partners. Key words: Electronic device, communication, cerebral palsy RESUMEN Objetivo: Implementar dispositivo electrónico de tablero de comunicación que contribuya a la comunicación de las necesidades básicas como (comida, agua, baño, dolor) en las personas que presentan parálisis cerebral.

Materiales y Métodos:

Este trabajo de investigación gira en torno a la modalidad de la investigación- acción, la cual según Latorre (2003, p.24) “es vista como una indagación práctica, realizada por un equipo de trabajo en forma colaborativa, con la finalidad de mejorar una práctica en este caso educativa, a través de ciclos de acción y reflexión”.Esta investigación es de tipo cualitativa la cual favorece a la inclusión educativa y social de las personas que presentan necesidades educativas especiales asociadas a parálisis cerebral las cuales se ven fuertemente afectadas en el desarrollo de habilidades básicas sobre todo de comunicación, buscando que con la puesta en práctica del tablero de comunicación logre dar a conocer sus necesidades más apremiante y faciliten a las personas ya sea de educación, familiar o social un trato digno y de mayor independencia a este tipo de población a la que está dirigida este prototipo tecnológico.

Resultados:

Los resultados exitosos que se obtuvieron en la puesta en práctica de este prototipo denominado S.E.C.I.K., donde sus siglas corresponden a Sistema Electrónico de Comunicación Interpersonal Karla, se decide y con autorización de la madre de la usuario y con el consentimiento de la misma, utilizar su nombre en este prototipo ya que Karla, es pionera en su utilización ya que haciendo la aclaración que no existe en ningún Centro de Atención Múltiple del estado de Chihuahua un instrumento como el que se diseñó en esta investigación para ser utilizado como un tablero de comunicación electrónico con estas características, el cual dará a conocer necesidades básicas como lo es la comida, agua, baño y dolor, que presente el usuario.

Conclusiones:

La puesta en marcha de este prototipo de investigación referente a la elaboración del tablero electrónico de comunicación es un medio para facilitar la interacción, y por ende se beneficia la


51

socialización, ya que el aspecto comunicativo es básico para poder incidir socialmente ya que si bien reconocemos que el ser humano por naturaleza es un ser social que necesita de las interacciones entre sus iguales por este motivo y con la puesta en marcha de este prototipo de investigación tecnológica S.E.C.I.K., reconocemos la importancia que tiene en su uso y el impacto social que se obtendrá para sus usuarios y sus familiares o interlocutores.

Palabras Clave: Dispositivo electrónico, comunicación, parálisis cerebral

Documento Completo

Resumen

1. Introducción

Durante la elaboración de este proyecto se tuvieron en cuenta acciones realizadas en conjunto con diferentes miembros del personal de atención múltiple para seleccionar el tema a tratar en esta investigación, así como contar con un respaldo teórico referente a la parálisis cerebral, obteniendo una congruencia en lo que se observa y la teoría pertinente. En este caso de investigación nos referimos al C.A.M. No. 13 (Centro de Atención Múltiple) de la población de La Junta, Gro. Chih.

En este documento de investigación se plasma teoría y un desglose detallado del prototipo tecnológico a utilizar, haciendo alusión a materiales, procedimientos y la construcción de dicho prototipo tecnológico el cual está encaminado a elaborar y poner en práctica un tablero de comunicación electrónico que sirva para comunicar necesidades básicas como lo son (Comida, agua, baño, dolor). Teniendo como principales usuarios las personas con parálisis cerebral.

Exhortando al personal que labora con esta población y a la familia a conocer y contribuir en la implementación de este prototipo tecnológico recordando que el trabajo en equipo es fundamental para que el usuario se vea beneficiado favoreciendo a su independencia personal.

La metodología utilizada es cualitativa desde un enfoque de investigación acción. Las herramientas utilizadas para la recolección de datos fueron: observación participante y no participante, diario de campo, entrevista a profesionales de la educación, entrevista a padres de familia. El análisis de lo anterior da a conocer la necesidad de implementar un prototipo tecnológico específicamente un tablero de comunicación electrónico que dé a conocer las necesidades del usuario referentes a la necesidad de cubrir situaciones básicas como es Comida, agua, baño, dolor.

2. Metodología

Necesidades educativas especiales

Son aquellas necesidades que presentan algunos alumnos(as), cuando los recursos disponibles en la escuela, no son suficientes para su proceso educativo, pueden ser temporales o permanentes, se deben ofrecer mayores y /o diferentes apoyos a los alumnos(as) para satisfacerlas, estas pueden ser: profesionales(equipo de educación especial, medico, etc.), materiales(mobiliario especifico, prótesis, material didáctico, etc.), arquitectónicos(rampas, aumento de dimensiones de puertas,


52

etc.), curriculares(adecuación de la metodología, evaluación, contenidos y propósitos). Glosario de educación especial (2010, p.1).

Parálisis cerebral

Es un grupo de trastornos que afecta la capacidad de una persona para moverse, mantener el equilibrio y la postura.

La parálisis cerebral ocurre cuando las áreas del cerebro que controlan el movimiento y la postura no se desarrollan correctamente o se lesionan.

MedlinePlus.gov (2016). Proyecto de investigación

Un proyecto de investigación es un procedimiento científico destinado a recabar información y formular hipótesis sobre un determinado fenómeno social o científico. Como primer paso, se debe realizar el planteamiento del problema, con la formulación del fenómeno que se investigará.

Es un proceso de retroalimentación de los resultados en cada etapa, esto significa que los ciclos compuestos por diseño y experiencias funcionales permiten definir los objetivos iniciales, los objetivos parciales, u obligan a modificarlos proponiendo acciones intencionales correctivas o a abandonarlos. Esto se refiere a una capacidad de control que se tiene en el diseño, y que resulta una característica de importancia para la concreción con éxito de los fines predeterminados. unrc.edu.ar (2016)

Tablero de comunicación

Es un Sistema Alternativo y/o Aumentativo de la Comunicación con ayuda, es decir, se emplea un medio físico externo al cuerpo para poder llevarlo a cabo.

La comunicación aumentativa y alternativa incluye todas las modalidades de comunicación (aparte del habla) utilizadas para expresar pensamientos, necesidades, deseos e ideas, etc.

Las personas con graves disfunciones de habla o de lenguaje dependen de la comunicación alternativa para complementar el habla residual o como una alternativa al habla no funcional. Los instrumentos especiales de comunicación alternativa, como los aparatos electrónicos y los tableros de comunicación con dibujos y símbolos, ayudan a las personas a expresarse y comunicarse. Esto puede mejorar la interacción social, el aprovechamiento escolar y los sentimientos de autoestima, en los usuarios. EFDeportes.com(2016)

Materiales a utilizar para la elaboración del prototipo: En este apartado haremos un desglose detallado de las características funcione y aplicación de cada uno de los elementos necesarios para la elaboración del prototipo S.E.C.I.K.

Arduino UNO

Arduino es una plataforma de prototipos electrónica de código abierto basada en hardware y software flexibles y fáciles de usar. Está pensado para artistas, diseñadores, y para cualquiera interesado en crear objetos o entornos interactivos.

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! 97!

Arduino puede sentir el entorno mediante la recepción de entradas desde una variedad de sensores y puede afectar a su alrededor mediante el control de luces, motores y otros artefactos. Arduino.cl(2016).

Imagen 1. Arduino

Botón

El botón de un dispositivo electrónico, funciona por lo general como un interruptor eléctrico, es decir en su interior tiene dos contactos, al ser pulsado uno, se activará la función inversa de la que en ese momento este realizando, si es un dispositivo NA (normalmente abierto) será cerrado, si es un dispositivo NC (normalmente cerrado) será abierto. Permite o no el paso de la corriente eléctrica al circuito. Academia.edu(2016).

Lo cual se muestra en las siguientes imágenes.

Imagen 2. Interruptor

*Arcade luminoso

Imagen 3. Botón Arcade

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! 98!

*Switch encendido/apagado

Imagen 4. Switch encendido/apagado

Led indicador

Consiste en un material semiconductor que es capaz de emitir una radiación electromagnética en forma de Luz. Los leds se usan como indicadores. mastermagazine.info(2016).

Imagen 5. Leds

Tablilla para soldar

Imagen 6. Tablilla para soldar

Es una placa que se usa para garantizar la circulación de corriente entre los diferentes componentes de un circuito, mediante la ayuda de la soldadura con estaño o aleaciones de este. Se consiguen uniones muy fiables y definitivas, que permiten además sujetar los componentes en su posición y soportan bastante bien los golpes y las vibraciones, asegurando la conexión eléctrica durante un tiempo prolongado.elecronica.ugr.es(2016).

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! 99!

Resistencia (100 ohms)

Es un componente que causa oposición al paso de la corriente, causando que en sus terminales aparezca una diferencia de tensión (un voltaje). unicrom.com(2016).

Imagen 7. Resistencia

Cable

Se llama cable a un conductor (generalmente de cobre o aluminio) o conjunto de ellos, generalmente recubierto de un material aislante o protector. ecured.cu(2016).

Imagen 8. Cable

Cable puente

Es un cable con un conector en cada punta se utilizan de forma general para transferir señales eléctricas de cualquier parte de la placa de prototipos a los pines de entrada/salida de un micro controlador (Arduino).ecured.cu (2016).

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! 9:!

Imagen 9. Cable puente

Soldadura de estaño

La soldadura blanda se suele utilizar en componentes electrónicos, como circuitos impresos o transistores, piezas ornamentales y piezas de intercambiadores de calor.

Imagen 10. Soldadura

Caja metálica

Diseñados para el uso en acometidas eléctricas de varios medidores, facilitando la canalización, protección y distribución de los conductores eléctricos.

Imagen 11. Caja metálica

Caja de plástico (pila)

Es una caja cerrada, de plástico, resistente.

Imagen 12. Caja de plástico

Placa de acrílico

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! 9;!

Las láminas de acrílico pueden ser obtenidas con diferentes grados de espesor, tamaño, colores y grados. Existen presentaciones de lámina acrílica reforzada que se utiliza para señalización.

Imagen 13. Placas de acrílico

Batería de 6 v

La batería recargable de 12 volts y 7 Ah está compuesta de ácido-plomo con un sellado de alta seguridad y resistencia, esta característica evita riesgos de derrame.

Imagen 14. Batería recargable

Cargador de batería

Para cargar baterías selladas de ácido-plomo de 6 y 12 voltios.

Tiene indicadores del estado de las baterías, de conexión inversa, de error de carga, así como función de detección de batería dañada. Sus conectores tipo caimán permiten la conexión a cualquier batería sin importar el tipo de terminal que éstas tengan, siendo compatible en todo momento.

Imagen 15. Cargador de batería


58

Los datos necesarios para la recolección de información se obtienen mediante la aplicación de diferentes técnicas para la recolección de datos como lo son el diario de campo, observación participante y no participante, cuestionarios, entrevistas a los profesionales de educación y a la mamá de la niña con la que se está realizando este prototipo. Lo que caracterizó a dichas técnicas e instrumentos aplicados fue:

Diario de campo: Se plasmaron datos formales y precios de la realidad, que se vicio durante el periodo de observación y aplicación de esta investigación, se hizo el registro en un formato abierto por parte de los integrantes del equipo encargado a la elaboración del prototipo tecnológico.

Uno de los beneficios más palpables en el uso del diario de campo, es la facilidad que brinda para el registro de datos, es un instrumento de fácil manipulación y acceso a la información.

La observación: Se llevó a cabo la observación participante donde se dio una relación directa con la alumna en cuestión a quien va dirigido este prototipo tecnológico, propiciando la interrelación y de manera no participante, la cual nos permite conocer de las diferentes necesidades sobre todo de comunicación y manipulación en cuanto a su problemática de motricidad tanto fina como gruesa, la cual nos permite ir haciendo ajustes a el prototipo tecnológico.

La entrevista: fue realizada bajo un clima de confianza hacia el personal que labora en el Centro de Atención Múltiple No. 13, los cuales desdé sus área nos explican y dan a conocer los niveles en los que se encuentra la alumna según sus instrumentos de evaluación aplicados, participan en este ejercicio los maestros encargados de terapia física y comunicación, la psicóloga, la trabajadora social, la maestra de grupo y la directora del plantel, así mismo la madre y padre de familiar quien son quien tienen un trato directo con la alumna, y son ellos los encargados de ser los interlocutores de las alumna. Quienes cabe mencionar el anhelo y disposición que presentan para que este prototipo tecnológico se lleve a cabo.

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! 9=!

3. Resultados

La funcionalidad básica de S.E.C.I.K., consiste en la manipulación de switches interruptores, estos switches reciben datos de entrada de botones tipo arcade, que son muy sensibles al tacto y el tamaño con el que cuentan, es de gran ayuda para este propósito, recordando que la usuario en este

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

! !

'?@ABC! ":D!&BEFBGH?HBCIJK!D!&BEFBGH?HBCIJK!D!&BEFBGH?HBCIJK!D!&BEFBGH?HBCIJK!HCHLH@MBK!D!&BEFBGH?HBCIJK!D!&BEFBGH?HBCIJK!

!

'?@ABC!!";!D!5GFBN@K!OB!MFLBK! !P!KJCHOJ!5GFBN@K!OB!MFLBK

!

'?@ABC!!6>!D!5GJIJIHQJ!IBG?HC@OJ!D!5GJIJIHQJ!IBG?HC@OJ!

'?@ABC!!"<!D!5GJIJIHQJ!!'?@ABC! D!5GJIJIHQJ!D!5GJIJIHQJ!D!5GJIJIHQJ!D!5GJIJIHQJ!D!5GJIJIHQJ!H?QMB?BCI@OJ!

D!5GJIJIHQJ!D!5GJIJIHQJ!H?QMB?BCI@OJH?QMB?BCI@OJ

'?@ABC!!"=!D5GFBN@!LJC!BM!LHGLFHIJ!!RHC@M!

D5GFBN@!LJC!BM!LHGLFHIJ!!


60

caso presenta necesidades educativas asociadas a parálisis cerebral la cual, presenta dificultad para actividades motrices, por tal motivo se decide utilizar este tipo de botones. Al presionar el botón se encienden una serie de luces led, indicando que el switch está abierto, permitiendo el paso de energía.

Al mismo tiempo que se prenden las luces leds, una bocina manda un bip de alerta (cada led y bocina necesita la conexión de una resistencia, para evitar que la energía entre directamente al componente), todo esto está en funcionamiento tiempo continuo, hasta que nuevamente se vuelva a dejar presionado, el botón por un lapso de 2 segundos. El motivo de este funcionamiento se debe a que no se vaya a presionar por equivocación o por falta de precisión, el botón equivocado y de una indicación errónea al deseado.

A este circuito le da corriente una batería sellada, recargable, esto posibilita el uso del circuito sin depender de la conexión de la corriente eléctrica fija. El cargador utilizado tiene muchas funcionalidades, permite la carga de baterías de 6 o 12 voltios, en este caso lo que utilizamos fue de 6voltios, tiene indicador de carga de baterías, mediante el encendido de luces leds, según el nivel de carga (25%,50%,75%,100%). Además tiene desconexión automática, al cargase completamente la batería.

La caja que contiene el circuito debe ir aislada en su interior completamente, por lo que el equipo de investigación decidimos que con el uso de material de foami, sirve de aislante por ser un material de fácil manipulación y poco peso.

Toda esta descripción anterior es necesaria para dar a conocer los resultados exitosos que se obtuvieron en la puesta en práctica de este prototipo denominado S.E.C.I.K., donde sus siglas corresponden a Sistema Electrónico de Comunicación Interpersonal Karla, se decide y con autorización de la madre de la usuario y con el consentimiento de la misma, utilizar su nombre en este prototipo ya que Karla, es pionera en su utilización ya que haciendo la aclaración que no existe en ningún Centro de Atención Múltiple del estado de Chihuahua un instrumento como el que se diseñó en esta investigación para ser utilizado como un tablero de comunicación electrónico con estas características, el cual dará a conocer necesidades básicas como lo es la comida, agua, baño y dolor, que presente el usuario.

4. Conclusión

La puesta en marcha de este prototipo de investigación referente a la elaboración del tablero electrónico de comunicación es un medio para facilitar la interacción, y por ende se beneficia la socialización, ya que el aspecto comunicativo es básico para poder incidir socialmente ya que si bien reconocemos que el ser humano por naturaleza es un ser social que necesita de las interacciones entre sus iguales por este motivo y con la puesta en marcha de este prototipo de investigación tecnológica S.E.C.I.K., reconocemos la importancia que tiene en su uso y el impacto social que se obtendrá para sus usuarios y sus familiares o interlocutores.

La implementación de este prototipo de innovación referente al tablero de comunicación electrónico, S.E.C.I.K., da a conocer algunos aspectos como lo es alimentación, agua, uso de baño, dolor, sin olvidar que queda abierto de a la posibilidad de cambio de indicaciones según las necesidades que presente el usuario.


61

En esta investigación nos dimos a la tarea de indagar algunos aspectos referentes a costos de manufactura y se identifican los escasos dispositivos ya existentes en el mercado los cuales presentan fines similares al prototipo S.E.C.I.K. sin embargo tienen un costo de elaboración muy elevado lo que hace que están fuera del alcance de la mayoría de la población que requiere este tipo de apoyos o dispositivos tecnológicos, Lo que se propone con la elaboración de este prototipo de investigación S.E.C.I.K. es una elaboración de bajo costo pero con igualdad de funcionalidad e individualidad lo que hace mayormente efectivo este dispositivo,

Con el uso del tablero de comunicación S.E.C.I.K., se facilita la proyección, la interacción entre sus iguales y entre la sociedad de manera efectiva y eficaz ya que se da a conocer por parte del usuario las necesidades o los aspectos que se trabajarán en dicho tablero de comunicación , cabe mencionar que el diseño de este prototipo de investigación es un prototipo de fácil uso y de fácil decodificación para facilitar la comunicación entre el emisor y el receptor del mensaje ayudando de una manera directa a elevar la calidad de vida de cada en el usuario.

5. Futuras Líneas de Investigación

Expandir este tipo de proyectos a personas con otros tipos de discapacidad para mejorar su calidad de vida

6. Referencias

Glosario de educación especial,, Necesidades educativas especiales, SEP, Edición 2010, p.1, Fecha de recuperación, 5, octubre, 2016.

Portal academia.edu(2016).Pulsador.

http://www.academia.edu/22431408/Pulsadores fecha de recuperación, 15 octubre, 2016

Portal arduino.cl(206). Que es arduino .http://arduino.cl/que-es-arduino/ fecha de recuperación 15, octubre,2016

Portal ecured.cu(2016). Cables eléctricos. https://www.ecured.cu/Cables_el%C3%A9ctricos fecha de recuperación 15, octubre, 2016.

Portal efdeportes.com (2016). Tablero de comunicación

http://www.efdeportes.com/efd157/sistema-alternativo-decomunicacion.htm , fecha de recuperación, 15, octubre, 2016.

Portal electrónica.ugr.es (2016). La soldadura. http://electronica.ugr.es/~amroldan/asignaturas/curso03-04/cce/practicas/soldadura/soldadura.htm fecha de recuperación 15, octubre,2016.

Portal mastermagazine.info. definición de led. http://www.mastermagazine.info/termino/5554.php . fecha de recuperación, 15, octubre, 2016

Portal MedlinePlus.gov (2016). Parálisis cerebral http://medlineplus.gov/spanish/ency/article/0007. Fecha de recuperación, 27 septiembre, 2016


62

Portal unicrom.com (2016) . Resistencia. http://unicrom.com/resistorresistencia/ fecha de recuperación 15, octubre, 2016.

Portal unrc.edu.ar (2016). La investigación tecnológica en las ciencias de la ingeniería y la innovación tecnológica. http://www.unrc.edu.ar/publicar/23/dossidos.html Fecha de recuperacion, 27 septiembre, 2016.


63

Prototipo de tambor rotatorio para la calcinación de cáscara de nuez

Thania Patricia González Medina

Universidad tecnológica de chihuahua [email protected]

Temática general: Ingeniería y desarrollo

Resumen

Los utilización de residuos lignocelulósicos en procesos de transformación presentan gran potencial para la obtención de productos con valor agregado, así como para reducir el impacto ambiental que causa la disposición de dichos residuos. El estudio de la cáscara de nuez es de particular relevancia, ya que puede utilizarse como precursor para la obtención de carbón activado. En este trabajo se presenta el diseño y desarrollo de un prototipo de tambor rotatorio para la calcinación de cácara de nuez. Las piezas mecánicas fueron maquinadas en Cold Rolled y como sistema de calentamiento se utilizó una resistencia de banda colocada en el interior de tambor con capacidade de 1500 W y 110 V. Para conservar la temperatura, el tambor fue aislado mediante fibra cerámica moldeable NUTEC 2300 ºF. El tambor fue automatizado por medio de un motor de corriente directa de 90 VDC Y .53 AMPS y un sistema de transmisión de movimiento por medio de engrane y correa. La temperatura fue controlada por medio de un PID XM TG-808 con salida acomplada a un contactor JQX-62 2H DE 30 A, 250V. Se realizaron pruebas con cáscara de nuez utilizando el prototipo desarrollado, obteniéndose muestras calcinadas a 600ºC.

Palabras clave: temperatura, cáscara de nuez, tambor, rotatorio.

Abstract

The reuse of lignocellulosic residues present great potential to obtain value added products, such as the study of nutshell as a potential precursor for activated carbon. In this work, the design and developmet of a rotating drum oven for nutshell calcination is presented. The mechanical pieces were manufactured in Cold Rolled steel and for heating a 1500 W and 110 V band resistance was used. To preserve the temperature in the inner section of the drum, the oven was isolated with NUTEC 2300 ºF ceramic fiber. The whole operation of the oven was automated by a 90 VDC motor and a trasmissión system with gear and belt. The temperature was controlled with a PID XM


64

TG-808 coupled with a JQX-62 2H DE 30 A, 250V relay. Nutshell was processed with the developed protoype at 600ºC allowing the calcination of the samples.

Key words: temperature, nutshell, drum, rotating

Introducción

En las últimas decadas, la utilización como biomasa de materiales lignocelulósicos provenientes de residuos agroindustriales ha desperato interés por su potencial para la obtención de productos con valor agregado, así como para reducir el impacto ambiental que causa la disposición de dichos resuduos(Del, Cáscara, & Juglans, 2012; Saval, 2012). Entre los residuos agroindustriales más abundantes se encuentran la paja de avena, el rastrojo de maíz y la cáscara de nuez. Particularmente está última es de especial importancia, ya que Mexico se encuentra en segundo lugar a nivel internacional en la producción de nuez pecanera y Chihuahua es el primer productor de este fruto a nivel nacional. Así mismo, diversos estudios sugieren el potencial que los residuos de cáscara de nuez tienen como precursores para la obtención de productos como el carbón activado(Aygün, Yenisoy-Karakaş, & Duman, 2003). Sin embargo, para llevar a cabo esta transformación es necesario pasar por procesos de secado y calcinación que permitan obtener el material de interés. La torrefacción seca es un pretratamiento termoquímico, mediante el cual la estructura original de la biomasa se destruye parcialmente a medida que se calienta a un mónimo de 50ºC/min y hasta entre 200 y 300ºC(Huber, Iroumé, Mohr, & Frêne, 2010). Durante el proceso, las moléculas de hemicelulosa, celulosa y, en menor grado la lignina presentes en la biomasa se degradan en diferentes regímenes térmicos. La remoción de la humedad, la depolimerización de la hemicelulosa y la descomposición de la lignina son los fenómenos físicos y químicos que controlan el proceso y hacen que las relaciones atómicas O-C y O-H del sólido se asemejen a las del carbón(Universidad Nacional de Colombia., 2015). Existen equipos especiales que realizan este tipo de trabajo, sin embargo debido a su alto costo es deseable contar con alternativas asequibles que permiten implementar este tipo de proceso a nivel laboratorio. Por tanto el objetivo del presente trabajo es el desarrollar un prototipo de tambor giratorio automatizado que tenga la capacidad de llegar a temperaturas bajas (50°C c/min), medias (200-300°C) y altas (500-600°C), para poder lograr la calcinación de diversos materiales, en este caso se utilizara como material la cáscara de nuez.

Desarrollo

Durante el presente trabajo se presenta el diseño y desarrollo un sistema de calcinación mediante un tambor rotatorio, para estudiar la factibilidad de la producción de carbón activado a partir de la cáscara de nuez. Las piezas del sistema de calcinación fueron maquinadas en la fresadora Bridgeport AC4674 BP 00094 y en el torno Romi TORMAX 35 utilizando acero Cold Rolled. Para el cuerpo del tambor se maquinó una barra de Cold Rolled de 12x12’’ con el fin de obtener una cámara tubular (tambor) con dimensiones son de 12’’ de largo y 6’’ de diámetro. De igual manera, se trabajó con Cold Rolled para desarrollar la base que sostiene el tambor y que se encarga


65

de generar el movimiento rotatorio por medio de un sistema de rodamientos (baleros), tal como se observa en la Figura 1. Para sellar el horno, se maquinaron dos tapas que pueden observarse en la Figura 2. Mientras que una de las tapas se realizó de forma convencional, la segunda posee un mango roscado de 1” de diámetro, en donde se coloca un engrane para el sistema de transmisión. Para introducir el material se diseñó y maquino una tolva con capacidad de 10 g y se insertó en en la parte superior del tambor por medio de una perforación roscada de 1’’. Para esta misma sección se maquinó un tapón, con el fin de remover la tolva y cerrar cuando el horno esté en funcionamiento. La piezas anterior mente descritas se muestran en la figura 3. capacidad de calentamiento del horno está determina por una resistencia de banda con capacidad de de 1500 W y un voltaje de 110 V colocada en la parte interior del tambor, Para mantener la temperatura estable se colocó un sistema de aislamiento de fibra cerámico moldeable NUTEC con capacidad de hasta 2300°F a 2600°F , el cuál fue moldeado a la forma del tambor. Para la parte de automatización se utilizó un motor de corriente directa con un torque de 38 IN/LBS , 90VDC y 0.53 A y control de velocidad. Ya que este motor cuenta con un sistema de flechas portátiles, se maquinó una flecha roscada de 1’’ para colocar un segundo engrane que forma parte del sistema de transmisión de movimiento. La transmisión de dicho sistema se realizó por medio de cadena (eslabones) y su control fue fundamental para lograr los movimientos giratorios del horno. Para controlar la temperatura de operación, se utilizó un control de temperatura de tipo PID XM TG-808 con precisión de ±0.5%FS±1B, tiempo de respuesta menor o igual a 0.5s, modo de ajuste de 2-bit y salida de control de relevador electromecánico. Esta salida fue acoplada a un relevador JQX-62 2H de 30 A, 250V y 50/60 Hz que permitió realizar el control tomado en cuenta la potencia de la resistencia. Como sensor de temperatura se utilizó un termopar de tipo K. En la Figura 4. se muestran las conexiones de este dicho controlador hacia el termopar el relevador y la alimentación de voltaje, mientras que el diagrama de la Figura 5. muestra la conexión del relevador. En las terminales de la parte central se identifica como la bobina principal de energía, las salida del controlador se conecta a la bonina de polarización del contactor que activa la resistencia de 1500w.

Conclusiones

La Figura 6. muestra el montaje de prototipo de manera funcional, incluido el tambor, el sistema de movimiento, el control del temperatura y el aislante. Se procesaron 8 g a 300ºC durante 2 minutos en el prototipo obteniéndose el material que se muestra en la Figura 7. Se logró demostrar que con las temperaturas de 50 , 200 y 300°C las moléculas de hemicelulosa, celulosa y la lignina fueron degradadas en diferentes etapas.

Figuras

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! ::!

!

!

!

!"#$%&'()

!

!

!

!

!

!"#$%&'*)'

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! :;!

Figura 3.

Figura 4.


68

Figura 5.

Figura 6.


69

Figura 7.

Referencias

Aygün, A., Yenisoy-Karakaş, S., & Duman, I. (2003). Production of granular activated carbon from fruit stones and nutshells and evaluation of their physical, chemical and adsorption properties. Microporous and Mesoporous Materials, 66(2–3), 189–195. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2003.08.028 Del, E., Cáscara, R. D. E., & Juglans, D. E. N. (2012). EN LA PRODUCCIÓN DE PLÁNTULAS DE Pinus patula , EN VIVERO, 36(2), 103–110. Huber, A., Iroumé, A., Mohr, C., & Frêne, C. (2010). Efecto de plantaciones de Pinus radiata y Eucaliptus globulus sobre el recurso agua an la Cordillera de la Costa de la región del Biobío, Chile. Bosque, 31(3), 219–230. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2005.11.020 Saval, S. (2012). Aprovechamiento de Residuos Agroindustriales : Pasado , Presente y Futuro. BioTecnologia, 16(2), 14–46. Universidad Nacional de Colombia., L. E. F. M. E. M. S. C. G. A. (2015). Energética. Energética. Universidad Nacional de Colombia. Retrieved from http://www.redalyc.org/html/1470/147043932001/

Antes Después


70

Programación en Sistemas Incrustados y Control Mediante Web y Android

Milton Joel Batres Márquez, [email protected] Karla María Ronquillo González, [email protected]

Cesar Alberto Bernal González, [email protected] Universidad Tecnológica de Chihuahua

Temática general: Tecnologías de Información

Resumen Se realizó un prototipo basados en un inmueble básico el cual cuente con habitaciones mínimas de una casa en donde por medio de una aplicación web se pueda controlar el estado del sistema de iluminación y así observar al mismo instante el estatus de esta por medio de una aplicación de Android, con la utilización de una tarjeta incrustada Raspberry Pi, todo esto con la intención de que en un futuro este prototipo ayude a hacer instalaciones controladas en humedad, temperatura o cualquier variable física deseada . El prototipo comprende un control y monitoreo eléctrico de un sistema domótica como el apagado y encendido de diversos elementos eléctricos y el censado de temperatura y humedad junto con otras señales analógicas de uso general. Se dará una minuciosa investigación en del sistema con el que se desarrollara el prototipo y el manejo de diferentes actuadores y elementos adicionales junto con su respectiva programación, además se dará un control accesible al usuario y la estructuración final en una estructura representativa. Palabras clave: Programación, sistemas incrustados, Android, Web Abstract The advanced of telecommunications via the use of internet has led to IP network integration and Bluetooth. Many networks have been working successfully and have been fundamental for many areas in measuring the automation of data thus allowing researches and professionals to have a wider view of production in various sectors. Remote control has been developed through technological innovation marking an environment consisting of human interaction based on telecommunications and control system ever more tangible. Technological development has led to an infinite range of everyday devices being remotely controlled via Internet, the smart phones with android with internet connection or Bluetooth connection or laptop or Personal Computer or tablets can activated the activities which can be controlled in a person house, would be the illumination, such activities are defined as being domotic. The word Domotic refers to improve human beings quality of life and how the technologies can interact with the nature. Key words: Programming, embedded systems, Android, Web Introducción El desarrollar este prototipo fue ideado para que en un pueda implementarlo escala real mejorar el consumo energético y hacer instalaciones eficientes, realizando un ahorro de energía para las edificaciones, a de más de una supervisión del sistema, pudiéndose controlar desde el alcance de la mano, dicho proyecto puede implementarse en cualquier establecimiento o domicilio y ayudar a economizar y cuidar del medio ambiente, se parte del uso de tarjetas incrustadas de venta en el


71

mercado y de bajo costo y de programación para dispositivos móviles con Android, siendo todo esto hardware y software libre Desarrollo El desarrollar este prototipo fue ideado para que en un futuro la universidad tecnológica de chihuahua pueda implementarlo para su beneficio, realizando un ahorro de energía para las instalaciones, a de más de una supervisión del sistema, pudiéndose controlar desde el alcance de la mano, ayudando no solo a la universidad sino también al medio ambiente, dicho prototipo puede implementarse en cualquier establecimiento o domicilio y ayudar a economizar y cuidar del medio ambiente. La Raspberry Pi está pensada para es ser una mini computadora, y que no precise una potencia exagerada, pero que permita automatizar grandes y complejas tareas tarea. Por otro lado también puede servir como centro multimedia para reproducir películas HD y otros contenidos en la televisión. Se puede añadir un display LCD y convertirlo en un centro de información de cualquier tipo, la diversidad de prototipos y capacidades no se ve limitada más que por la capacidad del usuario y del material pues entre sus mejores usos es ser un servidor web, un sistema de seguridad familiar e industrial, y controlador de diversos elementos eléctricos. Casi todo lo que puede hacer un ordenador se puede reproducir en la Raspberry Pi, ya que, si de ordenadores se habla, su potencia equivale a la de un ordenador Pentium 2 a 300MHz, pero con una potencia gráfica muy superior a los ordenadores de esa época. Para la configuración del módulo y su adaptación a la Raspberry Pi se requiere modificar la velocidad de funcionamiento o transmisión de datos comúnmente llamados baudios, este módulo puede encontrarse en 2 estados diferentes 1) funcionamiento general en el que por default funciona a 9600 baudios, y 2) modo de configuración el cual funciona a 38400 baudios, este modo se activa con una señal en alto en el pin llamado “key” en caso de no contarse con ese pin en el módulo se debe presionar el botón de la placa que hace contacto con el “key”, en caso de no haber botón se debe hacer contacto entre 2 puntos de la tablilla, todo esto antes de encenderse como se muestra en la figura 19 HC-05. Se percibe que en modo de configuración la titilación de los led es muy lenta. La Raspberry Pi funciona por default a una velocidad de 115200 baudios por lo que es necesario hacer una configuración previa al bluetooth para que funcione a la velocidad de la Raspberry Pi A través de un micro controlador externo se puede acceder a la configuración del módulo bluetooth en el caso de un Arduino se hace la conexión debida, se carga un programa a la al Arduino y por medio del serial se manda los códigos de configuración.


72

Figura 1 Pagina WEB del prototipo Un complejo domótico es el conjunto de sistemas capaces de automatizar una vivienda, aportando servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes interiores y exteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas, y cuyo control goza de cierta ubicuidad, desde dentro y fuera del hogar. Se podría definir como la integración de la tecnología en el diseño inteligente de un recinto cerrado. Según las exigencias del prototipo se requieren un control de la iluminación de las instalaciones, automatizar la iluminación exterior, censar la temperatura y humedad relativa, monitoreo mediante webcam y el censado analógico de elementos adicionales. Para el objetivo del prototipo demótico se efectúan las siguientes conexiones, primeramente en el ámbito de iluminación considerando 9 puntos de iluminación interior. Se puede empezar por hacer una observación específica de la estructura de la unidad del GPIO. El modelo Raspberry Pi modelo B+ cuenta con un set de 40 pines debidamente numerados.

Figura 2 GPIO Rasberry Pi

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! ;7!

Las cámaras de vigilancia han redefinido la seguridad y protección de hogares y negocios. La opción de cámaras de vigilancia disponibles se posiciona en hogares, áreas verdes, empresas e instalaciones en general. Un avanzado sistema en cámaras de seguridad es ofrecida por la Raspberry Pi pues se puede automatizar y entre sus opciones más complejas gracias a simpleCV puede identificar rostros y capturarlos .Esta conexión por sí sola no tiene complejidad, pero en su uso es muy práctico. Tras una intensa estructuración de control todos los elementos que una vez estuvieron solos convergen para dar a luz un sistema completo en el que considerando hardware se saca gran parte del provecho a la Raspberry Pi, todo controlada también un a bien organizada programación. Y sin más preámbulo las conexiones finales

El modulo bluetooth hc-05 es muy popular para aplicaciones con micro controladores PIC, Arduino y como en este caso una Raspberry Pi. Se trata de un dispositivo relativamente económico y que habitualmente se vende en un formato que permite insertarlos en un protoboard y cablearlo directamente a cualquier dispositivo, incluso sin realizar soldaduras.

El módulo de bluetooth HC-05 es el que ofrece una mejor relación de precio y características, ya que es un módulo Maestro-Esclavo, quiere decir que además de recibir conexiones desde una PC o Tablet, también es capaz de generar conexiones hacia otros dispositivos bluetooth. Esto nos permite por ejemplo, conectar dos módulos de bluetooth y formar una conexión punto a punto para transmitir datos entre dos micro controladores o dispositivos. Las conexiones correspondientes a la Raspberry Pi modelo B+ son:

!"#$%&'+',-./&0&1"2-'345&%&'678

!"#$%&'9'3:-;<":-;.'=&%&'80$;/::/>

!"#$%&'?'@:A$0:'80$;/::/>


74

La estructura se desarrolla a partir de las necesidades del prototipo y considerando que se busca un sistema domótica el implementarlo a nivel hogar es una de las mejores opciones para este uso. Para la fabricación de la maqueta se efectúa una ardua búsqueda de materiales y modelos para encontrar el diseño adecuado. Después de encontrar el diseño indicado se arma según las especificaciones técnicas. Con el material más óptimo para el ensamblaje de las estructuras el cual debe de ser pegamento. Para una estructura más completa este se debe complementar con bases más sólidas de metal y 4 pilares para sostener el techo el cual guarda todas las conexiones eléctricas incluyendo la Raspberry Pi Con ático de madera abrible para facilitar su acceso. En general una buena apariencia visual de una casa modelo con paredes tejado ventanas y otros para su mejor ambientación. La instalación de la maqueta cuenta con 10 leds de iluminación en representación de las bombillas y un sensor de temperatura y humedad con el que se pretende detectar posibles incendios en el espacio de cocina

Figura 6 Maqueta con dispositivos instalados

Figura 7 Instalación de sensores


75

La domótica es refiere a la integración de las distintas tecnologías en el hogar mediante el uso simultáneo de la electricidad, la electrónica, la informática y las telecomunicaciones. Su fin es mejorar la seguridad, el confort, la flexibilidad, las comunicaciones, el ahorro energético, facilitar el control integral de los sistemas para los usuarios y ofrecer nuevos servicios.

Algunos de las áreas principales de la domótica donde se puede desarrollar con la Raspberry Pi son: Automatización y Control, incluye el control de abrir, cerrar y regular elementos de iluminación, climatización, persianas y toldos, puertas y ventanas, cerraduras, riego, electrodomésticos, suministro de agua y gas etc. Seguridad, incluye alarmas de intrusión, alarmas personales y alarmas técnicas de incendio, humo, agua, gas, fallo de suministro eléctrico etc. Telecomunicaciones, incluye transmisión de datos con redes locales para compartir acceso de alta velocidad a Internet, recursos y el intercambio entre todos los equipos. Además permite disfrutar de nuevos servicios como Telefonía sobre IP y Televisión digital. La programación en arduino fue posible con los conocimientos adquiridos en el desarrollo del prototipo se crea una aplicación que consume un web servicie donde por medio de peticiones http ejecutamos una línea de código precisa de un php, el servidor que utilizamos es la misma Raspberry Pi por medio de una petición post podemos indicarle al php que realizara así conectando un dispositivo móvil a una tarjeta incrustada para que tal tarjeta realice una acción en este caso el encendido o el apagado de un led, en el cual disponemos a utilizar los programas ya creados como la aplicación web y los Python, logrando crear por medio de web servicie de Android una interacción que nos permitirá el acceso a poder manipular los elementos que contiene la tarjeta incrustada que han sido debidamente programados para la ejecución de acciones como el monitoreo de diferentes sensores que al igual son utilizados dentro del prototipo Android incluye un navegador integrable basado en Web Kit, el mismo motor de navegador de código abierto que alimenta el navegador Mobile Safari de iPhone.

Figura 8 Raspeberry conectada


76

Figura 9 Estructura Android Android cuenta con una abundante variedad de opciones de conectividad, que incluyen Wi-Fi, Bluetooth y datos inalámbricos sobre una conexión de celular (por ejemplo, GPRS, EDGE y 3G). Una técnica popular en las aplicaciones Android es unirse a Google Maps para mostrar una dirección directamente dentro de una aplicación. El soporte para los servicios basados en la ubicación (como por ejemplo el GPS) y los acelerómetros está disponible también en la pila de software de Android. También existe un soporte para cámara. Históricamente, las dos áreas en las que las aplicaciones móviles se han esforzado para mantenerse al día con sus homólogos de escritorio son las de gráficos/soporte físico y métodos de almacenamiento de datos. Android trata el desafío de los gráficos con soporte incorporado para gráficos en 2D y 3D, incluida la biblioteca OpenGL. La carga de almacenamiento de datos se facilita porque la plataforma Android incluye la conocida base de datos de código abierto SQLite. La Figura 1 muestra una vista simplificada de las capas del software para Android.

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! ;;!

Figura 10 Relacion con kernel librerias y demas elementos Como mencionamos, Android se ejecuta encima del kernel Linux. Las aplicaciones Android se encuentran escritas en el lenguaje de programación Java y se ejecutan dentro de una máquina virtual (VM). Es importante tener en cuenta que la VM no es una JVM como se podría esperar, pero es la Dalvik Virtual Machine, una tecnología de código abierto. Cada aplicación Android se ejecuta dentro de una instancia de la Dalvik VM, que a su vez permanece dentro de un proceso gestionado por el kernel Linux, como se muestra a continuación.

Figura 11 Jerarquia de aplicación Una aplicación Android que consiste en una o más de las siguientes clasificaciones: Una aplicación que tiene una UI visible se implementa con una actividad. Cuando un usuario selecciona una aplicación desde la pantalla de inicio o el iniciador de aplicación, se inicia una actividad. Se debería usar un servicio para cualquier aplicación que necesite persistir por mucho tiempo, como por ejemplo un supervisor de red o una aplicación de comprobación de actualización.


78

Es posible considerar los proveedores de contenido como un servidor de base de datos. El trabajo de un proveedor de contenido es gestionar el acceso a los datos persistentes, como por ejemplo una base de datos SQLite. Si su aplicación es muy simple, usted no debe crear necesariamente un proveedor de contenido. Si está desarrollando una aplicación más grande o una que ponga a disposición los datos para múltiples actividades o aplicaciones, un proveedor de contenido es el medio para acceder a sus datos. Se puede lanzar una aplicación Android para procesar un elemento de datos o para responder a un evento, como por ejemplo la recepción de un mensaje de texto. Una aplicación Android, junto con un archivo llamado AndroidManifest.xml, se despliega para un dispositivo. AndroidManifest.xml contiene la información de configuración necesaria para instalarlo adecuadamente en el dispositivo. Incluye los nombres de clases requeridos y los tipos de eventos que la aplicación puede procesar y los permisos requeridos que la aplicación necesita para ejecutarse. A modo de ilustración, si una aplicación requiere de acceso a la red — para descargar un archivo, por ejemplo — este permiso debe estar mencionado explícitamente en el archivo manifiesto. Muchas aplicaciones pueden tener este permiso específico habilitado. Tal seguridad declarativa ayuda a reducir las probabilidades de que una aplicación maliciosa pueda causar daño en su dispositivo. Conclusiones El prototipo cumplió con las expectativas y un poco más. Se esperaba un control general mediante Android y una página web pero se le implemento un plus incluyéndole una segundo control mediante bluetooth lo cual facilita al usuario en control en caso de no haber red disponible o algún fallo en la red, sin embargo para cualquiera de los dos casos, ya sea en una página web o una aplicación Android vía bluetooth estos funcionan en un para un modelo representativo y si el prototipo aspira a crecer deberá implementarse una control de usuarios para restringir el acceso a las personas que tengan la aplicación o conozcan la página web, para que de esa manera la persona el usuario pueda acceder desde cualquier dispositivo móvil u ordenador y no tenga riesgo que otra persona invada su seguridad. El sistema eléctrico funciona correctamente, sin embargo el implementar este sistema en un hogar o empresa implica una conexión organizada desde la Raspberry Pi hasta cada toma de corriente y electrodoméstico además es importante considerar que las conexiones no deben ser muy largas desde la Raspberry Pi a cada elemento, pues el voltaje se pierde con la resistencia relativa del cable, para esto se podrían usar Arduino conectados a la Raspberry Pi y así duplicar o triplicar el alcance. El hacer este prototipo comercial implicaría unos ajustes en la estructura del hogar de manera superficial y tomando todo esto en cuenta el costo de la Raspberry Pi, posibles Arduino fuentes de energía u otros pudiera ascender a 1500 pesos mexicanos o más implementar esto. Pensando que se pudiera vender el producto completo a cuando menos unos 5,000 por mano de obra Los programas desarrollados en Python son una manera eficiente de controlar la Raspberry Pi y funcionan apropiadamente, fue muy provechoso el enriquecerse de esta nueva manera de programar, más sencilla y con comandos nuevos pero muy prácticos. El potencial de Python sobre la Raspberry Pi es muy grande pues se pueden acceder a cámaras, archivos, otros sistemas incrustados y mucho más, para un desarrollo más complejo y completo de un proyecto como este


79

se puede hacer una conexión a Arduino y hacer un control más complejo y sofisticado de todos los aparatos eléctricos del hogar La aplicación fue una de las partes más enriquecedoras pues se logró hacer la conexión vía bluetooth para enviar y recibir datos del sistema. Esto implico otro trabajo aprendizaje en cuanto a programación en java y la implementación de cosas nuevas como los hilos de la conexión, para mejoras posteriores se podrían implementar controles más completos e intuitivos. Referencias

o Añez, J. (30 de 05 de 2011). http://jamserv.blogspot.mx/. Obtenido de http://jamserv.blogspot.mx/: http://jamserv.blogspot.mx/2011/05/pruebas-de-sistemas-informaticos.html

o H, M.-L. (17 de 06 de 2014). software.intel.com. Obtenido de software.intel.com: https://software.intel.com/es-es/android/articles/building-dynamic-ui-for-android-devices

o Melo, C., Minhondo, J., Scanziani, S., & Sucoff, A. (Mayo de 2006). Fing.edu.uy. Recuperado el 28 de Junio de 2017, http://www.fing.edu.uy/inco/cursos/gestsoft/Presentaciones/Retrabajo%20-%20G11/Retrabajo_Grupo11.doc

o Perez, M. (23 de 07 de 201). perezmartin.es. Obtenido de perezmartin.es: https://perezmartin.es/tema-1-introduccion-a-la-programacion-web/

o Rodríguez, F. T. (2014). INTRODUCCIÓN A LAS PRUEBAS DE SISTEMAS DE INFORMACION. En F. T. Rodríguez, Montevideo, Uruguay: Abstracta.

o Sphinx. (02 de 10 de 2014). http://docs.python.org.ar/. Obtenido de http://docs.python.org.ar/: http://docs.python.org.ar/tutorial/3/real-index.html

o Sistemas Embebidos | Plintec Ltda.", 2016 o Curso “Sistemas Embebidos con Arduino” | Palmera blog. (2016). Palmera blog.

Retrieved 26 agosto 2017, from http://www.pablogindel.com/2015/11/curso-sistemas-embebidos-con-arduino/

o Guía del Arduinomaníaco: todo lo que necesitas saber sobre Arduino. Xataka.com. Retrieved 26 agosto 2017, from http://www.xataka.com/especiales/guia-del-arduinomaniaco-todo-lo-que-necesitas-saber-sobre-arduino

o Doutel, F. (2015). Probamos la nueva Raspberry Pi 2: A fondo. Xatakahome.com. Retrieved 26 agosto 2017, from http://www.xatakahome.com/trucos-y-bricolaje-smart/probamos-la-nueva-raspberry-pi-2-a-fondo


80

Aplicación Móvil De Apoyo En Terapia De Lenguaje Para Pacientes Con Capacidades Diferentes

Juana García Seañez

Leonardo Nevárez Chávez Marisela Caldera Franco

Gregorio Ronquillo Máynez

Instituto Tecnológico de Chihuahua II, Maestría en Sistemas Computacionales Av. De las Industrias No.11101 Complejo Industrial Chihuahua, Chihuahua, Chih. Mex. Correos electrónicos: [email protected], [email protected], [email protected], [email protected] Resumen Aplicación móvil de apoyo en terapia de lenguaje para pacientes con capacidades diferentes. El objetivo es propiciar el uso de la tecnología asistida para la comunicación, reducir la ansiedad del paciente por comunicarse ofreciendo un espacio más amplio para la comunicación y favorecer la personalización del aprendizaje de tal manera que el paciente pueda recibir la información en función de sus necesidades y ritmo de aprendizaje. Se eligió el método experimental y descriptivo con el que se pretende dar forma al diseño de manera que muestre si los pacientes presentan mejoría significativa durante el proceso de rehabilitación del habla y del lenguaje al incluir el uso del software alternativo como apoyo en la terapia de lenguaje del paciente. Como contribución se pretende integrar el uso del software como soporte al proceso de la terapia de rehabilitación del habla y del lenguaje; ofrecer un software alternativo que contenga la función básica del comunicador personal la cual es la comunicación, esto para ser utilizado por parte de los pacientes del CRIT (Centro de Rehabilitación Infantil Teletón) en la ciudad de Chihuahua, Chihuahua. Palabras clave: software, alternativo, comunicador, personalización. Abstract Mobile application to support handycap patients in language therapy. The objective is to promote the use of technology for communication, reduce the anxiety of the patient to communicate by offering a wider space for communication and favor the personalization of learning in such a way that the patient can recive information according to their needs And learning pace. We chose the experimental and descriptive method with which it is intended to shape the design in a way that shows if the patients present significant improvement during the process of speech and language rehabilitation by including the use of alternative software as support in language therapy Of the patient. As contribution is intended to integrate the use of software as a support to the process of rehabilitation therapy speech and language, To offer an alternative software that contains the basic function of the personal communicator which is the communication, this to be used by the patients of the CRIT (Teletón Infantile Rehabilitation Center) in the city of Chihuahua, Chihuahua. Keywords: software, alternative, communicator, customization.


81

Introducción El Centro de Rehabilitación Infantil Teletón actualmente atiende a pacientes que padecen cierto tipo de padecimiento, para esto, el diagnostico, así como las terapias son a través de una valoración palpable, juegos de mesa y pictogramas, con el fin de promover la estimulación del habla, aunque a veces no resulte significativo el avance dentro del periodo de atención asignado para él (terapias individuales). El CRIT (Centro de Rehabilitación Infantil Teletón) cuenta con la mejor disposición para contribuir al desarrollo de un software que permita establecer la comunicación básica para los niños con alteraciones del habla, de acuerdo con sus medios, integrando a sus terapias un software que promueva la estimulación del habla. La rehabilitación del paciente es lenta debido a la diversidad de padecimientos, tales como: disartria, ataxia, dispraxia, fisuras o lesiones de partes óseas musculares o deficiencia auditiva en los pacientes, mismos que pueden solo contar con un solo padecimiento o más de uno según sea el caso en específico, aquí se tratara directamente con aquellos pacientes que no logran gesticular adecuadamente, por ende, su vocabulario es pobre. La información resultante de las terapias de rehabilitación es muy importante para un diseño adecuado del software, por ende, la relación con los profesionales involucrados es de suma importancia para definir los criterios necesarios y así estimular la comunicación básica en el paciente con alteraciones del habla. El software a desarrollar pretende contribuir en la mejora de la calidad de vida del paciente, así como el de incrementar poco a poco su autonomía personal y de esta manera contar cada vez más con un mayor dominio sobre su entorno, haciéndolo sentir cada vez más parte de este, además el sugerir acciones a realizar de acuerdo a sus necesidades inmediatas como son: comer, caminar, dormir, etc. Durante el proceso de rehabilitación del paciente, se interactúa con él a través de dinámicas como asociación de conceptos o de noción espacial mismas que permiten evaluar el avance, se identifican las mejoras presentadas en el paciente o bien se determina un posible retroceso, dicha evaluación determinara si el paciente uso el software de manera adecuada y por cuanto tiempo. El software ofrecerá el poder trabajar con pictogramas, es decir conjunto de imágenes que definan un concepto o acción específica, los pictogramas son la base en el desarrollo de la comunicación, cada imagen o símbolo intenta representar su entorno y necesidades primarias o básicas (familia, terapeuta, comer, descansar, etc.) La simbología está conformada por símbolos fácil de entender, es decir no será necesario que se incluya el nombre de la acción que se desea realizar y de incluirse, será precisa y clara. La acción que contendrá será de comunicación. Para este caso se considera a e-Mintza como punto de partida para el desarrollo del prototipo del software “UNE” por tener en común el manejo de los pictogramas, e-Mintza es un sistema personalizable y dinámico de comunicación aumentativa y alternativa pero dirigido a personas con autismo o con barreras de comunicación oral o escrita. Funciona sobre diferentes dispositivos táctiles y no táctiles. Este software contiene una base de datos y específicamente maneja una simbología muy de acuerdo con la región en donde se implementó las primeras veces, lo cual limita el desarrollo de la comunicación al incluir simbología típica de la región. e-Mintza: se conforma como un tablero de comunicación con varias categorías básicas. Al pulsar sobre cada categoría se abre una nueva pantalla en la que se presentan una serie de pictogramas asociados a un sonido, de forma que al pulsar en cada pictograma la voz envía el mensaje directo asociado, que se ubica en la “pizarra” para formar una frase.


82

Herramienta de autor: desde la que, el tutor (familiar, terapeuta o similar) o el mismo usuario, en su caso, podrán personalizar e-Mintza y diseñar un comunicador adaptado a las necesidades específicas de cada usuario. Se pueden añadir o editar en cada categoría, de forma sencilla, nuevos pictogramas, fotografías, sonidos o videos. Cada actualización que se realice desde la herramienta de autor se verá automáticamente reflejada en la aplicación e-Mintza. Surge en colaboración entre la fundación Orange y la fundación Dr. Carlos Elosegui de Policlínica Gipuzkoa, su desarrollo técnico fue realizado por la empresa Nesplora, parte de los pictogramas utilizados son del portal aragonés de pictogramas y recursos gráficos (ARASAAC) Según Torres Cruz C.A. (2015). Objetivo general de UNE Desarrollar un software aumentativo y alternativo de bajo costo para personas con alteraciones del habla con edad de 6 a 18 años, que ayude a la educación inclusiva de pacientes con determinada discapacidad, al facilitar la comunicación funcional básica, La comunicación es un fenómeno que surge de lo más profundo de la naturaleza humana, en su dimensión personal y social. Aún más, es el vínculo de subsistencia de los grupos y comunidades según Niño Rojas (1994). Al hacer uso de imágenes y sonido; Fortaleciendo el desarrollo de las habilidades de comunicación y el sentido de pertenencia y así lograr interactuar con el medio que los rodea, a través del uso de escenarios (plantillas) personalizadas que fomente la adaptación a su entorno de una manera más sencilla y familiar. Objetivos específicos de UNE: a) Favorecer la personalización del aprendizaje de tal manera que el paciente pueda recibir la información en función de sus necesidades y su ritmo de aprendizaje. b) Contribuir a mejorar la calidad de vida del paciente y de sus familias al incidir en un desarrollo positivo de la comunicación interpersonal. c) Reducir la ansiedad del paciente por comunicarse, ofreciendo una alternativa de comunicación basada en imágenes para relacionarse con su entorno. Diseño descriptivo: Ningún paciente había hecho uso anteriormente de una aplicación móvil como alternativa en el proceso del habla, solo se contaba con usuarios que dispusieran de dispositivos móviles, la selección de los pacientes se hizo en común acuerdo con los padres de familia en todo momento se mantuvo una relación estrecha con el tutor o padre de familia misma que servía como retroalimentación en las mejoras del software UNE.


83

Diseño experimental: Se considero a un conjunto de 8 personas (grupo experimental) para su aplicación, el registro de su progreso se hizo por medio de cuestionarios mismos que fueron llenados por la persona responsable del paciente en este caso el tutor, madre/padre de familia. Llama la atención el hecho de que los niños y niñas centren su mirada del conflicto en situaciones directamente relacionadas con la comunicación, lo que además trasciende a los espacios familiares y sociales según Osorio (2006). Aspectos Técnicos: El software UNE para su ejecución hace uso de los lenguajes HTML y Javascript, ofrece la gestión de perfiles de usuario, permitiendo el definir a los dos diferentes tipos de usuario (administrador y usuario) con diferentes privilegios. Su plataforma resultante es producto de un diseño de productos adaptados, Design for All mismo que establece un planteamiento más genérico debido al uso de los términos para definir el campo de actuación de la atención tecnológica a las personas con discapacidad según Alcantud, F. y Soto, F.J. (coords.) (2003) Categorías del software: Usuario.- Usuarios experimentales con cierto tipo de discapacidad intelectual del Centro de Rehabilitación Infantil Teletón como puede ser: dispraxia espástica, parálisis cerebral ateto Sica, agenesia del cuerpo calloso, síndrome de Tooch, espectro facioauriculo vertebral, leucododistrofia, todos ellos atendidos directamente en la clínicas A y B terapia del lenguaje, su participación fue activa en el programa de software UNE, haciendo uso de los dispositivos con los que cada paciente tiene a la mano ejemplo: Tablet o laptop, de esta manera se hace uso de su experiencia en el dispositivo mismo que contribuye a una fácil adaptación en el manejo del software UNE. Administrador.- Es la persona que monitorea el uso del software UNE y capacita a la persona encargada del paciente, resuelve todo tipo de dudas relacionadas con el funcionamiento del software además de validar la información del paciente, datos generales y si es un paciente activo en el Centro de Rehabilitación Infantil Teletón, o si está próximo a ser dado de alta, por lo tanto tiene acceso al menú de configuración en el programa, el administrador como el usuario cuenta con su propia contraseña para acceder al software UNE. Interfaz del programa La selección de imágenes que conforman al conjunto de imágenes por usuario es en su mayoría personalizada, principalmente aquellas imágenes que tienen relación directa con su entorno, sus familiares, alimentos, objetos, etc. incluye también imágenes en común, con la finalidad de contribuir a un aprendizaje básico de su entorno, como lo son: números arábigos, romanos, colores básicos y ciertos animales. Para acceder al conjunto de imágenes de cada usuario aparecerá en la pantalla un menú básico que solicita el número de carnet propiamente asignado por el Centro de Rehabilitación Infantil Teletón, el carnet hace referencia a los datos del usuario, valida el número de carnet y carga las imágenes correspondientes al usuario, ya una vez que despliega las imágenes, clasifica las imágenes: Alimentos, Personas, Objetos, Aprendizaje (animales, colores y números) a la vez despliega la cuadricula en la cual van a ser insertadas las imágenes (arrastrar y soltar) dicha


84

plantilla ya tiene definido el tamaño 4 x 4 no necesariamente se deberá hacer uso del total de espacios en la plantilla para generar un pictograma, aquí el tamaño es recomendado por el terapeuta según el avance de cada paciente Una vez asignado las imágenes en la plantilla deberá asignarse un nombre al pictograma para ser guardado y por ultimo para llamar al pictograma creado aparecerá una pantalla que solicite el número de carnet así como el nombre asignado al pictograma, procede a la verificación del pictograma solicitado para el despliegue del pictograma en pantalla. Ya una vez mostrado el pictograma en pantalla el usuario al hacer click sobre la imagen genera sonido previamente asignado a la imagen según sea el caso. Aquí se introduce número de carnet del usuario se da aceptar para validar la correspondencia de imágenes asociadas a ese carnet, como se muestra en la figura 1.

Figura 1. Captura de número de carnet 1912 Una vez que se hizo la validación del carnet se continua con el llenado de la cuadricula, según se desee, las imágenes son desplegadas por categoría en este caso fue para la categoría de personas, se eligen las necesarias a través de arrastrar y soltar imagen en el espacio elegido por el usuario, por ultimo para guardar el pictograma debe asignarse un nombre, como se muestra en la figura 2.


85

Figura 2. Pantalla de creación de nuevo pictograma. Para llamar al pictograma previamente guardado se deberá introducir el número de pictograma, así como el nombre asignado al pictograma como se muestra en la figura 3.

Figura 3. Pantalla para mostrar los pictogramas agregados. Para mostrar el pictograma en pantalla se oprime “Mostrar” y desplegara las imágenes asignadas al pictograma así como las opciones de girar a la izquierda, a la derecha o 360 grados según se decida por el usuario esta función elegida se activara al momento de dar clic sobre la imagen al igual la reproducción de sonido, como se muestra en la figura 4.


86

Figura 4. Pantalla final del usuario. Resultados Para el proyecto fue usado el diseño experimental es decir las personas fueron seleccionadas de acuerdo con sus habilidades cognitivas se hizo de la experiencia de los usuarios para el manejo de los dispositivos electrónicos, no presentaron inconveniente alguno, hubo entusiasmo por manejar imágenes conocidas por el usuario así como por el efecto reproducido en cada una de estas. Se elimino la barrera del desconocimiento en cuanto al uso de una aplicación que sirviera como apoyo en la terapia de lenguaje, se puede asumir un incremento en el uso del software UNE, además de una manifestación notaria por parte del paciente en su estado de ánimo. Primeras conclusiones Hoy en día la escasa cultura sobre la inclusión de personas con capacidades diferentes recae en el desuso de aplicaciones de comunicación existentes, la mayoría de las veces no se utiliza solo por el desconocimiento del manejo y alcance de la aplicación pues algunas de estas aplicaciones no contienen un manejo intuitivo de la aplicación además de llegar a ser complicado el proceso de descarga de la aplicación en el dispositivo móvil.


87

La simbología manejada en los pictogramas propios de cada aplicación resulta para el usuario un tanto confusa por el hecho de nombrar a las imágenes con nombre diferente, aunque el significado sea el mismo. Al no contar de inicio con una aplicación móvil que sirviera como apoyo en la terapia de lenguaje se optó por usuarios que contaran con un dispositivo electrónico o que contaran con nociones mínimas requeridas para el manejo del dispositivo. La actitud desde un principio fue grata y conforme se hacía un mayor uso del software UNE fue más notorio el interés por interactuar ellos directamente con las personas a su alrededor. La comunicación es un intercambio de sentidos, o sea de interpretaciones de los hechos que pasan cotidianamente en la vida social” según Berlo (Lenguaje y comunicación: 2000: 89). Agradecimientos Al CRIT por facilitarme sus instalaciones y tiempo para llevar a cabo mi tesis y CONACYT por becarme como alumna de tiempo completo para poder llevar a cabo mi tesis de maestría. Referencia Bibliográfica: [1] Alcantud, F. y Soto, F.J. (coords.) (2003) Tecnologías de ayuda en personas con trastornos de comunicación. Nau Llibres. Valencia. [2] Berlo, D. (2002). El proceso de la comunicación. Introducción a la teoría y la práctica. Buenos Aires: Editorial Ateneo. [3] Osorio, C. E., & Munera, M (2006). Lenguaje y los códigos comunicativos que detrás de él circulan. [4] Moreno, J.M., Montero, P.J. y García-Baamonde, M.E. (2004) Intervención Educativa en Parálisis Cerebral. Actividades para la mejora de la expresión oral. Consejería de Educación, Ciencia y Tecnología. Junta de Extremadura. http://www.scribd.com/doc/16419608/ Intervencion-educativa-en-paralisiscerebral [5] Lloria, M. et al. (2005) Sicla 2.0 Sistema de comunicación para lenguajes aumentativos. Revista Comunicación y Pedagogía, nº 205 [6] Salazar de Nair (2001) “Comunicación Aumentativa y Alternativa”. Universidad Pedagógica de Colombia [7] Basil,C, SORO-CAMATS,E. (1998) Sistema de signos y ayudas técnicas para la Comunicación y la escritura. Principios teóricos y aplicaciones. Barcelona. Ed. Masson. [8] Niño Rojas (1994) Metodología de la investigación por escritor colombiano V.M. Niño Rojas by ... de comunicación y del lenguaje (Ecoe, 1985, 1994). [9] Torres Cruz, C. A. (2015). Software de apoyo a procesos terapéuticos al desarrollo del nivel de atención, estilo cognitivo y autocontrol en niños en condición asperger a través del uso del Kinect.


88

Software para la estimulación visual de niños con baja visión.

Ing. Rosalba López Mendoza [email protected]

Dr. Alberto Camacho Ríos [email protected]

M.C Leonardo Nevárez Chávez [email protected]

Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico de Chihuahua II

Av. de las Industrias 11101, Complejo Industrial Chihuahua, México

Temática general: Educación.

Resumen La actualidad refiere una era donde el uso de las Tecnologías de la Información es cada vez más común en diferentes áreas. La inclusión de estos medios en el proceso de enseñanza–aprendizaje les convierte en valiosos materiales de estudio. La discapacidad visual en los niños tiene un gran impacto en su educación ya que su aprendizaje puede verse retrasado e impedir adquirir las habilidades necesarias para llevar una vida plena. Contar con un software diseñado especialmente para el aprendizaje y la estimulación visual de niños con deficiencias visuales, puede servir de gran apoyo en su rehabilitación y de esta manera propiciar una más rápida adaptación a la vida diaria. Palabras clave: Estimulación visual, Educación, Tecnologías de la Información, Aprendizaje. Abstract The current situation refers to an era where the use of Information Technology is increasingly common in different areas. The inclusion of these means in the teaching-learning process makes them valuable study materials. Visual impairment in children has a major impact on their education because their learning may be delayed and prevent them from acquiring the skills needed to lead a full life. Having software specially designed for the learning and visual stimulation of visually impaired children, can be a great support in their rehabilitation and, in this way, promote a faster adaptation to daily life. Key words: Visual stimulation, Education, Information Technology, Learning. Introducción Según la Organización Mundial de la Salud (OMS) en el planeta hay aproximadamente 285 millones de personas con discapacidad visual, de las cuales 39 millones son determinantemente ciegas y 246 millones presentan baja visión. Aproximadamente un 90% de la carga mundial de discapacidad visual se concentra en los países de ingresos bajos. El 82% de las personas que padecen ceguera tienen 50 años o más.


89

En general, los errores de refracción no corregidos constituyen la causa más importante de discapacidad visual, no obstante, en los países de ingresos medios y bajos las cataratas siguen siendo la principal causa de ceguera. El número de personas con discapacidades visuales atribuibles a enfermedades infecciosas ha disminuido considerablemente en los últimos 20 años. Incluso el 80% del total mundial de casos de discapacidad visual se pueden evitar o curar. La misma OMS, estima que el número de niños con discapacidad visual asciende a 19 millones, de los cuales 12 millones la padecen debido a errores de refracción, fácilmente diagnosticables y corregibles. Unos 1.4 millones de menores de 15 años sufren ceguera irreversible y necesitan intervenciones de rehabilitación visual para su pleno desarrollo psicológico y personal (OMS, 2016). Para un niño con visión normal, pasar por las etapas evolutivas que se producen mientras aprende a ver es relativamente fácil, pero un déficit visual grave inhibe este proceso, ya que el desarrollo de las estructuras visuales, de la función de la retina, de las vías ópticas y/o del área cortical, se ve gravemente comprometido, lo que repercute en un limitado bagaje de experiencias visuales por la incapacidad para recoger información incidentalmente a través de la vista. Por lo tanto, para un niño con baja visión las oportunidades de aprendizaje que se le proporcionen son fundamentales, y requieren un conjunto de acciones específicas dirigidas, por ejemplo:

• Debe recibir una estimulación visual lo más temprana posible que potencie sus experiencias visuales y su maduración general.

• En su entorno familiar y social, se ha de entender y aceptar la naturaleza de sus dificultades, cuyas respuestas visuales, aunque no son ciegos, no son las que manifiestan los niños con visión normal.

Al mismo tiempo, los niños con baja visión presentan una serie de características específicas y permanentes que siempre se deben tomar en cuenta.

• Las dificultades visuales reducen el aspecto globalizador de la visión. La percepción de los objetos se produce de una manera analítica, lo que produce un ritmo más lento del aprendizaje.

• Dificultades para imitar conductas, gestos y juegos observados visualmente, por lo que siempre necesitará una atención personalizada que le ayude a entender lo que pasa a su alrededor, para ser capaz de asimilarlo y reproducirlo.

• Su autoimagen puede estar alterada como consecuencia de las frustraciones que recibe al darse cuenta de que no reacciona como los demás. Se pondrá especial atención tanto en reforzar esta autoimagen como en mitigar los miedos que, con frecuencia, presenta ante situaciones aparentemente normales para sus iguales.

• Mayor fatiga a la hora de realizar sus actividades por el mayor esfuerzo que debe hacer ante cualquier tarea visual.

Como consecuencia de sus dificultades para la visión de lejos, hay una menor información del medio que le rodea, tanto en calidad como en cantidad.


90

También ocurre una hiperactividad exagerada, si no se ha enseñado al niño, desde etapas tempranas, a fijar y mantener su atención en juegos y juguetes de su entorno habitual o en las actividades que realicemos con él. Por estimulación visual entendemos la serie ordenada de experiencias visuales, según la edad y maduración del niño, encaminadas a que su desarrollo visual se aproxime al considerado como normal. La estimulación visual, tiene como objetivo mejorar el funcionamiento de los niños con baja visión, es decir, aquellos que tienen una reducción de su agudeza o una pérdida del campo visual, debido a una patología ocular o cerebral congénita o adquirida, y que ni siquiera con correcciones ópticas pueden llegar a alcanzar una visión normalizada (García, 2012). Como parte de planteamiento del problema en el Centro de Estudios para Invidentes, A.C. (CEIAC), es un centro de apoyo para personas ciegas y con baja visión que nace en la ciudad de Chihuahua, Chih., durante el año de 1995 como asociación civil, para intentar resolver la problemática que enfrentan las personas con algún impedimento visual. Inicia atendiendo a dos jóvenes ciegas que no habían concluido la educación primaria y enfrentaban el reto de continuar sus estudios en el sistema regular. Hoy estas primeras usuarias son madres de familia y laboran en empresas de la entidad. En este momento son más de 600 personas con discapacidad visual al año, las que reciben los servicios del CEIAC en el Estado de Chihuahua. En el CEIAC se brinda a las personas ciegas y débiles visuales las habilidades y el apoyo para desarrollar al máximo su potencial humano, rompiendo con los esquemas tradicionales de la educación especial y buscando su integración plena a la realidad del aquellos que ven sin esa dificultad. En el CEIAC se tiene la necesidad de contar con un software que sirva de apoyo para dar terapia de estimulación visual a los niños de hasta 7 años de edad, este software deberá manejar diferentes figuras, animaciones, colores y deberá contar con un control que permita aumentar o disminuir la velocidad con la que se despliegan las animaciones en la aplicación, esto es con el fin de poder personalizar los ejercicios que va a tomar el niño según la necesidad o el padecimiento con que cuente. El objetivo de este proyecto es desarrollar un software que sirva de apoyo en la terapia de estimulación visual de los niños con baja visión con el fin de mejorar su agudeza visual además de servir como una herramienta de apoyo a los terapeutas del CEIAC quienes utilizaran la aplicación con los niños de baja visión. Desarrollo


91

El concepto de discapacidad visual legalmente incluye los términos de ceguera y deficiencia visual de toda persona cuya visión en ambos ojos presenta al menos una de las siguientes condiciones: baja agudeza visual, campo visual disminuido e incapacidad para distinguir la intensidad luminosa. Para determinar la capacidad de visión de las personas es necesario realizar el diagnóstico oftalmológico a través de tres aspectos:

1. La agudeza visual es la capacidad para distinguir los objetos con nitidez a determinada distancia. La deficiencia se da cuando una persona no alcanza la unidad.

2. Normal de agudeza visual (diez décimos o el conocido 20/200) y/o agudeza visual igual o

inferior a 0’1 (1/10 de la escala Wecker) obtenida con la mejor corrección óptica posible.

3. El campo visual es la porción del espacio que alcanza a percibir una persona. La deficiencia se da cuando el CV se encuentra disminuido a 10° o menos. El campo visual de una persona con visión normal es de: *180°en el campo visual horizontal en ambos ojos.

La capacidad para distinguir la intensidad luminosa es la sensibilidad hacia los cambios de luz y la transformación de estos en impulsos eléctricos. Desde el punto de vista educacional se utiliza la siguiente clasificación: Ciegos: Personas que presentan una ausencia total de percepción visual y/o aquellas que, percibiendo o no luz, color y movimiento, no logran definir qué es o de dónde proviene y no pueden usar papel y lápiz para la comunicación escrita. Débiles visuales: Aquellos sujetos cuyos restos visuales (remanente visual) les permiten usar papel y lápiz para la comunicación escrita. Débiles visuales profundos: Son los que poseen una visión útil para realizar actividades de la vida diaria pero tienen que utilizar en la escuela técnica propias de los ciegos. Deficiencias visuales: a) Pérdida de agudeza: Se presenta en aquella persona cuya capacidad visual para identificar visualmente detalles está seriamente disminuida. b) Pérdida de campo: La persona no percibe la realidad con la totalidad de su campo visual. Características específicas de la discapacidad visual. Baja Visión (Débil visual) Realidad muy heterogénea en la que pesan los siguientes factores: - Agudeza visual deformada. - La distinción de colores y/o contraste.


92

- Presencia de nistagmos (temblor neurológico del ojo). - Fotofobia (intolerancia a la luz). - Visión binocular o monocular. - Campo visual corto. - La situación visual es estable o progresiva. - Dificultad para realizar un análisis de sombras, contornos, colores y movimientos. - Distorsiones de la percepción que conduce a una interpretación errónea de la realidad. - Dificultades en la atención e hiperactividad. - Autoimagen alterada. - Dificultades para imitar conductas, gestos y juegos. - Presencia de miedos. - El rendimiento en las tareas visuales de las personas con debilidad visual depende de la concepción que tienen de sí mismas, ya que no son ciegas ni videntes, y en la mayoría de los casos no puede determinar exactamente cuánto ven, mucho menos lo que no ven, ni explicarlo a los demás. No tienen un parámetro para comparar su capacidad visual con la normalidad. - Los anteojos o lentes de contacto pueden mejorar el rendimiento de las personas con baja visión, pero no bastan para hacer que vean normalmente. - Una persona puede funcionar visualmente para algunas tareas y para otras no. - En ocasiones el resto visual no representa una ventaja si no todo lo contrario, puesto que no ve lo suficiente para manejarse como vidente y no maneja los instrumentos de los que podría beneficiarse una persona ciega rehabilitada. Esta situación implica un grado de tensión extra tanto física como psíquica lo cual puede generar otras patologías. La introducción de la informática en la vida general de las personas y en particular en el ámbito educativo supone en la mayoría de los casos una mayor facilidad en el acceso a la información, servicios y también, en el ámbito escolar, conocimientos. Sin embargo, supondrá también un riesgo de exclusión si la persona no puede acceder a la computadora. Es fácil suponer la gran dificultad a la que se enfrenta la persona ciega y con baja visión para precisamente poder acceder a un medio donde la información se manifiesta fundamentalmente de forma gráfica y visual. Afortunadamente, se ha desarrollado todo un campo de investigación y trabajo en torno a la consecución de la accesibilidad por parte de los discapacitados visuales. Todos aquellos dispositivos y programas, hardware y software, específicamente diseñados para hacer accesible a los ciegos la tecnología de la información se denominan «tiflotecnología». La tiflotecnología fundamenta el trabajo de investigación y desarrollo en recursos que facilitan el acceso de las personas ciegas y deficientes visuales a la computadora, así como de aquellos dispositivos y sistemas autónomos con sus utilidades propias y específicamente desarrolladas para personas ciegas y deficientes visuales. Los ordenadores utilizados por las personas con discapacidad visual no son especiales sino que son los usados por aquellos que no padezcan ningún tipo de discapacidad, lo que sí son específicos son los periféricos que se instalan en ellos para que los débiles visuales puedan acceder a la información. Estos sistemas de acceso son diferentes dependiendo de que el usuario posea o no un resto visual aprovechable, ya que esto implicará que el sistema de acceso sea visual, táctil o parlante. Primeras Conclusiones


93

Para el desarrollo del software, se utilizaron las metodologías de desarrollo Incremental e iterativo, debido a que con estas últimas se pueden hacer modificaciones o actualizaciones del software y en cada iteración o nueva versión se aumenta su funcionalidad e ir mejorando la calidad respecto a la anterior versión del software, permitiendo que el usuario vaya de la mano con el proyecto durante la realización y de esta manera proporcionarle un resultado óptimo. Con estos modelos de desarrollo, con cada iteración se generará un prototipo cada vez mejor, la ventaja de los prototipos es que se pueden tener guardados por si en determinado momento se desea volver atrás, pues a diferencia del modelo de cascada se puede retroceder cuando se requiera y los prototipos se pueden volver a utilizar una y otra vez. Herramientas, lenguajes y tecnologías que se emplearan en el desarrollo del software Para la elaboración y diseño del software se utilizó el IDE NetBeans ya que permite la creación de archivos HTML5 y CSS además que se puede usar javaScript donde se pueden crear efectos atractivos y dinámicos en las aplicaciones web. Se utilizaran algunas API’s que incorpora HTML5 las cuales permiten generar y trabajar con gráficos en la pantalla, crear animaciones o manipular imágenes y videos, esto es muy útil para el software que se desarrollará ya que la aplicación requiere manejo de imágenes y animaciones en los ejercicios de estimulación visual para los niños con deficiencias visuales del CEIAC. En la figura 1 se muestra el menú principal del software donde el usuario puede elegir entre varias opciones, entre las cuales se pueden encontrar la introducción, registrar al paciente, consultar paciente, modificar paciente y la opción de iniciar, al seleccionar esta última, no manda directamente a la interfaz de los ejercicios que se van a utilizar con los niños de baja visión. Figura 1. Pantalla del menú principal del software.

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! =8!

En la figura 2 podemos ver la interfaz donde se pueden configurar los ejercicios que van a servir para la estimulación visual de los niños, por ejemplo se puede configurar el color del fondo de la animación, la velocidad, la imagen. Figura 2. Pantalla de la interfaz de los ejercicios. Agradecimientos Se agradece ampliamente al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por el patrocinio dado para la realización del proyecto de tesis “Software para la estimulación visual de niños con baja visión”, así como también al Tecnológico Nacional de México, a la División de estudios de Posgrado e Investigación del Instituto Tecnológico de Chihuahua II, por la oportunidad de poder cursar el programa de Maestría en Sistemas Computacionales, a mis profesores y miembros de mi comité tutorial: Dr. Alberto Camacho Ríos, M.C Leonardo Nevárez Chávez por el apoyo otorgado en el proyecto durante este tiempo, así como también al Centro de Estudios para Invidentes A.C (CEIAC) por las atenciones y confianza brindadas a favor de la realización del proyecto de investigación. Referencias

1.! Ceguera y discapacidad visual. (2014). Organización mundial de la salud (OMS). Recuperado de: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs282/es/

2.! Pérez, P. (2015). Integración, Revista sobre discapacidad visual. Organización Nacional de Ciegos (ONCE). Recuperado de: http://www.once.es/new/servicios-especializados-en-discapacidad-visual.

3.! Estimulación visual. Centro Para Ciegos y Baja Visión CEIAC. Recuperado de: http://www.ceiac.org/.

4.! García, C.E. (2012). Guía de atención educativa para estudiantes con discapacidad visual. Instituto de Educación de Aguascalientes.

5.! Educación Inclusiva y Discapacidad. (2014). Recuperado de: https://cemitic.wordpress.com


95

6. Escritorio modalidad educación especial. Recuperado de: http://modalidadespecial.educ.ar/

7. Tiflotecnología, Tiflosoftware. (2016). Centro de Investigación, Desarrollo y Aplicación Tiflotécnica. Recuperado de: http://cidat.once.es

8. Recursos Tecnológicos y software educativo. Centro de Desarrollo de Tecnologías de Inclusión. Recuperado de: http://www.cedeti.cl/recursos-tecnologicos/software-educativo/toquemagico/

9. Nuevo, M. (2016). La estimulación visual infantil. Guíainfantil.com. Recuperado de: http://www.guiainfantil.com/1454/la-estimulacion-visual-infantil.html

10. Sommerville, I. (2011). Ingeniería del software. Pearson Educación. 11. P. Bourque, RE Fairley. (2014). Software Engineering Body of Knowledge. IEEE

Computer Society. Recuperado de: www.swebok.org 12. Tutoriales HTML, CSS3, JavaScript. w3schools. Recuperado de:

http://www.w3schools.com/ 13. Gauchat, J.D. (2012). El gran libro de HTML5, CSS3 y JavaScript.

Marcombo ediciones técnicas.


96

Prototipo: Filtro Natural para recirculación del agua, reutilizando aguas grises de lavado de autos

Tecnológico Nacional de México, Instituto Tecnológico de Delicias Autores. Catedráticos del Departamento, Ingeniería Industrial e Ingeniería en Sistemas Computacionales. Paseo

Tecnológico Km. 3.5, C.P. 33000. Cd. Delicias, Chihuahua, México Teléfonos y Fax: (639)1326500. www.itdelicias.edu.mx

M.A. Olivia Márquez Monárrez [email protected] M.C. Martha Lilia Delgado Martínez, [email protected]

M.C. Mario Abelardo Aguirre Orozco, Candidato al grado de Doctor por la UPNECH. [email protected]

Lic. Jesús José Contreras Martínez, [email protected] Estudiantes: Vanessa Durán Pérez. [email protected]. y Andrea Vásquez Chavira

[email protected] Estudiante FCA de la UACH Olivia Elizabeth Alarcón Márquez [email protected]

Líder del Proyecto M.A. Olivia Márquez Monárrez

INTRODUCCIÓN

Desde la antigüedad ha surgido la necesidad de utilizar agua limpia ya que recurrir a agua en condiciones no salubres genera problemas en la mayoría de los casos, anteriormente el agua era filtrada a través de un ciclo natural el cual se llevaba a cabo en los ríos, lagos o aquellos lugares que le daban un flujo y a su vez una filtración natural a través de piedras, plantas, bacterias entre otros. Con el desarrollo poblacional se dio origen a la demanda y contaminación excesiva del agua, lo cual causo un problema para el ciclo de limpieza que antes ofrecía la naturaleza, puesto que no tiene la capacidad de limpiar todas las cantidades de contaminantes arrojadas a los vertederos.

Y acorde a lo anterior el ser humano se vio en la necesidad de crear filtros que hicieran que el agua contaminada fuera reutilizable y en algunos de los casos potables. Los primeros filtros eran construidos a través de la simulación de los componentes de los ríos en su mayoría piedra, arena, grava y otros compuestos los cuales eran muy poco dañinos para el medio ambiente debido a que los materiales utilizados para su utilización eran naturales.

Asimismo se ha ido tomando conciencia de que el agua que se desperdicia por cabeza no solo es la que el ojo humano observa mientras consume directamente, sino también la que indirectamente se gasta a través de productos básicos y no básicos. Esto hace alusión al concepto que nace en el año 2002 nombrado “huella hídrica” creado por el Dr. Arjen Hoekstra profesor de Gestión del Agua en la Universidad de Twente. Concepción que se enfoca en dar a conocer el desperdicio de agua que resulta de sumar la explotación de agua que existe detrás de los productos que se utilizan diariamente y las actividades cotidianas que hacen uso de este líquido dando como resultado un cálculo de dicho consumo. La “huella hídrica” puede ser aplicada a organizaciones,


97

productos, personas o regiones, con el fin de reflejar el consumo total en cifras y así mismo crear una conciencia en los consumidores.

Un filtro de agua, es un método que puede utilizar elementos naturales poco dañinos o de nula nocividad para limpiar el agua de residuos. El cual sería una opción fuertemente aceptable para reducir los grandes niveles de contaminación y el control a la sobreexplotación de los recursos hídricos. La utilización de dicho invento se ha utilizado desde años arcaicos, y si nos remontamos a la naturaleza se podría decir que comenzó a existir el día que existió la primera gota de agua, ya que los filtros no es más que una manera de simular el ciclo que la naturaleza le daba en tiempos anteriores para llevar a cabo su limpieza, pero como hoy en día la contaminación y la solicitud de esta es tan elevada el humano se vio en la necesidad de crear dicho accesorio para tener un control sobre el manejo de esta. Otra opinión sobre el filtro de agua se puede ver en la siguiente cita donde el autor denota lo que refleja el filtro de agua para él.

Arregocés (2006) considera que:

… un filtro de agua es un dispositivo que trata de mejorar la calidad del agua mediante sistemas que separan y retienen las partículas indeseadas que pueda contener, pero que dejan pasar el líquido. Se trata de una definición general, porque la utilidad práctica de estos dispositivos es muy diversa, así como los distintos modelos. Una persona que desee adquirir un filtro de agua debe de tener en cuenta que la mayoría no purifica el agua sino que simple El agua es un recurso abundante, esencial para la vida, localizado en varias partes del planeta y necesario para las industrias. Cuando se ve transformada por los diferentes usos que se le da recibe un nuevo nombre para poder detectar de donde viene y qué puede contener, por ejemplo en el caso de agua residual.

Así pues, se denomina filtración al proceso de separación de sólidos en suspensión de un líquido mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el pasaje del líquido. Las aplicaciones de los procesos de filtración son muy extensas, encontrándose en muchos ámbitos de la actividad humana, tanto en la vida doméstica como de la industria en general, donde son particularmente importantes aquellos procesos industriales que requieren de las técnicas químicas. (Tratamiento de aguas residuales, 2005)

Una definición que comparte el OEFA (2014), sobre el agua residual cita que:

…Las aguas residuales son aquellas cuyas características originales han sido modificadas por actividades humanas y que por su calidad requieren un tratamiento previo, antes de ser reusadas, vertidas a un cuerpo natural de agua o descargadas al sistema de alcantarillado. (pág. 2)

Lo anterior brinda que las aguas residuales son esas que han pasado por la manipulación del hombre y en las cuales se han dejado residuos de los usos que estás recibieron, dentro de estas el hombre ha creado clasificaciones como las siguientes:


98

• Aguas residuales domésticas: como el nombre lo menciona resultan del agua que llega a los hogares y es expulsada a las alcantarillas o su uso final, normalmente no se les da más de un uso.

• Aguas residuales blancas: Resultan de procedencia de ciclos naturales como la lluvia, riegos a jardines, áreas verdes, parques, limpieza de banquetas, entre otras que su contacto es más limitado a los espacios naturales.

• Aguas residuales agrícolas: Surgen por lo general de zonas rurales las cuales su actividad principal es la agricultura, dentro de estas pueden venir grandes contaminantes químicos derivados de los fertilizantes que se utilizan en los cultivos entre otros productos.

• Aguas residuales industriales: Estas son las que se nos enfocamos y se basan en el agua que arrojan las industrias después de utilizarla, por lo general son las más contaminadas y las menos aprovechadas, sus principales contaminantes son grasas, químicos, detergentes, desechos humanos, sustancias farmacéuticas, entre otras cosas que las manufacturas arrojan en el agua después de ser utilizada.

De lo anterior se desprende la necesidad de crear un filtro sustentable para contribuir al ahorro de este recurso escaso: el agua.

DESCRIPCION DE LA PROBLEMÁTICA A RESOLVER

El Gobierno de Chihuahua (2000) publicó que:

…Además de la incapacidad de emisión de agua, existe el riesgo de contaminación, la degradación de su calidad plantea problemas sociales, por ejemplo incidir en diversas enfermedades; adicionalmente se agrega una insignificante cultura del uso de agua desinfectada en algunas zonas rurales, incrementando el riesgo. También afectan negativamente la acción de los fertilizantes y plaguicidas; la infiltración de aguas residuales y los desechos sólidos en los ríos. El Río Conchos, que atraviesa gran parte de la geografía estatal, transporta aguas con estas características. Por su parte, algunos acuíferos que se aprovechan para satisfacer la demanda de agua potable están en la misma situación de riesgo, presentando indicios de contaminación que deben atenderse para lograr preservar estas reservas (pág.99)

Lo anterior maneja una idea de la situación que se está viviendo en Delicias Chihuahua con relación al consumo y utilización del agua, es claramente necesario comenzar a desarrollar estrategias o creaciones que ayuden a detener la contaminación y el desperdicio del agua. En la ciudad existen 65 autolavados identificados, según Recaudación de Rentas de dicha ciudad, teniendo algunos otros como posibles establecimientos clandestinos. Ninguno de esos autolavados cuenta con un sistema de reutilización de aguas grises de igual forma tampoco cuentan con uno para reducir el consumo de agua.

El agua que se consume en estos negocios no solo es malgastada sino contaminada por las sustancias que se utilizan para el lavado de autos y arrojada al drenaje sin ningún tratamiento previo, para después desenbocar en el Rio San Pedro problema que actualmente causa molestias


99

en personas de la población, mismas que se han manifestado en “Congreso de Cultura del Agua” dado el 22 de marzo de 2017- Museo del Desierto.

Al sumar los litros que consumen los auto lavados de Cd. Delicias, Chih. obtenidos de un estudio previamente realizado, y convertirlos en metros cúbicos obtenemos 2,397 m3 al mes, mismos que podrían ser reutilizados y por lo tanto se ahorraría agua, que es un recurso escaso, a la vez que se reflejaría en un ahorro monetario para los auto lavados. Se puede definir un mercado potencial como en esta investigación que está dirigida hacia el lavado de vehículos pero se puede generalizar y ser aplicado en muchas otras áreas ya que en general tal vez sería una inversión que con el tiempo tendría sus frutos debido a los ahorros que este generaría, en la industria, restaurantes y uso doméstico.

Aunado a esto el Gobierno del Estado de Chihuahua, ha dado a conocer la disponibilidad del agua en sus vastas regiones áridas y semiáridas la cual es limitada en cantidad y calidad, condicionando la actividad económica y la vida misma. Esta problemática se ha ido empeorando con el paso del tiempo y el largo periodo de sequía que ha cursado el territorio. El recurso del agua se reconoce como prioritario para el desarrollo de dicho estado según las fuentes de Agua y saneamiento de Delicias, en conjunto todas las localidades de Chihuahua se han visto en nuevas normativas y acciones que delimiten el buen manejo del agua.

Se pretende no solo reducir, reciclar y reutilizar el agua, sino crear conciencia en la población acerca de la cultura del cuidado del agua y que tanto el prototipo como el desarrollo del proceso sea lo más económico posible, para que sea accesible se considere una inversión que dará sus frutos a un corto plazo.

METODOLOGÍA

Desarrollar el diseño de un filtro purificador de aguas grises, es un mecanismo que trabaja mejorando la calidad del agua mediante distintos sistemas que separan las partículas que viajan en el agua y la contaminan buscando que estas mismas queden atrapadas dentro del filtro para después dejar pasar solo agua sin partículas contaminadas ya sean polvo o distintos químicos.

Se probó con distintos tipos de muestras para ir conociendo como funciona todo el proceso y así indagar su mayor rendimiento ya que como se ha dicho anteriormente para poder reutilizar el agua se debe asegurar que ya no cuente con químicos o distintas sustancias. La idea de crear este filtro sustentable de agua surge de la necesidad de contar con una remuneración económica por el gasto excesivo de agua y a su vez este nos permitiría cuidar este recurso natural ya que se desperdicia en grandes cantidades. Ya creado el filtro sustentable se espera generar un ahorro significativo de dichos recursos, en Delicias y sus alrededores no se conoce que utilicen este tipo de métodos dentro de la región es por eso que se está buscando innovar a la región con nuevas técnicas y una nueva cultura de cuidado del agua.

El agua utilizada en los lavados es tirada directamente al drenaje municipal la cual va contaminada y el proceso para reutilizarla se complica. Por lo tanto la creación del filtro sustentable


100

ayudara de tal manera de que en vez de que el agua se vaya directamente al drenaje esta caerá en un cisterna la cual contendrá piedra pómez para ayudar al filtrado y limpieza del agua a su vez esta tendrá un tratamiento natural lo cual nos permitirá reutilizarla en un tiempo determinado de limpieza, al momento de que el agua termine su tratamiento y esta llegue al fondo de la cisterna por medio de una bomba el agua circulara a través de una tubería de PVC para a su vez llegar a un tinaco, para que cuando esta se necesite reutilizar ya esté lista para volver a trabajar y hacer su función inicial en dicho negocio.

El proyecto estará conformado por una cisterna con un alcantarillado para que dicho recurso pase sin problema alguno, se utilizara piedra pómez (piedra volcánica) para que esta haga una función de filtrado y limpieza de agua, el caballaje de la bomba dependerá del tamaño de la cisterna y así mismo el agua que se necesite circular, la tubería de PVC dependerá de las distancias entre la cisterna y el tinaco (figura 1)

Figura 1. Diagrama del sistema en el auto lavado

El proceso es sencillo y la parte fundamental la constituye el empleo de piedra volcánica como principal “colador” para retirar las impurezas del agua. Las piedras volcánicas, conocidas también como extrusivas; son las rocas que se forman por el enfriamiento de lava en la superficie terrestre. Son usadas de muchas formas, por ejemplo; si se habla de su uso industrial, se puede decir que en la construcción las más utilizadas son: la pizarra, las areniscas, los conglomerados y áridos. También se encuentran unas arcillas calcáreas para la fabricación de cemento, las rocas calizas y el sílex.

Por otra parte está la piedra pómez (Figura 2). La piedra pómez es un tipo de piedra volcánica extrudida, la cual se produce cuando la lava es expulsada por un volcán con un alto contenido de


101

agua y gases denominados volátiles. Conforme las burbujas de gases se escapan de la lava, este material se vuelve espeso, cuando ésta se enfría se endurece, el resultado es un material de una roca muy ligera rellena de pequeñas burbujas de gas.

Características de la piedra pómez:

• La piedra pómez es usualmente de color blanco grisáceo lo cual indica que es una roca volcánica con alto contenido de sílice, baja en fierro y magnesio.

• La piedra pómez es la única roca que flota en el agua, sin embargo, eventualmente se satura de agua y se hunde.

• Por su origen posee la característica de ser inerte, lo cual permite su aplicación en una amplia variedad de procesos industriales.

La piedra pómez tiene muchos usos, pero el que interesa para este proceso es precisamente, que es ideal para ayudar al proceso de filtraje en el agua potable, se utiliza en la fabricación de filtros para acuarios, para remover olores indeseados o para absorber productos químicos en el área petrolífera.

Figura 2. Piedra pómez

Por otro lado, el filtrado de arena es un método de tratamiento de los efluentes ecológicos, relativamente sencillo y poco costoso. Su principio consiste en hacer percolar el agua a través de un bloque de arena. Esquemáticamente, los granos de arena forman una capa atravesada por el agua y que detiene por simple efecto de tamizado las partículas de tamaño superior al de los espacios existentes entre dichos granos. Si a lo largo de su avance tocan un grano, las partículas más pequeñas también quedarán retenidas sobre la superficie de estos por el efecto pared. La capacidad de frenado del filtro será tanto mayor cuanto menor sea el diámetro de sus granos y más largo sea el tiempo de permanencia de las partículas.

Hay tres tipos de filtración por arena: • Los filtros de arena rápidos. • Los filtros de arena semirápidos. • Los filtros de arena lentos.


102

Los dos primeros requieren del uso de bombas y productos químicos (principio de floculación). Se utiliza un floculante que, por un principio químico, atrapa los materiales en suspensión y las partículas, formando grandes copos que se depositarán por sedimentación (lo cual significa que las partículas en suspensión detienen su movimiento y se depositan).

A diferencia de otros métodos de filtración por arena, los filtros de arena lentos emplean procesos biológicos para limpiar el agua y son sistemas no presurizados. Pueden tratar el agua y reducir la presencia de microorganismos (bacterias, virus, microbios, etc.) sin necesidad de productos químicos. No precisan electricidad para funcionar. El principio y el modo de funcionamiento de los filtros de arena utilizados con fines distintos al tratamiento del agua para uso familiar, y principalmente de aguas residuales, se usan en los filtros de cerámica.

DESCRIPCIÓN DEL PROTOTIPO

El producto que se ofrece es un sistema de filtración de agua residual a base de piedra volcánica y arena para un lavado de autos para su reutilización el cual ayudara a la disminución de contaminación en la misma, así como para la reducción de su desperdicio.

El filtro trabajara mediante el uso de piedra volcánicas y arena (Tabla 1) las cuales se colocaran en un contenedor (el tamaño del contenedor y la cantidad de piedras, dependerá de los litros desperdiciados de agua), se busca que el jabón, polvo, aceite y distintos químicos que se utilizan en la limpieza de los autos sea tratado y que la piedra ayude en la absorción y/o retención de las distintas sustancias utilizables.

Tabla 1. Tabla de materiales y presupuesto para el prototipo

Para su instalación en el auto lavado se utiliza una bomba para la recirculación del agua producto del lavado de los vehículos, la cual trabajaría mediante un interruptor de presión. El cuál


103

detectara por medio de la ayuda de sensores los niveles más bajos, así como los altos de la cisterna para que permita conocer el estado de presurización, que se quiera utilizar ya que este contaría con encendido automático al momento de que haya bajado la presión del agua en si ambas bombas tienen una función igual o parecida solo que si se utiliza la bomba con arrancador se tendrá un mayor control del encendido del equipo y este se podrá ajustar a los niveles que se deseen utilizar.

Las bombas cuentan con una entrada y una salida por donde correrá el caudal a tratar la cual es desplazada mediante un impulsor, como su nombre lo dice le da la fuerza suficiente para que este sea trasladada de la fosa construida al tinaco, donde al llegar la suficiente agua y que el tinaco se encuentre lleno esta mediante el dispositivo sea apagada hasta que el tinaco cuente con niveles bajos de agua esta se encienda de nueva cuenta sola.

El filtro que tratara el agua utilizara una bomba de agua la cual llenara un tinaco del agua reciclada y al momento de que el tinaco comience a quedarse vacío la bomba se encienda para comenzar a absorber agua de la fosa misma que antes de llenarse o de poder volverse a reutilizar ya debe de contar con un tratamiento posterior el cual dependerá de limpiar y quitar la mayor cantidad de contaminación con la que se pueda reciclar y reutilizar nuevamente.

El diagrama de proceso de flujo para la construcción del prototipo se muestra a continuación (Figura 3 y 4)


104

Figura 3. Diagrama de Proceso de Flujo para la construcción del prototipo


105

Figura 4. Diagrama de Flujo


106

RESULTADOS OBTENIDOS

A pesar de que no existe una cultura del cuidado del agua, cada día se avanza en este aspecto; y el prototipo se logró elaborar de acuerdo al procedimiento y a los objetivos de funcionamiento requerido, encontrando un amplio potencial para la implementación del mismo y lograr una acción directa que beneficie al medio ambiente, y que definitivamente representan un ahorro en gasto de agua.

1. Factibilidad técnica El prototipo es factible de ser elaborado e implementado en los lavados de autos, y además, imita los procesos de filtrado de la naturaleza, logrando recuperar un 90% del agua consumida (el 10% restante es consumida por el propio proceso y por la evaporación)

2. Factibilidad económica Tiene un costo bajo la fabricación del prototipo, para implementarlo en los auto lavados se requiere mayor inversión, que, sin embargo, no es gravosa, y se podría recuperar vía el ahorro del agua.

3. Impacto social Para lograr un impacto social con las actividades, las acciones deben demostrar que han contribuido a cambios positivos y sostenibles en beneficio de la sociedad. Entonces se puede decir que el proyecto tiene un alto impacto social positivo en este ámbito ya que, al propiciar el ahorro del agua, tiene directamente un beneficio para la sociedad, ya que es un recurso que ahorita se tiene disponible pero ya con restricciones, por lo que en un futuro será un recurso escaso.

4. Impacto ecológico La implementación del prototipo es indudablemente de importancia para el medio ambiente, ya que permite aplicar los principios de sustentabilidad para apoyar el desarrollo y el medio ambiente, al propiciar la reutilización del agua. Según investigación previa realizada se pueden ahorrar en la ciudad por el uso en los lavados de agua de 2,397 m3 al mes, además eliminar la contaminación que hay en ella como lodos y detergentes utilizados en los lavados de autos.

5. Potencial Se enfocó la aplicación del filtro hacia los auto lavados, sin embargo, se tiene un amplio potencial, ya que puede ser utilizado en los hogares, en los restaurantes y en otro tipo de industria, con lo cual el beneficio se incrementaría de manera importante, ya que el resultado de estos procesos de limpieza puedan ser utilizados para regar plantas o para uso del sanitario

CONCLUSIONES

La creación del prototipo del “filtro natural” se llevó con éxito, logrando demostrar su factibilidad, así como la calidad del agua filtrada. Sin embargo, para poder implementar dicho proyecto es necesario contribuir primero a una cultura en general dentro de la ciudad ya que es demasiado escasa en cuanto al conocimiento del cuidado, manejo, consumo e importancia de agua.


107

Tomando en cuenta todo lo anterior visto y analizado, el diseño del filtro contribuye a la: NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-001-SEMARNAT-1996, que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales, la cual direcciona hacia el buen manejo de las aguas residuales.

BIBLIOGRAFIA

1. Espigares et.al (1985), Aspectos sanitarios del estudio de las aguas. Universidad de Granada. Servicio de Publicaciones. Granada.

2. OEFA (2014) Organismo de Evaluación y Fiscalización Ambiental; La fiscalización ambiental en aguas residuales. http://www.oefa.gob.pe/?wpfb_dl=7827

3. Sainz Sastre Juan Antonio (2007). Tecnologías para la sostenibilidad. Procesos y operaciones unitarias en depuración de aguas residuales. Madrid España. Fundación EOI.

4. UNESCO (2015) Organización de las Naciones Unidad para la Ciencia y Cultura; http://webworld.unesco.org/water/wwap/wwdr/wwdr1/pdf/chap1_es.pdf; 07/10/2016

5. ARREGUÍN-CORTÉS, F LÓPEZ-PÉREZ, M., MARENGO-MOGOLLÓN, H. & TEJEDA-GONZÁLEZ, C. Agua virtual en México, Ingeniería Hidráulica en México. Vol. XXII, no. 4, Octubre-Diciembre, 2007, pp.

6. http://www.esagua.es/entrevista-al-dr-arjen-hoekstra-creador-del-concepto-huella-hidrica 7. Valqui (PTB) (Octubre 2013) LATU-¡De acuerdo la ciencia a tu medida! Laboratorio

Tecnológico del Uruguay - LATU- Revista ¡De Acuerdo! Derechos reservados. ISSN: 2301-0932

8. Arregocés (18 de septiembre 2006) Filtros de agua La ósmosis inversa es la técnica más utilizada actualmente, ante la ineficacia de los demás tipos de purificación –Eroski Consumer http://www.consumer.es/web/es/economia_domestica/servicios-y-hogar/2006/05/11/151850.php#sthash.x27q5yNc.dpuf

9. PLAN ESTATAL DE DESARROLLO 2004-2010 http://ihacienda.chihuahua.gob.mx/tfiscal/indtfisc/Plan%20Estatal%20de%20Desarrollo%202004-2010/agua.pd

10. http://www.conagua.gob.mx/CONAGUA07/Publicaciones/Publicaciones/SGAA-15-13.pdf

ANEXO FOTOGRÁFICO DEL PROTOTIPO

A continuación se anexan fotografías de la construcción del prototipo (Figuras 5,6 y 7) en las cuales se aprecia cada uno de los componentes que lo integran, así como el proceso de fabricación.

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! "><!

Figura 5. Fotografía de la construcción del prototipo

Figura 6. Fotografía de la construcción del prototipo

Figura 7. Fotografía del prototipo


109

PROTOTIPO

Optimización de áreas de trabajo mediante el uso de detector de gases en el celular

Tecnológico Nacional de México, Instituto Tecnológico de Delicias Autores. Catedráticos del Departamento, Ingeniería Industrial e Ingeniería en Sistemas Computacionales. Paseo Tecnológico Km. 3.5, C.P. 33000. Cd. Delicias, Chihuahua,

México Teléfonos y Fax: (639)1326500. www.itdelicias.edu.mx

Lic. Jesús José Contreras Martínez, [email protected] M.C. Martha Lilia Delgado Martínez, [email protected] M.C. Mario Abelardo Aguirre Orozco, [email protected]

M.A. Olivia Márquez Monárrez,[email protected] LIDER DEL PROYECTO. Lic. Jesús José Contreras Martínez

INTRODUCCIÓN

El paso del avance de la tecnología es algo inevitable, gracias a ella las necesidades del ser humano se han ido satisfaciendo, el trabajo rudo desaparece, la producción aumenta, el progreso aumenta, pero como toda moneda esto contiene dos caras, la tecnología ayuda al operador en su área de trabajo, pero el peligro en el entorno empeora, con la tecnología también viene la contaminación, las enfermedades de salud son consecuencias de la satisfacción del ser humano, los desechos que arrojan toda clase de máquina que funcione con una clase de combustible o cualquier otro químico, arroja al medio ambiente, desechos los cuales pueden causar problemas a los seres vivos en su entorno, sobre todo trabajadores que hacen actividades en lugares donde los desechos químicos son inevitables, tienden a poner más en riesgo su vida, los provenientes de tales desechos son tóxicos para los seres vivos, con el paso del tiempo provocando incluso la muerte, ¿cómo poder hacer frente a toda la innovación tecnológica que a lo largo de la historia ha ido progresando?, preguntas que muchas personas hacen en los últimos años. La prevención en el entorno de trabajo es necesario; evitar accidentes que es algo no solo apremiante sino que también eficiente, la inhalación de gas es algo imprescindible, porque estos, son elementos hoy en día difíciles de detectar, el ser humano contiene un mínimo y máximo de rango en los sistemas que lleva y hay gases que el medio no puede detectar, provocando a lo largo de su transcurso un deterioro en su cuerpo, prevenirlo es difícil, pero no imposible de crear o innovar un aparato que ayude al ser humano en esta área, siendo un progreso en la metrología de seguridad, contribuyendo a mejorar el entorno que lo rodea. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA A RESOLVER

De acuerdo a la guía de Prevención de Desastres de la CENAPRED 3ª edición de abril de

2014, entre las contingencias de origen químico que ocurren con mayor frecuencia en el territorio nacional se encuentran los incendios y las explosiones, fenómenos destructivos comúnmente asociados.


110

El crecimiento demográfico, los procesos propios del desarrollo en la industria, el uso cada vez más frecuente de sustancias inflamables peligrosas y la falta de precauciones en su manejo, transporte y almacenamiento son los principales factores que han propiciado un aumento significativo en la magnitud y frecuencia de los incendios, particularmente en las ciudades donde se ubican grandes complejos industriales, comerciales y de servicios.

En el presente trabajo de investigación se desarrollará el prototipo de una aplicación detectora

de gases para celular que ayudará a evitar posibles accidentes domésticos y laborales en donde incurra un riesgo debido a la exposición a gases y vapores de grado tóxico tales como (CO) carbono, (CH4 ) metano, ( N ) nitrógeno, etc.

Según datos estadísticos se sabe que en España cada año entre 5,000 y 10,000 personas padecen de intoxicación por monóxido de carbono, con una media de 125 muertes anuales, siendo más comunes durante los meses de invierno por el uso doméstico de hornos, estufas de gas, calentadores y chimeneas de leña en situaciones de funcionamiento sub óptimo o en espacios mal ventilados, así lo indica Sociedad Española de Neumología y Cirugía Torácica, (SEPAR).

La creación de una aplicación desarrollada en un lenguaje de programación moderno para la detección de gases, es algo innovador ya que existen otros detectores, pero ninguno que utilice el teléfono celular como andón de seguridad además de esta manera el operario o ama de casa estará protegido en el área que lo rodea.

El diseño de esta aplicación es muy importante ya que se sabe que la exposición a gases venenosos o tóxicos es causa de miles de muertes al año en Norteamérica y que el 5% de todas las intoxicaciones son domésticas, así como en Ciudad Juárez, Chihuahua donde cada año mueren al menos 15 personas por exposición al CO, esto debido a que el gas no produce olor ni color. La aplicación será de mucha ayuda debido ya que las personas no saben cuándo están en peligro, en ocasiones la intoxicación puede ser aguda es decir rápidamente por más de 1000 ppm o puede ser una intoxicación crónica con 50 ppm pero que igual a largo plazo causa un daño muy grave en el sistema respiratorio. Según la Secretaria de Trabajo y Previsión Social, así como Occupational Safety and Healt Administration (STPS y OSHA), 50 partes por millón, en una hora es el grado de exposición máximo a cualquier tipo de gas tóxico para la salud; esto refiriéndose al ámbito laboral.

Dicha aplicación es creativa debido a que al detectar una cantidad de monóxido de carbono (CO), el teléfono emitirá una alerta de presencia de gases para así poder tomar medidas de evacuación o de reparación del desperfecto.

METODOLOGIA

Se procederá a desarrollar un prototipo de aplicación para la detección vía celular de gas

nocivo en cualquier entorno donde se encuentre una persona, con el fin de prevenir o evitar intoxicaciones y accidentes relacionados con el mismo.

Hoy en día, cualquier persona tiene a su disposición un teléfono celular, herramienta efectiva

que sirve para comunicarnos, su tecnología ha avanzado tanto que solamente se necesita tocar la pantalla para ingresar a sus aplicaciones, sin embargo casi nadie sabe utilizar esta herramienta al máximo de sus componentes, gracias a los sensores que contiene podemos hacer un uso más eficiente de este, el móvil contiene un sensor en específico que ayuda a calcular la altura, como la presión de la atmosfera del lugar, según la información dada por el fabricante de los móviles Android.


111

Según el Fabricante de Android, Andy Rubín (2015) establece que:

…algunos dispositivos cuentan con un barómetro, componente diseñado exclusivamente para medir la presión ambiental del aire. Esto puede servir para calcular la altura y también para ayudar al posicionamiento del GPS del dispositivo. No muchos fabricantes han optado por incorporar este sensor, pero sí que hay algún que otro dispositivo que cuenta con ello, (pag.57).

FASE 1 CONOCER EL DISPOSITIVO MOVIL El dispositivo móvil contiene sensores (Ver Figura 1), con los cuales el usuario puede

interactuar, el dispositivo que se conectara a las interfaces del sensor del móvil, la aplicación analiza la presión del entorno, la emisión del gas, crea una presión en la atmosfera, que podría ser detectada. Gracias al barómetro integrado en casi todos los móviles para detectar el peligro de la emisión de gas y evitar un riesgo de salud del operario en curso.

Figura 1. Tipos de sensores que contiene el móvil.

Cedrón J et. Al. (2011, pag. s/n) Indica que a densidad de los gases desciende rápidamente con la altura: la mitad de la masa de la atmósfera se encuentra en los primeros cinco kilómetros y a unos cincuenta kilómetros de altura se puede decir que la ubicación es el vacío. Ver tabla 1

Tabla1. Composición del aire al nivel del mar.

GASES SIMBOLO POCENTAJE%

Nitrógeno N 78.08

Oxigeno O 20.95

Dióxido de carbono CO2 0.0356

Vapor de agua H2O 0.001

Metano CH4 0.00018

Óxido Nitroso N2O 0.00003

Clorofluorocarbonos CFC 0.00000001

Ozono O3 0-0.1

Argón Ar 0.93

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! ""6!

Neón Ne 0.0018

Helio He 0.0005

Kriptón Kr trazas

Xenón Xe trazas

Hidrógeno H 0.00005

Se sabe que en el ambiente no solo existe oxígeno, sino que además hay otros gases compuestos del carbono y el oxígeno donde por efecto de malas combustiones se crea el monóxido de carbono, así como monóxido de azufre, entre otros, donde al entrar en contacto con la sangre o los glóbulos rojos desaparece el oxígeno, que es donde empiezan los mareos, dolores de cabeza y desmayos. Contemplando la presión atmosférica provocada por la composición que se encuentra en el medio ambiente. Con estos antecedentes se puede crear una aplicación que reconozca las variables desarrolladas en su programación, conectando la aplicación al sensor del móvil al barómetro, que podrá reconocer la presión del entorno.

Existen otro tipo de sensores que son los que utilizan el detector de gases común, también están los del primer tipo que funcionan por medio de absorción, reacciones químicas y el de contacto con el gas; el segundo tipo son los que funcionan con emisiones infrarrojas o ultrasónicas.

FASE 2. SELECCIONAR EL AMBIENTE DE DESARROLLO DE LA APLICACIÓN

El mejor software para crear una aplicación para la plataforma Android, es Android Studio, programa que ayuda a tener mayor interfaz con este sistema operativo. Ver figura 2.

Figura 2. Desarrollo del Programa en Android Studio.

El programa Android Studio es un programa muy eficaz que sirve para tener mayor interacción con los celulares, su programación es más fácil y eficaz para manejar y mejor las variables, hay algunos otros programas los cuales se pueden usar, como el eclipse, existiendo excelentes motivos para seleccionar Android Studio, las cuales se muestran a continuación. Ver tabla 2.

Tabla 2. Comparación del software Android Studio con Eclipse (información Android Studio)


113

CARACTERISTICAS Android Studio ADT Sistema de construcción Gradle ANT

Construcción y gestión de proyectos basado en Maven (herramienta de software para la gestión y construcción de proyectos Java, similar a Apache ANT, pero su modelo es más simple ya que está basado en XML) Si

No (es necesario instalar un

plugin auxiliar) Construir variantes y generación de múltiples APK (muy útil para Android Wear)

Si No

Refactorización y completado avanzado de código Android Si No

Diseño del editor gráfico Si Si

Firma APK y gestión de almacén de claves Si Si

Soporte para NDK (Native Development Kit: herramientas para implementar código nativo escrito en C y C++) Próximas

Versiones Si

Soporte para Google Cloud Platform Si No

Se tiene en cuenta que el programa seleccionado, se verifica para tener en consideración las

variables necesarias en la creación de la aplicación, así mismo se determina que el teléfono móvil va a detectar la presión del gas nocivo en el ambiente, influencia que ejerce el tipo desustancia en el lugar, este programa que se utilizara para la creación de la aplicación, innovando en el teléfono celular, y de esta forma otorgar un mayor aprovechamiento del celular, conexiones para interactuar con el programa, conectando el código necesario para la interacción con el móvil para poder usar la aplicación, el cual se presenta a continuación.

Según el desarrollo de aplicaciones en sensores telefónicos y tabletas Android (2013) indica los códigos para los sensores:

Las aplicaciones pueden utilizar el sensor de presión atmosférica (barómetro), descrito en la Tabla 3, para calcular la altura de la ubicación actual del dispositivo.

Tabla 3. Sensor de presión atmosférica

SENSOR TIPO DATOS DE

SENSOREVENT (LX)

DESCRIPCIÓN

Barómetro TYPE_PRESSURE values[0] La presión del aire ambiental en mbar

FASE 3. CONFIGURACION DE LOS SENSORES

La presente investigación tiene un corte experimental, con prueba y error, en la creación de

la interfaz deseada, con un estudio exhaustivo de la composición de los gases encontrados, que no se pueden detectar tan fácilmente, verificando sus características, para encontrar, la forma en la cual la composición de la emisión de gas, puede ser detectada por medios de los sensores móviles. Hoy en día hay dispositivos que ayudan a detectar el gas en el medio ambiente, como los módulos de sensores arduinos mq, que sirve para detectar gases, los cuales ayudan a detectar características inusuales en el medio ambiente, este dispositivo también aporta la seguridad del espacio en el cual se encuentra el operario del mismo, vinculado a otro modulo con conexiones dupont, y de esta forma se creara una interfaz, mediante un código logarítmico, que se introduciría a un autómata o procesador como el arduino, mediante otro dispositivo de bluetooth o wifi, creando una


114

interconexión a un celular móvil, con el fin de avisar al operario de un peligro inminente del riesgo que pueda desencadenar una situación peligrosa.

En la presente investigación se desarrolla la interconexión de la interfaz deseada, con un estudio exhaustivo de la composición de los gases encontrados, que no se pueden detectar tan fácilmente, verificando sus características.

El software contiene lenguaje de programación android y arduino, para su posterior construcción de la conexión en el dispositivo arduino sensor MQ2, que viene siendo según hetpro, herramientas de tecnologías profesionales que dice;

…el sensor de gas analógico (MQ2), (2016), se utiliza en la detección de fugas de gas de equipos en los mercados de consumo. Este sensor es adecuado para la detección de gas LP, butano, propano, metano, alcohol, hidrógeno, tiene una alta sensibilidad, un tiempo de respuesta rápido y dicha sensibilidad y puede ser ajustada por el potenciómetro, (pag. s/n).

Este equipo también detecta la presencia de gas combustible y humo en concentraciones de 100 a 10.000 ppm. Incorpora una sencilla interfaz de tensión analógica que únicamente requiere un pin de entrada analógica del micro controlador. Con la conexión de cinco voltios en los pines el sensor se mantiene lo suficientemente caliente para que funcione correctamente. Solo tiene que conectar 5V a cualquiera de los pines (A o B) para que el sensor emita tensión. La sensibilidad del detector se ajusta con una carga resistiva entre los pines de salida y tierra.

El dispositivo arduino sensor MQ2 ayudara en el prototipo al punto clave de la detección de los gases nocivos que existen en el medio ambiente, se conectara por medio de cable dupont, cableado especial para módulos arduinos. Ver figura 3.

Figura 3. Cables dupont para módulos arduinos

El cableado dupont, ayuda a obtener una excelente conexión segura, sin la necesidad de una soldadura, que permiten crear prototipos o proyectos de robótica semi-definitivos, tipo de cableado plano, con un arnés de 40 conductores, y cada uno es independiente. Hay variedad en los módulos arduinos. Ver figura 2.


115

Figura 4. Tipos de Arduino.

En estos módulos arduinos, hardware, se puede insertar un software logarítmico para lograr crear una interfaz deseada, los módulos arduinos o placas de programación.

Según la plataforma de arduino, (2016), menciona que:

… el arduino puede sentir el entorno mediante la recepción de entradas desde una variedad de sensores y puede afectar a su alrededor mediante el control de luces, motores y otros artefactos. El microcontrolador de la placa se programa usando el Arduino Programming Language (basado en Wiring) y el Arduino Development Environment (basado en Processing). Los proyectos de Arduino pueden ser autónomos o se pueden comunicar con software en ejecución en un ordenador (por ejemplo con Flash, Processing, MaxMSP, etc.). Las placas se pueden ensamblar a mano o encargarlas pre ensambladas; el software se puede descargar gratuitamente. Los diseños de referencia del hardware (archivos CAD) están disponibles bajo licencia open-source, por lo que hay libertad de adaptarlas a cualquier necesidad, 8pag. s/n).


116

Este modulo se escogió por lo fácil y sencillo de usar, barato, multiplataforma, código abierto y software extensible, código abierto, simplificando la forma de trabajo. Utilizando una placa de programación arduino uno, por su sencillez, en el hardware. Ver imagen 3.

Figura 5. Parte de arduino uno

Utilizando el cable Dupont se creó una conexión, interfaz del arduino con el módulo de sensor MQ2. Ver figura 4.

Figura 6. Conexión de cable dupont con módulo MQ2

Según hetpro la conexión debe de realizarse de la siguiente manera:

La tarjeta del sensor cuenta con dos salidas de datos, una digital (DO)y otra analógica (AO). La salida digital manda una señal en estado alto cuando el sensor llega a un nivel deseado, el cual


117

puede ser ajustado por medio del potenciómetro. La salida analógica va aumentado el valor del voltaje en proporción al nivel de gas que se detecta. Ver figura 5.

Figura 7. Partes de conexión módulo mq2

Si se usa un Arduino UNO, la conexión seria como el siguiente caso, pero de cualquier manera se puede utilizar cualquier Arduino. Ver figura 6.

Figura 8. Conexión MQ2 con arduino.

#$#%&'()!*%+,&$)%!'+-$&+(*'%+(.!/$!'+0$)-',(*'1+!*'$+-23'*(!#4.-'/')*'5.'+(&'(!

! ""<!

FASE 4. CONECTAR EL DISPOSITIVO ARDUINO CON LA PC

Para obtener los datos en partes por millón (ppm) es necesario hacer la conversión con el siguiente programa. El módulo de arduino se conectará a la pc para ingresar el código requerido para su posterior uso. Ver figura 8.

Figura 9. Conexión arduino pc. Posteriormente insertará una conexión con el cableado dupont hacía el módulo de bluetooth ver figura 8, el modulo es el dispositivo bluetooth, gracias a sus puertos TxD y RxD permite realizar comunicaciones inalámbricamente a 10 metros máximo. Por lo cual hay tener en cuenta que estos dispositivos son fáciles de manejar, esto gracias a su SPP (Serial Port Protocol) de bajo consumo ya que trabajan a 3.3V. Los módulos de bluetooth HC-05 y HC-06 resultan populares para aplicaciones sobre todo con micro controladores PIC tarjetas de desarrollo tipo Arduino. Sacando ventaja de su tamaño 12.7mmx27mm (puede variar dependiendo el tamaño).

Figura 10. Conexión arduino con módulo de bluetooth


119

FASE 5. PROGRAMACION DEL DISPOSITIVO CON ANDROID STUDIO

Con ayuda de la programación usada, y los módulos presentados se creará una interfaz que se podría intercomunicar con el dispositivo móvil cercano con el fin de poder dar una mayor seguridad al usuario en cuestión.

Así mismo el software Android Studio, cuyo lenguaje ayuda a comunicarse con la plataforma Android, se crea con un logaritmo cuantitativo, con los datos obtenidos, y las variables recolectadas, se tiene el conjunto de pasos para dar orden al lenguaje y enviar un mensaje inmediato en la detección de un gas inminente, texto de alerta, que recibirá el operario en curso, el cual dará prioridad a este suceso, teniendo como consecuencias la toma de una decisión según el entrenamiento y capacitación que cuente el operario.

Para la creación del software se emplearán métodos y técnicas de lenguaje y algoritmos de programación en específico lenguaje para teléfonos móviles donde se diseñará algún algoritmo para que al detectar la señal del sensor catalítico o barométrico, este programa sea capaz de emitir alguna alarma de que existe un riesgo de exposición al gas toxico. Los parámetros con los que el programa funcionara serán los que marca la STPS y OSHA, es decir que cuando una atmósfera o espacio confinado, tenga 100 ppm (partes por millón) el teléfono móvil lanzara una alerta de exposición, y también que el dispositivo arroje información sobre el tipo de gas que existe en el ambiente ya que además de ser toxico puede ser explosivo, inflamable etc.


120

Tabla 4. Escritura de código fuente

El diseño y composición de los componentes utilizados en el prototipo, son muy eficientes y

la sensibilidad del módulo MQ2, es capaz de captar composición de aire, gas y humo contribuye a tener una mejor seguridad en el entorno para el operador o familia que lo utiliza, su diseño es factible ya que su instalación puede ser utilizada en cualquier punto de una habitación. La cantidad de energía que necesita es vital en el dispositivo, al momento de no utilizar el voltaje requerido puede que no contribuya a dar los resultados de seguridad deseables en el ambiente, la conexión del cableado de energía a tierra necesita ser inspeccionado por un experto.

El sensor de gas analógico (MQ2) se utiliza en la detección de fugas de gas de equipos en los

mercados de consumo y la industria, este sensor es adecuado para la detección de gas LP, butano,

include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial Sim900Serial(2, 3);

int gas = A0;

int bGas=0;

int i =0;

long numero=número telefónico;

void setup()

pinMode(13, OUTPUT);

Sim900Serial.begin(19200);

Serial.begin(19200);

delay(500);

void loop()

bGas= analogRead(gas);//

Serial.println(bGas);//

if(bGas>250)

Sim900Serial.print("ATD");Sim900Serial.print(numero);Sim900Serial.println(";");

Serial.println("Llamando...");

while(i<=20)

delay(1000);

digitalWrite(13, HIGH);

delay(150);

digitalWrite(13, LOW);

i++;//

bGas= analogRead(gas);

Serial.println(bGas);

if(i>1)

Sim900Serial.println("ATH");

Serial.println("Corte de llamada");

i=0;

delay(1000);


121

propano, metano, alcohol, hidrógeno, tiene una alta sensibilidad, un tiempo de respuesta rápido y dicha sensibilidad puede ser ajustada por el potenciómetro.

Este pequeño sensor de gas detecta la presencia de gas y humo en concentraciones de 100 a 10.000 ppm. Incorpora una sencilla interfaz de tensión analógica que únicamente requiere un pin de entrada analógica del microcontrolador, con una conexión de cinco voltios en los pines, con esto el sensor se mantiene lo suficientemente caliente para que funcione correctamente. Solo tiene que vincular a 5V de cualquiera de los pines (A o B) para que el sensor emita tensión. La sensibilidad del detector se ajusta con una carga resistiva entre los pines de salida y tierra.

El aumento de seguridad en el medio ambiente es vital para cualquier ser vivo, la exposición a una intoxicación puede provocar enfermedades graves e inclusive la muerte.

DESCRIPCIÓN DEL PROTOTIPO

El prototipo consta de 4 partes principales para su funcionamiento, los cuales se describen a continuación 1.- TARJETA ARDUINO CON SENSORES

Arduino es una placa con un microcontrolador de la marca Atmel y con toda la circuitería de soporte, que incluye, reguladores de tensión, un puerto USB conectado a un módulo adaptador USB-Serie que permite programar el microcontrolador desde cualquier PC de manera cómoda y también hacer pruebas de comunicación con el propio chip. Un arduino dispone de 14 pines que pueden configurarse como entrada o salida y a los que puede conectarse cualquier dispositivo que sea capaz de transmitir o recibir señales digitales de 0 y 5 V. También dispone de entradas y salidas analógicas. Mediante las entradas analógicas podemos obtener datos de sensores en forma de variaciones continuas de un voltaje. Las salidas analógicas suelen utilizarse para enviar señales de control en forma de señales PWM.


122

2.- SENSOR DE GAS ANALÓGICO MQ2

El sensor de gas analógico (MQ2) se utiliza en la detección de fugas de gas de equipos en los mercados de consumo y la industria, este sensor es adecuado para la detección de gas LP, i-butano, propano, metano, alcohol, hidrógeno, tiene una alta sensibilidad, un tiempo de respuesta rápido y dicha sensibilidad puede ser ajustada por el potenciómetro.

Este pequeño sensor de gas detecta la presencia de gas combustible y humo en concentraciones de 300 a 10.000 ppm. Incorpora una sencilla interfaz de tensión analógica que únicamente requiere un pin de entrada analógica del microcontrolador. Con la conexión de cinco voltios en los pines el sensor se mantiene lo suficientemente caliente para que funcione correctamente. Solo tiene que conectar 5V a cualquiera de los pines (A o B) para que el sensor emita tensión. La sensibilidad del detector se ajusta con una carga resistiva entre los pines de salida y tierra.

Estructura y configuración de MQ-2 sensor de gas, el sensor compuesto por micro tubo de cerámica Al2O3, capa sensible de Dióxido de Estaño (SnO2), el electrodo de medida y el calentador se fija en una corteza hecha por el plástico y red de acero inoxidable. El calentador proporciona las condiciones de trabajo necesarias para el trabajo de componentes sensibles. La envoltura MQ-2 tienen 6 pines, 4 de ellos se utilizan para recoger las señales, y otros se utilizan 2 para proporcionar corriente de calentamiento.

Condiciones de trabajo § Voltaje de circuito: 5V § Voltaje de calentamiento: 5v § Resistencia de carga: puede ser ajustable § Resistencia del calentador: 33Ω ±5% § Consumo: menos de 800mW

3.- COMPUTADORA PORTÁTIL.

Una computadora portátil, es un dispositivo informático que se puede mover o transportar con relativa facilidad. Los ordenadores portátiles son capaces de realizar la mayor parte de las tareas que realizan las computadoras de escritorio, también llamados «de torre», o simplemente pc, con similares capacidades y con la ventaja de su peso y tamaño reducidos; ello sumado también a que tienen la capacidad de operar por un período determinado sin estar conectadas a una red eléctrica por medio de baterías recargables. También se les conoce en algunos países por sus términos en inglés laptop o notebook.

4.- SOFTWARE DE APLICACIONES MOVILES ANDROID STUDIO

Android Studio es el entorno de desarrollo integrado oficial para la plataforma Android. Fue anunciado el 16 de mayo de 2013en la conferencia Google I/O, y reemplazó a Eclipse como el IDE oficial para el desarrollo de aplicaciones para Android. La primera versión estable fue publicada en diciembre de 2014.

Está basado en el software IntelliJ IDEA de JetBrains y ha sido publicado de forma gratuita a través de la Licencia Apache 2.0. Está disponible para las plataformas Microsoft Windows, macOS y GNU/Linux. Ha sido diseñado específicamente para el desarrollo de Android.

Tabla 6. Plataforma Microsoft Windows.


123


Al estar llevando a cabo la investigación se determinó que la implementación de un dispositivo que detecte gas y humo es de mucha utilidad sobre todo en áreas donde se utilizan diferentes tipos de combustibles y que por muy pequeña que sea la concentración de estos agentes pueden provocar daños a la salud.

Se sabe que en espacios pequeños y sin ventilación adecuada donde hay gas LP, pueden generarse atmosferas peligrosas, por ejemplo, en una cocina familiar, la mayoría de las veces no se tiene un mantenimiento predictivo ni tampoco a las líneas de suministro de este energético, siendo susceptible de provocarse un incendio.

Se obtuvo un prototipo funcional del detector de gases y se instaló en una maqueta de una casa residencial,

Figura 11. Maqueta, casa habitación con prototipo detector de gas instalado


124

CONCLUSIONES

Mediante la investigación se observó de igual manera que el principal factor que se desprende de una combustión es el monóxido de carbono que al igual que el gas LP, este puede ser muy nocivo para la salud y no precisamente por que pueda provocarse un incendio si no que por el hecho de ser un gas sin olor es muy difícil detectarlo y puede provocar una intoxicación.

Así mismo al seguir desarrollando algunas pruebas se llegó a la conclusión que utilizar el barómetro como medio de enlace para la detección de gas y humo no sería muy provechoso esto debido a que la presión en un espacio confinado, puede cambiar debido al clima y de esta forma pudiera arrojar datos erróneos al momento de estar activo el dispositivo, por tal motivo se optó por la utilización de un sensor externo y crear un sistema que se pueda interconectar con el teléfono móvil. Cabe mencionar que existen sensores de diferentes tipos que pueden detectar gas y humo, pero el más apropiado y económico es el sensor MQ2 (catalítico), debido a que este puede descubrir diferentes gases como el Butano además de partículas de humo como el monóxido de carbono en un rango de 100 ppm hasta las 8,000 ppm.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1.-Arias Fidias (2006) El Proyecto de Investigación/ editorial EPISTEME

2.-Barthier Antonio Emmanuel. (2004). Investigación Documental y Marco Teórico. de Materiales para el taller de Elaboración de proyectos Sitio web: http://www.smo.edu.mx/colegiados/apoyos/marco_teorico.pdf.17/10/2016

3.-Bermúdez José Alberto (2011). La presión atmosférica de Dinámica atmosférica, Sitio web: http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/1esobiologia/1quincena5/1q5_contenidos_3f.htm. 25/10/2016

4.-Cedrón J et. al. (2011). Química General / Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 Unported del sitio web: http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/61-la-atmosfera-de-la-tierra-y-la-calidad-del-agua.html. 25/10/2016.

5.-CEPYME (1995)/ Guía técnica para seguridad y salud en atmosferas explosivas/vol1 6.-Fernández de Kirchner et. al. (2013)Toxicología Industrial 7.-Grupo de software y servicios (2013) Desarrollo de Aplicaciones en sensores en teléfonos y

tableta Android / Zona de desarrollo Intel. Sitio web https://software.intel.com/es-es/android/articles/developing-sensor-applications-on-intel-atom-processor-based-android-phones-and-tablets

7.-Hernández et. al. (2014)/Metodología de la investigación/Ed.Mc.Graw Hill 8.-Kerlinger et. al. (1975)Metodología de la investigación/Ed. Mc Graw-Hill 9.-López Díaz José. (2015). Sensores de tu Móvil / Cinco Días, Sitio web:

http://cincodias.com/cincodias/2015/05/11/lifestyle/1431341623_109997.html20-10-2016.


125

Prototipo

Construcción de horno deshidratador de chile chipotle para optimizar el proceso aplicando un ciclo termodinámico.

Tecnológico Nacional de México, Instituto Tecnológico de Delicias Autores. Catedráticos del Departamento, Ingeniería Industrial e Ingeniería en Sistemas Computacionales. Paseo Tecnológico

Km. 3.5, C.P. 33000. Cd. Delicias, Chihuahua, México Teléfonos y Fax: (639)1326500. www.itdelicias.edu.mx

M.C. Martha Lilia Delgado Martínez, [email protected] M.C. Mario Abelardo Aguirre Orozco, Candidato al grado de Doctor por la UPNECH.

[email protected] M.A. Olivia Márquez Monárrez [email protected] Lic. Jesús José Contreras Martínez, [email protected]

Ing. Rodolfo Pérez Robles. Profesionista de Subestaciones, Zona de Transmisión Camargo, C.F.E. Gerente General de Automatización e Ingeniería (AEI), [email protected]

Estudiantes: Antonio Eduardo Flores Salinas, [email protected], Germán Guillermo López Rodríguez [email protected], Mayte Rubio Gutiérrez,

[email protected] Estudiante: Martha Lilia Robles Delgado. UPNECH. [email protected]

LIDER DEL PROYECTO. M.C. Martha Lilia Delgado Martínez.

INSTITUCIONES Y EMPRESAS INVOLUCRADAS. Tecnológico Nacional de México (TecNM) / Instituto Tecnológico de Delicias (ITD) Universidad Pedagógica Nacional del Estado de Chihuahua. (UPNECH). Comisión Federal de Electricidad, Zona de Transmisión Camargo, Chihuahua. Automatización e Ingeniería.

INTRODUCCIÓN

El propósito de construir este prototipo, surge sustentado en la problemática existente en el proceso de deshidratado de chile, variedad jalapeño, para convertirlo en chile chipotle, se observan algunas situaciones, como por ejemplo las que afectan al medio ambiente, tales como la contaminación a la atmósfera por el excesivo uso de leña que se utiliza para esta actividad, considerando esto como un impacto ambiental negativo y social, además la cuestión económica que afecta a los productores, porque los insumos que se requieren para este proceso son excesivos, planteando una solución viable y alterna, con el rediseño del proceso de deshidratado de chile chipotle, va permitir reducir hasta en un 75% el empleo de leña, abatiendo la tala inmoderada de árboles, proponiendo de esta manera nuevas alternativas con las que se pueda prolongar el proceso de ahumado del chile y contribuir así con el impacto ambiental a estos problemas, además se obtiene con esta mejora, reducir considerablemente el consumo de energéticos, optimizando el calor con menos consumo de leña, también se reduce las emisiones de CO2 a la atmosfera que son originadas por esta actividad agrícola, así mismo se minimiza el tiempo de proceso de ahumado del chile de noventa y seis a veinticuatro horas por corrida del cocedor.


126

Palabras Clave: Construcción de Horno, Chile chipotle, Reducción de insumos.

DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA A RESOLVER.

El chile chipotle es el tercer producto agrícola cultivado y procesado en el Estado de Chihuahua, por ello el sistema producto chipotle es un organismo que lleva más de 20 años en práctica, impulsando la producción y la exportación en este proceso, el tercer producto con más producción en el Estado después de la leche y las nueces.

Como menciona González (2016):

…actualmente se cosecha en el estado 8 mil toneladas de chiles y la derrama económica por su venta como chipotle es de 756 millones de pesos. Chihuahua es el primer productor de chile chipotle con un 70 % encima de los otros estados que lo producen a la República Mexicana. El 30% de lo que se produce se exporta a los Estados Unidos (pág. 25).

Como se aprecia en el texto anterior, el área de oportunidad al realizar esta propuesta sería ampliamente aprovechada por los productores del Estado de Chihuahua y otros Estados de la República que se dedican a esta actividad agroindustrial de deshidratar el chile chipotle.

Con la construcción del prototipo también se abatirá la problemática relacionada con la exposición del personal, que desarrolla esta actividad al permanecer arriba de los cocedores, hasta 96 horas que es el tiempo que se dura en una corrida en un horno artesanal, además que en el desarrollo de estas prácticas, los operadores tienen que voltear el chile cada 12 horas, para que no se vaya a quemar, representando un riesgo en la salud del trabajador al inhalar las emisiones de la ingesta del humo producido por la ignición de la leña por largo tiempo, generando esta operación de trabajo enfermedades respiratorias fuertemente asociadas con la exposición al humo por largos períodos de tiempo, tales como infecciones agudas del tracto respiratorio, obstructiva crónica (EPOC) y el cáncer de pulmón, otro aspecto a tomar en cuenta es, que si las maderas están húmedas o llevan mucho tiempo almacenadas, pueden portar esporas de hongos, bacterias y virus, y en ocasiones puede aspirarse alguno de estos elementos por medio de la combustión y originar complicaciones. Además si las maderas contienen barniz, podrían inhalarse componentes de estas pinturas tales como hidrocarburos, alcoholes y otros elementos tóxicos.

También debido a estas acciones se generan un excesivo uso de energético, ocasionando problemas de contaminación, así como grandes gastos de insumos involucrados en esta actividad primaria del sector agrícola.

La importancia de realizar el prototipo es, reutilizar los ciclos termodinámicos de generación de humo proporcionado por la ignición de leña de nogal, encino, que por lo regular son las variedades que se utilizan para este proceso. Para el sistema encapsulamiento del humo dentro de la cavidad del horno se generó un deshidratador de chile chipotle tipo túnel, planteado como prototipo de diseño inédito, para apoyar la sustentabilidad ambiental de la región centro sur del Estado de Chihuahua. Está enfocado principalmente, al desarrollo de las buenas prácticas para el proceso de deshidratación del chile chipotle, que se realiza en cocedores tradicionales y de esta forma crear un cambio a insumos y técnicas innovadoras de automatización, construyendo un prototipo de horno encapsulador del humo que genera.


127

También hace falta rescatar donde se ubica todo esto geográficamente, porque es una buena

opción de hacer este producto innovador, ya que en el Estado de Chihuahua, es un lugar que cuenta con tierras agrícolas donde se cosechan grandes cantidades de chile variedad jalapeño, que por ende proporciona un valor agregado a este cultivo, beneficiando con esto la constitución de agroindustrias, sectores de producción, asociaciones rurales de interés colectivo (ARIC), así como la economía regional, ya que este tipo de empresas genera 60,000 jornales al año, de chile chipotle de la región centro- sur del Estado de Chihuahua, fuertemente establecidos, en esta vocación.

Debido a los sistemas de producción artesanal , que utilizan los agricultores que se dedican

a la deshidratación de chile jalapeño fresco, para convertirlo en chile chipotle, se realiza a la intemperie, donde por el tipo de sistema se genera cierto grado de contaminación con cualquier agente externo, por ejemplo, roedores u otros tipos de animales, después, otro factor es el operario que necesita desarrollar sus actividades de voltear el chile, situándose en la parte superior del horno para poder desempeñar esta actividad de voltear el chile, con el fin de que vaya teniendo la textura y todos los requerimientos que caracteriza al chile chipotle.

La actividad de deshidratación de chile chipotle es un proceso largo, lo cual significa que

dura de cuatro a cinco días, dependiendo de las condiciones del tiempo, de constantes emisiones de humo a la atmosfera provoca un impacto negativo al medio ambiente, en pocas palabras, con el cambio de tecnología se desarrollaran actividades productivas más higiénicas y sustentables, así como generar procesos totalmente automatizados e innovadores para las empresas agroindustriales de la región centro- sur del estado de Chihuahua, el nuevo prototipo de horno reutilizaría el humo que se genere dentro del hogar del horno produciendo un ahorro significativo de un 75 % de leña, de modo que también se minimizar el uso de combustibles por la reutilización del humo, ya que va ir encapsulado y por consiguiente se aprovechara la generación de los tiros termodinámicos de circulación del humo, en esta actividad la leña juega un papel muy importante, porque es el elemento que le da el sabor al chile chipotle llamado también chile ahumado. Lo que significa que para producir un kilogramo de chile deshidratado se requieren seis kilogramos de chile fresco.

OBJETIVO

Diseño de un prototipo de horno deshidratador para el cultivo del chile, variedad jalapeño y convertirlo en chile chipotle, proponiendo nuevas alternativas con las que se pueda mejorar el proceso de ahumado y así contribuir con el impacto ambiental, reduciendo la tala de árboles.

METODOLOGIA.

Este prototipo se realizó con el propósito principal de revolucionar el proceso de producción de chile chipotle, porque desde décadas atrás la manera de hacerlo ha sido de manera artesanal o tradicional, pues se dice que no tendría el peculiar sabor que le da la combustión de la madera al chile jalapeño verde.

El proceso actual comienza con el abastecimiento de leña para el horno, normalmente los hornos están constituidos por una estructura de “block” y un tipo de marco hecho de madera con piezas colocadas a lo ancho de la base. En la parte inferior, da lugar a espacios semejantes a calderas. Para su funcionalidad, se requiere estar alimentando esa llama durante cuatro o cinco días,


128

incluyendo la mano de obra que abastece la leña y la que da lugar al volteado de chile para que se logre el total ahumado y no llegue al punto de la carbonización.

Irremediablemente, esto es una causa dañina para el medio ambiente pues es demasiado el humo que resulta de dicho proceso, otro riesgo latente y a corto plazo es que se genere un incendio si se descuida o si de alguna manera el calor llega a alcanzar la leña que aún no es usada. Esto provocaría la pérdida del lote en proceso como la infraestructura y hasta quemaduras en el trabajador que voltea el chile.

La propuesta aquí descrita a continuación puede erradicar la mayoría de los riesgos a los que es expuesta la gente y el medio ambiente, pues se llevará a cabo de una forma automatizada y sincronizada en lo que es el abastecimiento y el constante movimiento de los chiles durante el proceso.

Es preciso indicar que esto es el punto de partida de este prototipo, porque al estar en movimiento continuo, el chile puede llegar a tener más horneado y así extraer la mayor parte del agua en su interior que contiene la pulpa del chile y además que el ahumado sea mejor.

En lo que concierne a leña para la cocción, no habrá tanto escape de gases como en el método tradicional, ya que la madera de un lote será suficiente para maximizar su rendimiento, entonces el humo será reingresado al túnel una y otra vez, por medio de una encapsulación y sistema de tiro termodinámico a través de tubos que harán que esto función sin problema alguno con la ayuda de servomotores, que toman aire del exterior e impulsan todo esto, mediante dicho sistema.

La realización de este prototipo será de gran avance para las agroindustrias que se encuentran en el medio de la producción agrícola de la región, promoviendo que particulares se motiven a producir chile chipotle sin necesidad de usar algún proceso externo.

A lo largo del desarrollo del proyecto se ha asistido a dependencias de gobierno como también a empresas privadas y con gente productora y conocedora del proceso del chile chipotle. Se acudió a la dependencia de gobierno INIFAP (Instituto Nacional de Investigación Agrícola, Pecuaria y Forestal) ubicado en la carretera a Rosales Km 2, Cd, Delicias Chihuahua. En esta dependencia proporcionaron información de la producción de chile fresco, así también del chile chipotle y donde se encuentran los productores más fuertes de la zona centro sur del estado de Chihuahua.

Otra dependencia donde se acudió a recabar información es SAGARPA. (Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural) ubicada en la dirección Av. 8va Oriente No. 527, de Cd. Delicias, Chihuahua. En el departamento de pro-campo se enriqueció la información de los plantíos del chile jalapeño, así como el tiempo que dura para llegar hasta la cosecha y también cual es intervalo que se debe pasar el chile verde para que se ponga rojo para procesarlo y obtener chile chipotle.

A continuación se describe en la tabla 1, un análisis comparativo general, entre los dos procesos, el convencional y el proceso innovador automatizado, para el deshidratado de chile chipotle, dónde se reflejan las diferencias entre ambos sistemas de producción.


129

Tabla 1. Análisis comparativo de procesos

En la tabla 2, se muestra la comparación de costos de producción días y toneladas producidas por el proceso convencional y el innovador.

Tabla 2. Desarrollo comparativo de costos de producción.

DESCRIPCIÓN DEL PROTOTIPO.

El prototipo para deshidratado de chile se diseña a partir de un mezclador de líquidos con una capacidad de 6 kg de chile, un motor de ¼ HP, torque de 400 RPM y una alimentacion de 127 volts. Dicho mecanismo se interconectara a un cilindro de acero inoxidable que será utilizado para girar y dejarlo adaptado para que realice el deshidratado del chile.

La finalidad de este prototipo, es la mejora de los cocedores convencionales de chile chipotle, así como la reducción del impacto que causa al medio ambiente, las emisiones de gases de efecto invernadero y la tala de árboles al momento que el proceso es llevado acabo, como principal objetivo, hacer el proceso más rápido y menos costoso para los productores de chile chipotle.

A continuación se detalla a escala la construcción del prototipo en su diseño original para el estudio de caso de esta investigación, en su carácter meramente experimental, para realizar las corridas pertinentes, poder determinar el diseño inicial de este prototipo y estar midiendo resultados en la construcción del horno deshidratador de chile fresco rojo y convertirlo en chipotle. El equipo va permitir el secado del proceso de chile variedad jalapeño en rojo. Para el desarrollo de este proyecto se utilizaron los siguiente materiales: perfil de 1 ½, solera de 1 ½, motoreductor de ¼, engranes, equipo de control eléctrico, lámina negra, cilindro perforado de acero inoxidable grado alimenticio, tubo cilíndrico, turbina extractora, chumaceras y barra solida de acero, como se

CHIPOTEC HORONO CONVENCIONAL

INVERSION INICIAL: 195,124 INVERSION INICIAL: $50,000 CAPACIDAD EN TONELADAS: 2.5 CAPACIDAD EN TONELADAS: 2.5 CORRIDA: 2.5 CORRIDA: 2.5

TIEMPO: 24 hrs TIEMPO: 96 hrs

LEÑA: 500 kg LEÑA: 4 ton

TRABAJADORES: 1 TRABAJADORES: 2

SALARIO: 300 diarios SALARIO: 300 diarios PRODUCCION BRUTA: 6 a 1 PRODUCCION BRUTA: 6 a 1

Chipotec Por mes Horno

convencional Por mes

Producción 6 a 1 416.67 12,666.7 416.67 12,666.7 Kg

Producción 4 Días

1,666.67 416.67 Kg

Costo hora-hombre por corrida 4 Días

300 Por Día 1,200.00 9,120.00 2,400.00 18,240.00

Costo de leña por corrida 750.00 6,000.00 Costo por kilo del chile seco 55.00 55.00 Ganancias por venta $ 696,666.67 $ 174,166.67


130

muestra en las figuras 6 y 7. El equipo para el secado, funciona por medio de un motor de ¼ de HP con alimentación eléctrica de 127 volts, de corriente alterna, interconectado con un motoreductor, el cual acciona un mecanismo de engranes y chumaceras, haciendo girar un tambor perforado de acero inoxidable, quedando inmerso dentro de una cavidad cerrada por una puerta, que es llenada de humo, en la cual por medio de una turbina hace recircular al humo, forzando los tiros termodinámicos de entrada y salida de aire, en la parte inferior cuenta con una parrilla de cámara de secado, donde se deposita la cantidad de leña necesaria, que es la que otorga el poder calórico de deshidratación, la capacidad de procesamiento del prototipo construido a escala, como se indica en la figura 1, tiene una capacidad de seis kilogramos de chile jalapeño fresco, para obtener un kilogramo de chile deshidratado chipotle, por medio del calor producido por la leña, que es mínima la cantidad de este energético, quedando dentro de un ciclo cerrado de reutilización.

Figura 1. Construcción del Prototipo para deshidratar chile chipotle

En las figuras del 2 al 16 se indica el proceso de construcción del prototipo el cual se se representa paso a paso la secuencia del armado del horno deshidratador de chile variedad jalapeño, para convertirlo en chile chipotle.


131

Figura 2. Equipo adquirido para modificar.

Figura 4. Extensiones de metal c-150.

Figura 8. Colocación de c-150 en el contorno superior.

Figura 9. Colocación de lámina negra.

Figura 10. Colocación de lámina negra en la sección

inferior de la estructura metálica.

Figura 11. Colocación de lámina negra para división de cilindro

Figura 5. Colocación del perímetro con material metálico c-150.

Figura 6. Colocación de lámina negra calibre 18.

Figura 7. Extensiones de c-150 y colocación de lámina.

Anexo fotografico, desarrollado en las figuras 2 a la 16, se muesta el proceso de operaciones del armado del prototipo

Figura 12. Colocación de solera de 1 ½ pulgada.

Figura 13. Colocación de lámina negra en la parte frontal.

Figura 14. Cilindro de acero inoxidable perforado.

Figura 3. Maquinaría desarmada.

Figura 15. Colocacion Lateral de lamina negra

Figura 16. Colocacion de tubo galvanizado

Figura 2 a la 16. Diagrama de Proceso de Operaciones del Prototipo del Horno Chipotlero. Fuente propia


132


Con la construcción de este prototipo de túnel deshidratador, se reducira el uso indiscriminado de leña, para de esta forma evitar la tala de árboles, ya que de este recurso proviene el material energético, además de la reducción de los tiempos de operación, que se desarrollan en el funcionamiento de los hornos tradicionales del tipo a cielo abierto (artesanales). Este proyecto está dirigido principalmente a los productores de chile chipotle, para reducir el impacto ambiental que causa el proceso, así como la disminución del costo en tiempo de cocción, con esto se demostrara a los grandes y pequeños productores, la eficiencia y rendimiento del proyecto así como los beneficios que este le puede traer. El estado de Chihuahua es líder en producción de este producto con más de 11 mil toneladas anuales que generará una derrama económica de más de 385 millones de pesos y unos 60 mil empleos de forma directa. Dirigiéndose este equipo principalmente a productores de chile chipotle del estado de Chihuahua, debido a que este producto adquiere un valor agregado, mejorando el proceso. Haciendo notar que con este proyecto se podrá aumentar la producción y hacerla más económicamente rentable, debido a que se utilizara un 75 % menos leña así como el tiempo del proceso será menor ya que reduce de 96 a 24 horas, otras de las finalidades será conservar el sabor que es obtenido en el horno convencional ya que el humo de la leña de mezquite, nogal y encino es el que le da el sabor ahumado muy especial y este a su vez funcionan como un conservador, siendo muy notorio que la comercialización de este producto es un éxito para los productores de chile jalapeño en chipotle, creando un campo laboral muy grande ya que ofrece estabilidad y equilibrio económico a la región centro- sur del Estado de Chihuahua. CONCLUSIÓN

Se concluye que con el nuevo proceso de deshidratar chile chipotle se lograra reducir el consumo de combustible (leña), tiempo de proceso, así como la reducción de emisiones contaminantes y mejorar la calidad del aire. Entre ellas destacan la mejora del proceso del ahumado, la adopción de tecnologías limpias, menos contaminantes en los hornos chipotleros y promover programas impulsados por las autoridades para limitar la emisión de contaminantes a la atmosfera.

• Las mejoras obtenidas en el deshidratado de chile chipotle, fueron las siguientes:

• Reducción de la mano de obra en un 50% • Reducción de los tiempos de proceso de 96 a 24 horas • Reducción del consumo de energéticos (leña) en un 75% • Reducción de los costos de operación.

• El chile es un producto agrícola de gran importancia para la economía nacional ya que su producción, procesamiento y comercialización generan una gran actividad laboral.

• El cálculo del análisis costo-beneficio, basado en la Ingeniería Económica para evaluar la viabilidad de los proyectos de inversión, arroja un resultado de una TIR de 88%, lo que justifica la adquisición del nuevo equipo, y la inversión se recupera en 51 días con la venta del chile deshidratado.

• Las encuestas aplicadas arrojan que la región centro sur del estado de Chihuahua es una zona agrícola de gran importancia para quienes producen, procesan y comercializan el chile; que las 3 principales variedades son jalapeño, chilaca y mirasol; que sus precios son variables cíclicamente y que se comercializan a través de centrales de abasto, así


133

como considera también la exportación. Además la mayoría de los productores desean darle un valor agregado a su producto que los haga ser más competitivos.

• La tecnificación, particularmente la automatización, es una buena estrategia de mejora para lograr una mayor calidad y productividad en los procesos de deshidratación del chile.

• Las instituciones de educación superior deben realizar esfuerzos que contribuyan a la obtención y sistematización de información teórica y tecnológica relacionada con el procesamiento del chile, para con esto generar agroindustrias productivas.

• Si las empresas procesadoras de chile pudieran automatizar y aplicar técnicas de ingeniería, sus productividades aumentarían en elevados porcentajes así como se demuestra en la investigación presentada.

BIBLIOGRAFIA

1. Caro E. C. l. (2013). COMPETIVIDAD MUNDIAL DE LA PRODUCTIVIDAD DEL CHILE CHIPOTLE. REVISTA DE ECONOMIA, 128.

2. García S. R. J. (2009). EL CHILE JALAPEÑO. Recuperado el 11 de Noviembrede 2016,dehttp://www.fecchiapas.com.mx/sistema/biblioteca_digital/chilejalapeno.pdf

3.González, J. (2016). Deconstrucción. Recuperado el 3 de Noviembre de 2016, de http://deconstrucción.org/el-mundo-consume-8-mil-toneladas-de-chipotle-chihuahuense-sabes-como-se-hace/

4. Hernández et.al.(2014). Metodología de la Investigación. Editorial Mc Graw Hill.

5. INIFAP. (2012). Instituto Nacional de Investigación Agrícola, Pecuaria y Forestal Nacional, . Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera. Recuperado el 15 de Octubre de 2016, de un panorama del cultivo del chile: http://infosiap.siap.gob.mx/images/stories/infogramas/100705-monografia-chile.pdf

6. Rivera, F. M. (2016). La Crónica de Chihuahua. Recuperado el 17 de Noviembre de 2016, de

http://www.cronicadechihuahua.com/Chihuahua-lider-en-produccion-de.html

7. Rodríguez, A. F. (6 de Diciembre de 2006). INIFAP. Recuperado el 7 de noviembre de 2016, de:http://www.zacatecas.inifap.gob.mx/publicaciones/Tecnología_de_producción_de_chile_seco.pdf.

8. SAGARPA. (2017). Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural y Pesca. Análisis de los Recursos de Producción Nacional

9. Macrae, R., Robinson, R. K. Sadler, M.J. (1997). Encyclopedia of Food Technology and

Nutrition. Academic Press Inc. 2956-2934.


134

PLANOS DE CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPO

Figura 17. Planos de construcción de horno deshidratador, unidades en centímetros. (Fuente propia)


135

Figura 18. Planos de construcción de horno deshidratador, unidades en centímetros. (Fuente propia)


136

Obtencion del material Cortar el maerial base Armar y soldar la estructura

Conexiones eléctricas Colocación del motor reductor Colocación de engranes

Figura 19. Diagrama de proceso de construcción del prototipo

En primer lugar se obtiene el material base, para posteriormente pasar a cortar los tubos PTR cuadrados y la lámina lisa, una vez que los materiales están del tamaño indicado se procede a armar y soldar, luego se colocan las bases para las chumaceras y los engranes, así como el cilindro perforado de acero inoxidable grado alimenticio, donde se depositara el chile, una vez desarrollando lo anterior, se monta el moto reductor y posteriormente se hace la instalación eléctrica. A continuación se anexa link para observar en YouTube el video funcionando el prototipo https://www.youtube.com/watch?v=eRwrVQ6O2GQ


137

PROTOTIPO

SISTEMA DE INFORMACIÓN AL TUTOR DEL INSTITUTO TECNOLÓGICO DE DELICIAS (SITIT).

Tecnológico Nacional de México, Instituto Tecnológico de Delicias Autores. Catedráticos del Departamento, Ingeniería Industrial e Ingeniería en Sistemas Computacionales. Paseo Tecnológico

Km. 3.5, C.P. 33000. Cd. Delicias, Chihuahua, México Teléfonos y Fax: (639)1326500. www.itdelicias.edu.mx

Lic. Jesús José Contreras Martínez, [email protected]

Ing. Gerardo García Soto [email protected] Lic. Sandra Rodriguez Rios sandra:[email protected]

Pedro Iván Guerrero Aguirre [email protected] Sandra Verónica Hernández Molina [email protected]

LIDER DEL PROYECTO. Lic. Jesús José Contreras Martínez 1. Resumen

En el presente proyecto se busca diseñar e implementar una aplicación web en el Instituto Tecnológico de Delicias, para tener un control de los tutores y sus alumnos tutorados, y a su vez que los tutores puedan ver en la misma aplicación que grupo tiene asignado, teniendo en cuenta que “En la ingeniería del software se denomina aplicación Web a aquellos productos software que los usuarios pueden utilizar accediendo a un servidor Web a través de Internet o de una intranet mediante un navegador.” (Pérez, 2013). Es por ello, que se busca la realización de dicha aplicación web, para que el tutor desde cualquier dispositivo con acceso a internet pueda acceder.

Palabras Clave: Aplicación Web, Tutores, Ingeniería del Software, Internet, Intranet.

2. Abstract The present project seeks to design and implement a web application at the Technological

Institute of Delicias, to have a control of tutors and their students tutored, and in turn that the tutors can see in the same application that group is assigned, taking into account "Software engineering is called a Web application to those software products that users can use by accessing a Web server through the Internet or an intranet using a browser." (Pérez, 2013). That is why, it is sought the realization of such web application, so that the tutor from any device with access to the internet can access.

Key words Web Application, Tutors, Software Engineering, Internet, Intranet.


138

3. Introducción “En el contexto internacional siempre existe la preocupación por la formación de profesionistas cada vez más capacitados que puedan enfrentarse ante el mundo cambiante en el cual hoy en día se vive y que por supuesto puedan dar solución a los problemas que se presentan en la sociedad de forma viable y sustentable. Actualmente en las instituciones de educación superior se ha promovido el desarrollo integral de los estudiantes durante su instancia dentro del centro universitario, sabiendo de antemano que son jóvenes con inquietudes, capacidades, cualidades y debilidades diferentes.” (Peralta, Fuentes, Jiménez, Rodríguez, & Domínguez, 2015). En si muchas personas desconocen cuál es el funcionamiento del departamento de tutorías,

es por ello por lo que no se le da mucha importancia, pero en si el tutor es aquella persona que observa, orienta, canaliza y da un seguimiento a las necesidades que surjan en la trayectoria académica de sus tutorados.

Es por ello por lo que se busca implementar la aplicación web denominada SITIT para que así el tutor pueda llevar con más facilidad la información de sus alumnos tutorados.

4. Antecedentes del Problema.

“Los antecedentes más próximos a la idea de la tutoría académica son los de la universidad de Oxford, en la que el estudiante tiene un encuentro semanal con el profesor (tutor) que le es asignado.” (Fernández, 2010) .

Al igual que en el Instituto Tecnológico de Delicias un grupo de estudiantes ven a su tutor dependiendo el día y la hora que se les haya otorgado o en la que tanto tutor como tutorados estén de acuerdo, es por ello por lo que se busca realizar la aplicación web para que así el tutor pueda ver un poco del avance de sus tutorados y así poder ayudar y orientar a los alumnos. 5. Paradigma o Enfoque de la investigación.

Para el presente estudio, se utilizó un enfoque Cuantitativo, ya que de acuerdo con Sampieri (2010), “usa la recolección de datos para probar hipótesis, con medición numérica y análisis estadístico, estableciendo patrones de comportamiento y probar teorías”.

Con esta investigación se busca la resolución del problema, al igual se requiere una medición numérica y análisis estadístico para saber si la presente aplicación trae consigo mayores beneficios que puntos en contra a la Institución, con los datos obtenidos y la observación realizada en el comportamiento del personal del Instituto se busca probar la hipótesis realizada. 6. Planteamiento del Problema.

¿Cómo dar más facilidad al tutor al acceso a la información de sus tutorados, mediante la implementación de una aplicación web para el Instituto Tecnológico de Delicias? 7. Justificación.

Actualmente se cuenta con una aplicación local para llevar la información del departamento de tutorías, como dicha aplicación es local la única persona que tiene acceso a la información, al igual que actualiza la aplicación es el Coordinador de tutorías. Es por ello por lo que todo tutor que necesita algún reporte o algún documento que tenga que ver con sus tutorados tiene que esperar al Coordinador de tutorías para poder pedir dicha información.


139

Con la implementación de la aplicación web los tutores podrán acceder desde cualquier dispositivo con acceso a internet a la información de sus tutorados e imprimir los reportes generales de dichos tutorados, teniendo la seguridad de que el Coordinador de Tutorías aun contara con derechos para poder agregar modificar liberar o realizar cualquier otra actividad de los alumnos tutorados.

8. Viabilidad

En la presente investigación se aportan evidencias estadísticas y argumentación empírica sustentable que favorecen el diseño, desarrollo e implementación del proyecto, cuya particularidad es la obtención más rápida de información de los tutorados del Instituto Tecnológico De Delicias. 7.1 Factibilidad Técnica

Para implementación del proyecto el Instituto Tecnológico de Delicias cuenta con la infraestructura tecnológica para que este proyecto sea implementado correctamente. Al igual en esta Institución existe una plataforma de telecomunicaciones basado en un ancho de banda también aceptable. De la misma manera los docentes de dicha institución están capacitados para el uso de aplicaciones web, ya que cuentan con diferentes aplicaciones en diferentes áreas. 7.2 Factibilidad Económica

La implementación de este proyecto no genera un costo ya que se utilizan programas con licencias gratuitas que nos ayudan a la creación de dicho proyecto, el único costo que se tendría sería el de la renta de un dominio para poder subir la aplicación web y así tenerla en línea 7.3 Factibilidad operacional

El personal del Instituto cuenta con los conocimientos necesarios del uso de aplicaciones web, ya que como fue mencionado anteriormente se tienen diferentes aplicaciones web en diferentes departamentos. Lo único que el personal no tiene, es la costumbre de sacar la información de sus tutorados de una aplicación web.

Para la solución de errores se tiene a varios profesores que tienen conocimiento en la programación de aplicaciones web, y con los manuales de usuario y técnicos, se hará más fácil dicha solución. 9. Hipótesis.

La implementación de la aplicación web SITIT permite a los tutores tener más información y con mayor facilidad de sus tutorados del Instituto Tecnológico de Delicias. 8.1 Variable Independiente

La implementación de la aplicación web SITIT 8.2 Variable Dependiente

Permite a los tutores tener más información y con mayor facilidad de sus tutorados del Instituto Tecnológico de Delicias 10. Objetivos.

10.1. Objetivo general Diseñar e implementar una aplicación web, para facilitar a los tutores el acceso a la

información de sus tutorados del Instituto Tecnológico de Delicias. 10.2. Objetivo Específico

1. Diagnosticar las necesidades vigentes para realizar la aplicación web.


140

2. Analizar el problema que tienen los tutores con la información de sus tutorados 3. Diseñar el prototipo de la aplicación web 4. Implementar la aplicación para realizar pruebas de operatividad. 5. Depurar las posibles fallas que se presenten. 6. Puesta en marcha de la aplicación operando con datos reales. 7. Capacitar al personal que utilizará esta aplicación. 8. Documentar la aplicación con los manuales técnico del administrador y del usuario. 9. Elaborar un informe de resultados. 11. Marco Teórico

La tutoría en cualquier área contribuye al proceso educativo, esta se enfoca a la interpretación, argumentación y resolución de problemas del contexto externo. A la formación ideal y con compromiso ético en todas las competencias. Lo que permite afrontar retos personales, institucionales y sociales. Por ello la tutoría crea y ofrece las condiciones para que tanto el estudiante como el tutor, lleven a la construcción de un proyecto de vida propio, en el que además de prever la satisfacción de sus necesidades, participen de manera proactiva, interactiva y responsable en la evolución de la sociedad del conocimiento.

“La tutoría, como actividad dinámica, permite que el estudiante obtenga continuamente los conocimientos necesarios para la toma de decisiones en su vida académica y desarrolle a su vez las habilidades, destrezas, actitudes y valores que le resultarán útiles en su vida personal y en sus relaciones sociales.” (Chemor, y otros, 2013). En educación la tutoría es considerada una herramienta para guiar el aprendizaje de los

tutorados, y así poder lograr un desarrollo en su autonomía y contribuir al desarrollo de los tutorados.

“Asimismo, la tutoría académica permite en el estudiante lograr desarrollar su autonomía en todos los órdenes, mediante la adquisición, integración y puesta en práctica de un conjunto de competencias en y para la acción que deben poseer los estudiantes y, que demuestran en la aplicación de sus conocimientos lo que los llevaría a certificar su capacidad, formación y valía profesional.” (Tejeda Rodríguez, 2016). Como lo menciona anteriormente Tejeda 2016 la tutoría permite desarrollar la autonomía

en todos los órdenes, ya que en México la educación superior tiene varios retos, entre ellos la formación integral con una visión humanista. Por ello que la Tutoría Académica ayuda al tutorado a un desarrollo en diferentes ámbitos como puede ser en el ámbito intelectual, académico, profesional y personal ya que tiene trascendencia educativa que va más allá de su carácter institucional.

Es por ello por lo que en el presente proyecto se busca la implementación de una aplicación web denominada SITIT para así el tutor pueda conocer un poco más de los alumnos tutorados que le fueron asignados, para así poder ayudarlos de una mejor manera, y poder darles mejores herramientas para aprendizaje y su desarrollo sea mucho mejor, ya que con la aplicación el tutor podrá ver, quienes de sus alumnos tutorados ha contestado encuestas quienes no, podrá ver quiénes son sus alumnos tutorados, etc.

En la actualidad existen muchas aplicaciones web en diversas instituciones, que ayudan al tutor a obtener una visión más allá de sus tutorados, pero en este caso el SITIT se desarrollara en base a lo requerido por el Instituto Tecnológico de Delicias, esto tomando en cuenta a los tutores y al coordinador de tutorías de la misma institución para que así la aplicación sea fácil de utilizar y


141

puedan obtener los reportes necesarios para un mejor desempeño en esta área tan importante como lo es la tutoría. 12. Instrumentos de Recolección de Datos

Preliminarmente se tiene contemplado el diseño y aplicación a futuro de un cuestionario, para la recopilación de información necesaria que permita aportar evidencia que sustente la pertinencia de implementar este proyecto de investigación.

12.1. Selección de la muestra y la población de interés.

Para recabar información pertinente a la presente investigación, se utilizará el cuestionario.

Un cuestionario según la UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA, CENTRO DE ESTUDIOS DE OPINIÓN, (s.f.) “es un formulario con un listado de preguntas estandarizadas y estructuradas que se han de formular de idéntica manera a todos los encuestados.”

El cuestionario estará basado en una muestra de la población total “N”, de los docentes del Instituto siendo una población de 100 docentes en base a dicha institución, con un nivel de confianza del 95%, y una probabilidad de ocurrencia del 50%, con un error de estimación del 5%, la muestra se obtendrá de la siguiente ecuación:

! = #$ ∗ & ∗ ' ∗ ()*$ ∗ (( − 1)/ +#$ ∗ & ∗ '

! = 1.96$ ∗ 0.5 ∗ 0.5 ∗ 100)0.05$ ∗ (100 − 1)/ + 1.96$ ∗ 0.5 ∗ 0.5

! = 79.51 Por tanto, para la presente investigación se requería aplicar a una muestra

representativa de 80 docentes del Instituto Tecnológico de Delicias.


142

13. Cronograma Fecha

Actividades

20-30 Jun 2017

1-15 Jul 2017

16-31 Jul 2017

1-15 Agosto 2017

16-31 Agosto 2017

1-15 Sep 2017

16-30 Sep 2017

1 Análisis y Diagnóstico del Problema

2 Análisis de la Información encontrada en diferentes Fuentes

3 Retroalimentación de la información encontrada en diferentes fuentes

4 Diseño del prototipo.

5 Analizar la viabilidad del desarrollo del prototipo

6 Implementación del prototipo a futuro, pruebas y depuración.

7 Análisis de resultados preliminares.

RESULTADOS OBTENIDOS Se tiene un prototipo funcional que nos permite el registro y operación de las actividades tutoriales que se hacían en un sistema sin conexión a internet Se hizo un acceso en 2 pasos para evitar conexiones ilegales o por medio de programas zombies


143

Paso 1 loguearse en el portal

Paso 2 loguearse por medio de su RFC

Paso 3 Confirmar su RFC


144

Paso 4 si es correcto y está en la base de datos muestra la bienvenida

Paso 5 Se muestra la opción de cambiar password de usuario

Paso 6 Cambio de password de usuario


145

Mensaje de password cambiado correctamente

Paso 7 Bienvenida al SITIT

Datos generales del plantel

Manejo de grupos del SITIT


146

Asignacion de Grupos y actividades de grupo completo

Paso 8 Asignar alumnos al tutor

Paso 9 Grupo Asignado al tutor


147

Listado de Grupo asignado al tutor

Actividades de grupo completo

Listado de alumnos que asistieron a esta actividad


148

Listado de la bitácora de accesos registrados al SITIT

Conclusiones El uso de los sistemas de información para la solución de problemas detectados en la coordinación de tutorías del Instituto Tecnológico de Delicias, resultará en una mejor atención tutorial a todo el plantel, alumnos, tutores, coordinación de tutorías, departamento de desarrollo académico y subdirección académica, ya que es un trabajo en conjunto de todas estas áreas y personas. Pero lo más importante es que el efecto sea en los alumnos y con ello incidir positivamente en los índices de reprobación, deserción y eficiencia terminal. 14. Bibliografía Chemor, E. C., Magallón, F. S., Vázquez, J. M., Guerrero, M. Á., González, M. G., & Hernández,

A. M. (Febrero de 2013). MANUAL DEL TUTOR DEL SNIT. Obtenido de http://www.ittuxtlagutierrez.edu.mx/documentos/Division/Tutorias/MANUAL_DEL_TUTOR.pdf

Fernández, M. G. (28 de 01 de 2010). El Tutor en la nueva Universidad. Obtenido de https://www.gestiopolis.com/el-tutor-en-la-nueva-universidad/

Peralta, D. R., Fuentes, E. A., Jiménez, A. L., Rodríguez, E. R., & Domínguez, E. S. (Junio de 2015). Revista Iberoamericana de Producción Académica y Gestión Educativa. Obtenido de https://www.pag.org.mx/index.php/PAG/article/viewFile/273/319

Pérez, J. P. (Septiembre de 2013). Estudio y clasificación de tipos de aplicaciones Web y determinación de atributos de usabilidad más relevantes. Obtenido de https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/32839/Memoria.pdf

Sampieri, R. H. (2010). Metodología de la Investigación. (5ª. Edición ed. ed.). Chil: Mc Graw Hill. Tejeda Rodríguez, M. (2016). La tutoría académica en el proceso de formación docente. Obtenido

de http://www.redalyc.org/pdf/310/31048483042.pdf


149

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA, C. D. (s.f.). EL CUESTIONARIO EL INSTRUMENTO DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN DE LA TÉCNICA DE LA ENCUESTA SOCIAL. Obtenido de http://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstream/10495/2628/1/AignerenJose_cuest


150

Aplicaciones Móviles y el Internet de las cosas en la Automatización.

Francisco Erasmo Pérez Hermosillo [email protected]

Pablo Cano Fuentes [email protected]

José Luis Guillermo Gallegos Bañuelos [email protected] José Ángel Almanza Gómez

[email protected] Carlos Alfredo Caldera Cárdenas

[email protected]

Héctor Armando Olivas Gómez [email protected]

Jesús José Nicolás López Herrera [email protected]

Instituto Tecnológico de Chihuahua

Departamento de Eléctrica - Electrónica Ave. Tecnológico 2909, Col. 10 de mayo, Chihuahua, Chih.

C.P. 31310, México (614) 201-2000, ext. 104

Temática general: Ingeniería y desarrollo

Resumen

El concepto de internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés), busca realizar la unificación en relación a los diferentes dispositivos electrónicos con los que el ser humano tiene interacción durante la vida cotidiana, basado en la idea de mantener cada uno de estos dispositivos conectados entre sí por medio de internet, y con esto brindar al usuario un mejor conocimiento del estado de cada uno de los aparatos electrónicos con los que está en contacto. Dentro de los aparatos electrónicos con los que se mantiene una constante interacción son los llamados dispositivos móviles (SmartPhones, Tablets, computadoras portátiles, reproductoras de música), de los cuales podemos destacar que su uso se ha estado intensificando con la aparición de las aplicaciones móviles, que son programas informáticos dedicados a mejorar su experiencia a través del dispositivo móvil.

En este artículo se muestra el diseño de una aplicación móvil que trabaja en conjunto con el concepto de internet de las cosas con el fin de automatizar un proceso y tener acceso a información relevante en tiempo real. Para fines de experimentación la aplicación móvil


151

desarrollada y el concepto de internet de las cosas se utilizaron en la automatización de una mezcladora industrial, controlada localmente por un PLC 1200 de Siemens.

Palabras clave: Internet de las cosas, Dispositivos, Aplicación Móvil, PLC.

Abstract

The concept of the internet of things (IoT), seeks to make a unification in relationship to the different electronic devices with which the human being has interaction during everyday life, based on the idea of keeping each of these devices connected to each other by the Internet, and with this, be able to provide the user a better knowledge of the state of each electronic device with which is in contact. Within the electronic devices with which we maintain a constant interaction are the so-called mobile devices (SmartPhones, tablets, laptops, music players), of which we can highlight that their use has been intensifying with the emergence of mobile applications (computer programs dedicated to improving mobile devices experience).

This article shows the design of a mobile application that works in conjunction with the concept of the internet of things, with the objective of automatizing a process and having access to relevant information in real time. For testing objectives, the developed mobile application and the Internet of things concept were used in the automation of an industrial mixer, locally controlled by a Siemens 1200 PLC. Key words: Internet of things, Devices, Mobile Application, PLC

Introducción

El Internet de las Cosas es un concepto que abarca todo tipo de dispositivos electrónicos, personales o domésticos, que estén conectados a internet [1]. Con el constante desarrollo de nuevas tecnologías y el alcance que estas tienen en el día a día de la sociedad, no es de sorprender que este concepto de internet de las cosas también crezca. En la actualidad cada vez un mayor porcentaje de la población cuenta con acceso a internet, se estima que aproximadamente el 39.2% de los hogares en México tienen acceso a internet y alrededor de 51.8 millones de personas interactúa con uno o más dispositivos electrónicos conectados a la red [2]. En los últimos años el incremento en la producción de dispositivos electrónicos con la capacidad de conectarse a internet y que además, cuentan con características que les permiten interactuar entre sí [3], nos habla del impacto que tiene la corriente del internet de las cosas en segmentos de la sociedad más relacionados a la vida cotidiana, por lo que es un hecho que un alto porcentaje de la población actual tenga acceso a internet y a uno o más de este tipo de dispositivos electrónicos, un claro ejemplo de esto último son los teléfonos inteligentes o SmartPhones [4].

De manera que este aumento en la cantidad de usuarios de internet no solo tiene repercusiones en la vida cotidiana de quienes conforman la sociedad actual, sino que a la vez se ha convertido en un factor importante para la industria al grado de ser una pieza clave para fundamentar el inicio de una nueva revolución industrial [5].


152

La importancia que cobra el internet de las cosas en la actualidad da lugar al desarrollo de nuevas tecnologías que brindan a los diferentes usuarios, y aun a los mismos desarrolladores, un mejor aprovechamiento de este recurso [6].

La aplicación móvil, es un programa que se puede descargar y acceder desde un sistema operativo diseñado para dispositivos móviles [7]. Existe una gran variedad de usos y diseños para estas aplicaciones y su popularidad crece de manera exponencial entre los usuarios de estos dispositivos. Estas deben ser diseñadas de tal forma que sean cómodas e intuitivas para que el usuario pueda entender y manejar con fluidez y sin complicaciones las utilidades que puedan brindar.

La necesidad de controlar uno o múltiples procesos sin la limitante que la distancia implica, es la razón principal por la que se desarrollan estas aplicaciones y se busca constantemente la evolución de estos dispositivos, convertidos en herramientas cotidianas.

Esta necesidad fue la idea principal que permitió llevar a cabo el proyecto planteado anteriormente, el cual busca crear un monitoreo y control no solo de un proceso en particular, sino una herramienta capaz de adaptarse a las necesidades que el proceso demande, así como otorgar las facilidades que el usuario requiera.

Desarrollo

Se desarrolló una aplicación móvil para Android capaz de conectarse a una base de datos alojada en la nube, de la cual se pueden enviar y extraer valores de las variables de un proceso especifico, es decir, permite monitorear y controlar el proceso atreves de la aplicación, utilizando la base de datos como intermediario. La aplicación está diseñada para adaptare a cualquier proceso especificando cuantas y que tipo de variables se van a controlar. La aplicación móvil busca ser la interfaz principal entre el usuario y el sistema, cumpliendo las necesidades que el usuario demande modificándolas a lo que su entorno requiera.

Para el desarrollo de esta aplicación se utilizó Visual Studio con la extensión de Xamarin, con el fin de facilitar la portabilidad de la aplicación a otras plataformas móviles como iOS y Windows Phone, además de la facilidad de desarrollo en el lenguaje C#. Se descartaron plataformas de desarrollo como Android Studio y App Inventor, la primera por el uso exclusivo para desarrollo en Android y la segunda por la simplicidad que esta tiene, provocando limitaciones dentro del desarrollo y el hardware que puede utilizarse del dispositivo. Para la base de datos se ocupó de los servicios de Firebase, servicio gratuito proporcionado por Google, el cual permite un manejo accesible de los datos en formato JSON. Otra razón para el uso de ambas herramientas (Xamarin y Firebase) es la existencia de librerías que facilitan la comunicación entre ambas a diferencia de otras. Una gran ventaja de Firebase es la opción de mantener los datos en tiempo real, ya que permite mandar notificaciones hacia la aplicación cada vez que haya modificaciones, en la base de datos, o en las variables que el usuario desea utilizar. Otro punto importante es la ventaja de tener un monitoreo de los usuarios que utilizan la aplicación desde la cuenta de Firebase, puede registrar

!"!#$%&'()#*+$"'#(%*,"$*&)%#*&-(."(%*/"',%+&)%0*()%"*,12%)&(!3-,%.%')%4-%*&$%&(

( 596(

las horas de uso, la cantidad de usuarios, poder detectar quien la utiliza y quien no, es decir, la administración total de la aplicación desde la base de datos.

Por otra parte, para fines de experimentación, se automatizo una mezcladora industrial con un PLC Siemens 1200, se hizo una conexión con un sistema embebido en base a placas Arduino. Por medios de sensores, el PLC recaba la información, la manda a la unidad central del sistema embebido y este se encarga, por medio de un módulo Ethernet, de hacer una conexión a la base de datos Firebase y guardar las variables recolectadas del sistema (Mezcladora). El Figura 1 muestra la arquitectura completa del sistema.

El funcionamiento de la aplicación se describe en la figura 2. Al iniciar sesión con un usuario y contraseña, aparece un menú donde tenemos que elegir las variables a controlar, ya sean temperatura, presión, algún motor o el encendido y apagado del sistema. Una vez seleccionadas, aparece información sobre el sistema y el estatus de cada una de las variables.

!"#$%&'()*'+%,$"-./-$%&'#.0.%&1'2.1'3"3-.4&)'


154

El diseño de la aplicación fue elaborada en Xamarin, el cual es indispensable configurarlo de forma adecuada, se usó el más reciente SDK (Software Development Kit) otorgados por Android para la compilación de la aplicación. Se compila en la última versión de Android 7.0 llamada Nougat, después de haber obtenido las últimas actualizaciones y paquetes de desarrollo y como configuración final se elige la versión de Android más antigua compatible Android 4.1 Jelly Bean (véase Figura 3). Por lo tanto, la aplicación funcionara perfectamente en S.O. desde 4.1 a 7.0 (Sistema operativo más reciente a la fecha).

Figura 3.- Configuración para la compilación en Xamarin.

Figura 2.- Diagrama de flujo del funcionamiento de la aplicación.


155

La aplicación móvil tiene tres capas, la primera capa es la interfaz, es decir la que está en contacto con el usuario, esta primera capa se diseña de dos maneras, se puede hacer mediante objetos ya establecidos (botón, textView, Labels, etc.) y arrastrándolos a la pantalla o mediante lenguaje XML, el cual se refiere a programar mediante etiquetas los elementos de la pantalla. La segunda capa es la que tiene la lógica de la aplicación, en esta capa se da la funcionalidad de cada elemento agregado en la pantalla, se hacen las conexiones a servicios o se controla las notificaciones, la segunda capa puede llamarse código fuente de la aplicación. La última capa, aunque no está ingresada dentro de la misma, es parte fundamental de ella, aquí es donde se encuentra la base o las bases de datos, esta “capa” es el servidor.

Firebase, es un servidor adquirido recientemente por Google Labs, el cual guarda la información de forma ordenada en subsecciones, las cuales pueden ser fácilmente obtenidas con una dirección especializada para cada uno, esto hace posible que no sea necesario descargar toda la información, sino solo la requerida por el usuario (véase Figura 4). Esto hace posible que la aplicación funcione más rápido, consuma menos datos de internet y tenga bastante fluidez al obtener datos.

Los datos son enviados en formato JSON, el cual consiste en una cadena de caracteres que contiene los valores de cada variable. La cadena de caracteres puede tener la información completa o puede contener solo una parte de los datos. Esta cadena de caracteres hace una mejor comunicación (véase Figura 5), solo se hace una vez, ya sea que guardes datos o que leas datos. La única vez que se hace la comunicación evita que se pierda la información o que haya errores a media comunicación.

Figura 4.- Base de datos de un usuario de la aplicación.

!"!#$%&'()#*+$"'#(%*,"$*&)%#*&-(."(%*/"',%+&)%0*()%"*,12%)&(!3-,%.%')%4-%*&$%&(

( 59:(

La aplicación final, se depuro por medio de USB en un celular Android versión 5.1 Lollipop, es decir que al compilar la aplicación no se hizo en un simulador, sino que se cargó en el celular directamente, esto permite una eficiencia mayor al momento de depurar, haciendo más rápido el procedimiento y disminuyendo la posibilidad de errores. Estando cargada la aplicación se hizo la prueba en conjunto con los demás dispositivos del sistema, los cuales son la mezcladora industrial, el PLC y el sistema embebido.

Conclusiones

El desarrollo de la aplicación móvil en el entorno de Visual Studio en conjunto con Xamarin, permitió un diseño libre para la aplicación tanto visual como funcionalmente (véase Figura 6), al mismo tiempo con el uso de la plataforma de almacenamiento de datos Firebase se obtuvieron resultados satisfactorios al momento de realizar modificaciones en tiempo real sobre el proceso que se controló durante la experimentación, implementado de manera concreta el principio del internet de las cosas.

RES%><=FTEU(B=C(IGIEF@A(RV!-SW(

R;S)LB@MA(TI=><=(

R)XS

(

R?SYEG=(B=(BE<AG((R2@F=;EG=SW(

(

!"#$%&'A)*'6&:&3'2.'1&'&:1"/&/"90)'&B'C0-.%8&D'2.1'$3$&%"7)'EB'6&:&'<F'692"#7'8$.0-.'2.'1&'&:1"/&/"90)'/B'6&:&'5F'3.%G"27%)'

!"#$%&'H)*''&B'I"3-&'G.%-"/&1'2.'1&'"0-.%8&D'2.'$3$&%"7'2.'1&'+:1"/&/"90'49G"1)'EB'I"3-&'J7%"D70-&1'2.'1&'"0-.%8&D'2.'$3$&%"7'2.'1&'+:1"/&/"90'49G"1)'


157

El correcto funcionamiento de la aplicación móvil durante la experimentación en el sistema operativo Android, sirve como base para extender la compatibilidad de la misma hacia los demás sistemas operativos existentes en la actualidad, que son dirigidos a dispositivos móviles. La experiencia obtenida al trabajar con la base de datos empleada en el servidor de Firebase sirvió como principio para el desarrollo de una base de datos que conserve características similares a la ya utilizada, pero en un futuro implementada en un servidor propio.

Referencias

[1] Dave Evans. (2011). Internet de las cosas Cómo la próxima evolución de Internet lo cambia todo. 4 abril 2016, de Cisco Internet Business Solutions Group Sitio web: http://www.cisco.com/c/dam/global/es_mx/solutions/executive/assets/pdf/internet-of-things-iot-ibsg.pdf

[2] INEGI. (2016). Estadísticas a propósito del día mundial de internet (17 de mayo). Aguascalientes: INEGI.

[3] Morgan, J. (2014, Mayo 13). A simple Explanation of Internet of Things. Forbes. Recuperado de: https://www.forbes.com/sites/jacobmorgan/2014/05/13/simple-explanation-internet-things-that-anyone-can-understand/#2c904df060828

[4] Paolo Gaudiano. (2011). What are “Things” in the Internet of Things? Fundación de la innovación Bankinter, 15, 11-19.

[5] Francis, P. (2016). Internet Industrial: Máquinas inteligentes en un mundo de sensores. Madrid: Ariel S.A.

[6] Samuel Greengard. (2015). The Internet of Things. Cambridge, Massachusetts: The Mit Press.

[7] Domínguez Mateos, F. (2014). Programación multimedia y dispositivos móviles. Madrid:

RAMA Editorial.


158

PROTOTIPO: TERMOCAM

EJE TEMÁTICO: Agrotecnología

INSTITUCIÓN:TecNM/ INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CD. CUAUHTÉMOC

AUTORES: Caraveo Loya Misael, [email protected] De la Cruz Castañeda Gerardo, [email protected]

Delgado Chávez Jesús Daniel, [email protected] Morales Torres Eduardo, [email protected]

Palacios Delgado María Eugenia, [email protected]

ASESORES: Dra. Laura Elizabeth Cavazos González, M.I.S.C. Rosalina Sifuentes Hernández,

M.A. Eva Consuelo Pérez Domínguez

Resumen

Con el paso de los años se han dado enormes avances en los procesos de irrigación en la agricultura, desde que el hombre se asentó cerca de ríos para cultivar sus alimentos hasta los procesos más modernos de irrigaciones actuales. La desventaja de todos los procesos de irrigación es el uso de una gran cantidad de agua siendo esta innecesaria en algunas partes del área a regar debido a que la humedad se distribuye de forma irregular.

Considerando la tecnología con la que se cuenta hoy en día se es posible desarrollar un

método para minimizar el consumo de agua durante el riego. Por ejemplo teniendo en cuenta la existencia de cámaras termográficas, mismas que son usadas en la industria para detectar fallas en las máquinas y equipos son una excelente opción para implementarse en el campo de la agricultura, ganadería, etc. Al tener la tecnología de la cámara termográfica se puede realizar un proceso de irrigación mucho más eficiente, ya que el tamaño pequeño de ésta es posible moverla muy fácilmente ya sea con un drone o bien recorriendo el campo en un caballo o en el tractor, se mueve la cámara a lo largo del campo y esta misma obtiene variables como la humedad, calor, etc., para así irrigar en áreas específicas del terreno en un tiempo y costo relativamente bajos.

Palabras Clave: Cámara, Termográfica, Agricultura

Abstract Over the years, enormous advances have been made in irrigation processes in agriculture,

since man settled near rivers to grow his food to the most modern irrigation processes today. The


159

disadvantage of all irrigation processes is the use of a large amount of water being unnecessary in some parts of the area to be irrigated because the moisture is unevenly distributed. Considering the technology with which it is nowadays it is possible to develop a method to minimize the consumption of water during irrigation. For example, taking into account the existence of thermographic cameras, which are used in the industry to detect faults in machines and equipment, are an excellent option to be implemented in the field of agriculture, livestock, etc.

Having the technology of the thermographic camera can perform a much more efficient

irrigation process, since the small size of the camera can be moved very easily either with a drone or running the field on a horse or tractor, moves the camera along the field and it obtains variables such as humidity, heat, etc., so as to irrigate in specific areas of the terrain at a relatively low time and cost.

Keywords: Camera, Thermographic, Agriculture

I. Descripción de la Problemática a Resolver

En la actualidad la escasez de agua es una situación cotidiana que se vive en el mundo. Tal es el caso que en ciudades muy urbanizadas se emplean los recortes del suministro de agua a diario, a raíz del mal uso que se ha hecho por décadas y es tan evidente que por ello la población ya se ha tenido que adaptar a estos cambios bruscos, mas sin embargo la agricultura no lo ha hecho ya que sigue destinando la misma cantidad de agua que empleaban antes de la escasez y ahora que es tan evidente la falta de este vital líquido.

Mediante las nuevas tecnologías se ha buscado el desarrollo de sistemas que reduzcan

considerablemente el uso de recursos naturales sin quitar también aquellas tecnologías como la termografía que ayudan considerablemente a reducir gastos de agua innecesarios, entre otros.

Ante esta necesidad se pretende desarrollar una cámara termográfica de bajo costo, hecha

especialmente para los campos de la agricultura, y con el tiempo porque no migrar hacia otras aplicaciones como lo es la industria y la ganadería.

En la región de Cuauhtémoc, Chihuahua por primera vez se cuenta con el gran problema del

desabasto del vital líquido, por lo cual JMAS se ha encargado de realizar recortes programados de este recurso. Sin embargo la demanda de agua en el sector agrícola no le repercuten estos cambios ya que el riego de los diversos cultivos debe ser realizada con la cantidad necesaria, de lo contrario se obtendrá una producción deficiente.

Un Cámara termográfica realizada con dispositivos más baratos y con sistema de interfaz PC

nos proporciona la misma información de relación de temperaturas que una cámara termográfica convencional del mercado y además resulta a un precio más barato su fabricación.

II. Descripción del Prototipo

Cámara termográfica. Una cámara térmica o cámara infrarroja es un dispositivo que, a partir de las emisiones de infrarrojos medios del espectro electromagnético de los cuerpos detectados, forma imágenes luminosas visibles por el ojo humano. Estas cámaras operan, más


160

concretamente, con longitudes de onda en la zona del infrarrojo térmico, que se considera entre 3 µm y 14 µm.

TERMOCAM es un instrumento capaz de realizar la tarea de una cámara termográfica que

es tomar una fotografía en la que se aprecien los puntos en los cuales hay bajas o altas concentraciones de calor.

La cámara termográfica consta de los siguientes elementos:

a) Eclipse. Eclipse es un lenguaje de programación y entorno de desarrollo integrado de código abierto basado en Java, de fácil utilización, y que sirve como medio para la enseñanza y producción de proyectos multimedia e interactivos de diseño digital. Al estar basado en Java, puede heredar todas sus funcionalidades, convirtiéndose en una herramienta poderosa a la hora de encarar proyectos complejos. Tal es el caso de la resolución de las imágenes obtenida con nuestra cámara termográfica.

b) Microcontrolador ARDUINO. Arduino es una placa con un microcontrolador ATmega y

con toda la circuitería de soporte, que incluye, reguladores de voltaje, un puerto USB conectado a un módulo adaptador USB-Serie que permite programar el microcontrolador desde cualquier PC de manera cómoda y también hacer pruebas de comunicación con el propio chip. Este es usado como control en muchísimos proyectos actuales, en el ámbito estudiantil y profesional, en este caso se usará para obtener los datos de temperatura que el sensor capta del medio ambiente para crear la imagen infrarroja.

c) Alimentación. La fuente de alimentación es muy importante, ya que de esta depende el

buen funcionamiento de la cámara. Los límites de voltaje están entre los 6 y 12V siendo muy apta para alimentarse con una batería recargable de 9V. La alimentación se puede dar de tres formas al microcontrolador, ya sea vía USB, con el conector 2.1 mm o directamente a los pines Vin y GND.

d) Sensor infrarrojo y cámara. Es un sensor de infrarrojos sin contacto, son ideales para

aplicaciones de medición donde el sensor no puede tocar los medios que se están monitoreando, y la cámara es una cámara VGA de Arduino con una resolución de 640x480.

e) Servomotores. Son los encargados de mover al sensor infrarrojo para generar la imagen

infrarroja.

f) III. Diseño y Construcción de la Cámara Termográfica

En la figura 1 se aprecia el diseño de la cámara hecha en SolidWorks.


161

Figura 1 Diseño de la cámara termográfica.

En la siguiente fotografía (Figura 2) se aprecia el prototipo de la cámara termográfica.

Figura 2 Prototipo construido. IV. Resultados Obtenidos

A continuación se describen los resultados en referencia al prototipo y al mercado 4.1.Resultados respecto al prototipo

En la Tabla 1 se muestran algunos resultados al usar la cámara termográfica. Tabla 1 Resultados del prototipo.


162

Imagen Área medida


163

4.2.Mercado potencial

Se describen a continuación todos los elementos que incluyen la mezcla de mercadotecnia. 4.2.1. Plaza o punto de venta

Hay 2 formas de colocar el producto en el mercado, de manera "directa" e "indirecta".

a. Distribución directa. En pocas palabras, se da cuando la empresa produce el bien y es la misma la que hace que llegue al consumidor.

• Se establecerá una tienda en la cual, se creara y mantendrá un espacio agradable e higiénico

en donde, tanto el vendedor como el cliente, se relacionaran antes, durante y después de la venta, para la satisfacción de necesidades.

• Se creara una página en internet de la empresa en donde los clientes podrán comprar con tarjeta de crédito o cualquier otra forma de pago como paysafecard, entre otros; por si el consumidor no puede acudir a la organización o en dado caso, para dar mayor comodidad al momento de compra.

b. Distribución indirecta. Se refiere cuando la empresa ya no es la que pone el producto en

el consumidor final si no hay otras personas que lo hacen, las cuales son llamadas intermediarios.

• Instituir alianzas con algunas ferreterías y tiendas departamentales de la ciudad para

ofrecer nuestro producto a los clientes que acudan a dichas empresas. 4.2.2. Precio

Entrar al mercado con un precio estándar con el cual, se puedan cubrir los costos de producción y a la vez, sea económico para el cliente, introduciendo una imagen de calidad en el bien que se va a ofrecer al consumidor con un margen de ganancia del 30% (Ver Tabla 2). Tabla 2 Costo de venta del producto.

Materia Prima Costo unitario Unidades Costo

Sensor de temperatura infrarrojo MLX90614 $ 299.00 1 $ 299.00

Micro servomotores $ 59.00 2 $ 118.00

Micro controlador Arduino nano $ 120.00 1 $ 120.00

Adhesivos para plásticos $ 50.00 1 $ 50.00

Gabinete $ 150.00 1 $ 150.00

Servicio de mensajería $ 120.00 1 $ 120.00

Mano de obra $ 100.00 1 $ 100.00

Costo de producción $ 957.00

Precio de Venta $ 1,244.10


164

4.2.3. Promoción

El propósito general de la promoción de ventas como de cualquier otra actividad de la mercadotecnia es aumentar las ventas, su resultado especifico dependerá de cómo se emplea, a quien se dirige y como se realiza. A través de las actividades promocionales, es como se comunicara directamente con los clientes potenciales.

La promoción es básicamente un intento de influir en el público. • Creación de alianzas con diferentes empresas de la región, al vender el producto será

más expansiva la promoción y comunicación del mismo. • Publicidad en diferentes medios de comunicación.

Los medios se utilizaran por las siguientes razones:

1. Radio: Por ser el medio de comunicación regional más utilizado en el municipio. 2. Periódico: Por que abarca varias localidades de la región y no solo del mercado local. 3. Espectacular: Porque este llama la atención y lo pueden ver todo tipo de público a cualquier

hora del día. 4. Redes sociales: Porque la gran mayoría de las personas las tienen, ya que, este medio es usado

por personas jóvenes hasta la edad adulta o vejez. • Dar a conocer que la empresa trabaja con métodos y técnicas que propician y dan a las

personas con discapacidad una mejor vida. 4.2.4. Producto

Cámara termográfica que utiliza un sistema electrónico, el cual a través de un sensor proyecta imágenes de la temperatura de cualquier cuerpo a un menor costo que una convencional, facilita el análisis en la agricultura y en la industria detecta, previene y predice errores o fallas mecánicas dentro de un proceso en un periodo más corto. 4.2.5. Compañía

En la Figura 3 se observa la identidad corporativa, expresada por el logotipo y eslogan.


165

Figura 3 Logotipo y Eslogan Misión

Atender las necesidades de nuestros clientes proporcionando un excelente servicio para lograr su satisfacción y lealtad; a los proveedores brindando una relación estrecha y armoniosa

Visión Ser una empresa líder en cámaras termográficas dentro de la región, buscando posicionarnos

como la mejor opción de nuestros clientes, distinguiéndonos por la calidad y servicio en nuestro producto a través de la tecnología adecuada. Valores

• Respeto. • Responsabilidad. • Honestidad. • Solidaridad. • Satisfacción del cliente.

4.2.6. Clientes

El producto que se desea vender en la región de Cuauhtémoc, Chihuahua que cuenta con una población de 154,639 personas, de los cuales: 78,703 son mujeres y 75,936 son hombres. Así mismo la mitad de la población tiene 25 años o menos por lo que el otro 50% representa a la población adulta y vejez. (Según el último censo de la población INEGI, 2010)

Mercado potencial. Todas aquellas personas de la región que deseen adquirir un producto

para usarlo en la industria o en el campo.

Mercado meta. Jefes de empresas industriales y/o agricultores. Nicho de mercado. Es un producto económico y fácil de usar por lo tanto cualquier persona

lo puede comprar.

La encuesta refleja que el 93% desearían una TermoCam en su hogar 4.2.7. Competencia

La competencia indirecta son todos los fabricantes de instrumentos usados para el mantenimiento predictivo tales como analizadores de vibraciones, sensores ultrasónicos entre otros. Por otro lado, la competencia directa son todos los vendedores de cámaras termograficas. Se hizo caso omiso a la competencia indirecta y solo atendimos a la competencia directa y a continuación se presentan una de las tantas marcas que hay en el mercado así como su precio (Ver Tabla 3). Tabla 3. Competencia de TERMOCAM.


166

Cámara Termográfica Flir (i7)

$ 40,00000

Camara Termografica Compacta Flir C2 Infrarroja Puntos Calie

$ 17,50000

Buscar La Revelar - Todo En Un Cámara Termográfica De Mano C

• $ 15,74827

Flir Systems E60 Camara Termografica Infrarroja Con Msx E-60

• U$S 7,30000

Camara Termografica Flir Tg165 Nueva Fuera De Caja

• $ 9,95000

Busque Térmica Xr Extended Range Cámara Termográfica, Ios (l

• $ 12,10528


167

Cámara Termográfica Para Smartphones Ios / Android

• $ 7,69900

Camara Thermografica Flir I5

• $ 13,00000

4.2.8. Contexto

Se analizan el micro entorno y el macro entorno

Micro entorno

Entorno social y cultural: La región de Cuauhtémoc representa el 4.5% de la población de la entidad, existen 97 hombres por cada 100 mujeres; de cada 100 viviendas, 21 cuentan con Internet. Hay 2 211 personas de 5 años y más que hablan alguna lengua indígena.

Macro entorno Entorno económico: dentro de la encuesta realizada los consumidores no tienen ningún

inconveniente con el precio ya que el promedio del precio que consideran conveniente es de $18,020.42. 4.2.9. Colaboradores

Como se mencionó anteriormente en el apartado de plaza, se crearan alianzas con ferreterías y tiendas departamentales para que ofrezcan el producto a los clientes que acudan a sus instalaciones.

Los proveedores serán empresas regionales y estatales que proporcionen insumos para la

elaboración del producto. En dado caso de que se requiera mandar el producto fuera del estado o región, se utilizaran servicios de paquetería como DHL, entre otros. V. Conclusiones


168

Como conclusión podemos afirmar que TERMOCAM verdaderamente es una cámara termográfica funcional para el uso de muestras de temperatura así como una cámara convencional y además que se cuenta con un precio sumamente inferior comparada con las convencionales que hay en el mercado así que solamente se necesita ser incorporada a un drone, tractor o usarla de modo manual y hacer las pruebas a mayor escala y velocidad. VI. Referencias Dassault Systèmes – SolidWorks Corporation (1995). Guía del instructor para la enseñanza del

software SolidWorks, Primera Edición, SolidWorks Corporation. Gobierno de canarias. Características técnicas del Arduino Uno.

http://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/ecoblog/ralvgon/files/2013/05/Caracter%C3%ADsticas-Arduino.pdf

Gómez González S. (2007). El gran libro de SolidWorks, Primera Edición, MARCOMBO, S. A. W. Evans B. (2011). Arduino Programming Notebook, Traducción Gutiérrez Ruíz J. M., Primera

Edición, Edición Española. PROMAX Barcelona (2014). Cámara termográfica: Cómo funcionan y por qué pueden ser

necesarias. http://www.promax.es/esp/noticias/400/camara-termografica-como-funcionan-y-por-que-pueden-ser-necesarias#aplicaciones


169

Barceló, J. (2010). Fundamentals of traffic simulation. New York, United States: Springer.

González Restrepo, M., & Sepulveda Abalo, E. (2010). Aplicación de teoría de colas en los semaforos para mejorar la movilidad en la carrera 7 entre calles 15 y 20 de la ciudad de Pereira. Universidad Tecnológica de Pereira.

Gross, D., Shortle , J., Thompson, J., & Harris, C. (2008). Fundamentals of queueing theory. John Wiley & Sons Inc.

Jian-Ping, W., & Yong, H. (2008). The monitoring of the network traffic based on queuing theory. The 7th International Symposium on Operations Research and Its Applications (ISORA´08). Lijiang, China.

Kendall, D. (1951). Some problems in the theory of queues. Journal of the Royal Statistical Society: B, Vol 13, 151-173.

Robles, D., Ñañez, P., & Quijano, N. (2009). Control y simulación de sistemas de tráfico urbano en Colombia. Revista de Ingeniería, 59-69.

Sarmiento, I., González , D., Lozano , A., & Salazar, J. (2003). Costos de la congestión de una via urbana: aplicación a un tramo de la calle 30 de Medellín. Productos de divulgación o popularización de resultados de investigación. Universidad Nacional de Medellín.


170

Alcoholímetro Inteligente

M.I.E. Carlos Alberto Cruz Alvarado

[email protected]

M.C. Luciano Contreras Quintero [email protected]

Instituto Tecnológico de Matehuala,

Temática general: Ingeniería y Desarrollo – Mecatrónica - Prototipo Resumen El proyecto alcoholímetro inteligente está guiado al área de seguridad para evitar que sucedan más accidentes viales ocasionando lesiones, discapacidades y muertes, por la razón de estar bajo los efectos del alcohol. El prototipo implementado con Arduino realiza la función primordial de detectar si una persona esta alcoholizada, para con ello determinar el grado de alcoholemia, la clasificación de su estado de ebriedad y la penalización, todo lo anterior en base al Programa Nacional de Alcoholimetría y las sanciones económicas determinadas en nuestra entidad. Una vez realizada esta evaluación por el prototipo, decidirá de acuerdo al grado de alcoholemia si el conductor es apto o no para conducir. Si el conductor no es apto para conducir el automóvil se inhibirá y el alcoholímetro enviará la siguiente información a los celulares de contactos que el usuario registró: un mensaje de texto mediante (SMS) con la clasificación de los niveles de alcoholemia, añadiendo a ello la ubicación exacta mediante el sistema de posicionamiento global (GPS) donde se encuentra el vehículo y realizará una llamada a los contactos. Dado que el uso de las tecnologías móviles resulta cada día más familiar y útil para todo el mundo y los estudiantes no son la excepción, también se desarrolló una aplicación móvil en el entorno Android, la cual estará ligada al mensaje de texto (SMS) para iniciarse automáticamente y plasmar de manera más estructurada y gráfica la información antes mencionada.

Palabras clave: Alcoholímetro inteligente, android, arduino, aplicación móvil, mensaje de texto (SMS), sistema de posicionamiento global (GPS)

Abstract

The Intelligent Breathalyzer project is guided to the safety area to prevent further road accidents resulting in injury, disability and death, for the reason of being under the influence of alcohol. The prototype implemented with Arduino performs the primary function of detecting if a person is drunk, in order to determine the degree of alcohol, the classification of his drunkenness and the penalty, all the above based on the National Program of Alcoholometry and the economic sanctions determined in our entity. Once this evaluation is carried out by the prototype, it will decide according to the degree of alcohol if the driver is unfit to drive. If the driver is not able to drive the


171

car, it will be inhibited and the breathalyzer will send the following information to the contact on cell phone that the user recorded: a text message using (SMS) with the classification of the levels of alcohol, adding to this the exact location using the Global Positioning System (GPS) where the vehicle is located and it will make a call to the contacts. Because of the use of mobile technologies is more familiar and useful for everyone and students are not the exception, also developed a mobile application in the Android environment, which will be linked to the text message (SMS) to automatically start and translate the above information in a more structured and graphical way.

Keywords: smart breathalyzer, Android, Arduino, mobile application, text message (SMS), Global Positioning System (GPS).

Introducción

Cada día en el mundo, cerca de 16,000 personas mueren a causa de todo tipo de traumatismos, estos representan el 12% de la carga mundial de morbilidad, la tercera causa más importante de mortalidad general y la principal causa de muerte en el grupo de edades de 1 a 40 años. En todo el mundo, en el orden de los traumatismos predominan los sufridos por colisiones en la vía pública, según los datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS), las muertes por traumatismos causados por el tránsito representan el 25% de todas las defunciones por traumatismo.

Más de 50% de las muertes afectan a adultos jóvenes de edades comprendidas entre los 15 y los 44 años. Entre los niños de 5 a 14 años y los jóvenes de 15 a 29 años, los traumatismos causados por el tránsito son la segunda causa de muerte en el mundo.

En México los días jueves, viernes y sábado por la noche, se movilizan alrededor de 200 mil conductores bajo influencia del alcohol (ver Figura 1) y por este motivo mueren al año aproximadamente 24 mil personas en accidentes automovilísticos relacionados con el consumo de alcohol (Servicios, 2015).

En la mayoría de los países de ingresos medios y bajos entre el 33% y el 69% de los accidentes mortales y entre el 8% y 29% de los lesionados se relacionan con el consumo de alcohol.

La alcoholemia representa el volumen de alcohol que hay en la sangre y se mide en gramos de alcohol por cada litro de sangre (g/l) o su equivalente en aire espirado (Ministerio, 2015).

"México ocupa el séptimo lugar a nivel mundial en muertes por accidentes de tránsito" Organización Panamericana de la Salud (OPS) (OPS, 2013).

A las personas con antecedentes de conducir bajo la influencia de alcohol se les imponen dispositivos que impiden el encendido de su vehículo, a menos que estos pasen primero un examen de concentración de alcohol en el aliento, sin embargo este tipo de dispositivos son bastante pesados y caros; por lo tanto, la propuesta que se presenta en este artículo es un dispositivo para el público general que genere el impedimento de encender el vehículo además de enviar un mensaje de texto mediante SMS con la clasificación de los niveles de alcoholemia, añadiendo a ello la ubicación exacta mediante el sistema de posicionamiento global GPS donde se encuentra el


172

vehículo y realizara una llamada a los contactos. Todo lo anterior se muestra en una aplicación móvil en el entorno Android.

Figura 1: Conductor bajo la influencia del alcohol.

El alcoholímetro inteligente ofrece a los usuarios una alternativa para evitar el manejar con un cierto grado de alcoholemia en la sangre, evitándose el riesgo de sufrir un accidente o causarlo, además de que les evitaría el quebrantar una de las leyes de transito más penalizadas. El presente prototipo realiza su funcionamiento bajo la clasificación de los niveles de alcoholemia establecidos en el programa nacional de alcoholimetría (ver Figura 2) (Gobierno, 2010). El proyecto busca revolucionar el mercado de las aplicaciones debido a que no hay algo similar hoy en día, además de que se enfoca en la solución de un problema de afecta a gran parte de la sociedad.

Figura 2: Clasificación de los niveles de alcoholemia.

Con el diseño presentado en la siguiente propuesta se aborda la problemática de resolver como enviar la información del Automóvil a una aplicación móvil en la cual desplegará de acuerdo con la tabla de la Figura 2 el grado de alcoholemia (mg/L), la clasificación y la penalización, además de enviar la localización GPS, todo lo anterior derivado de un mensaje de texto (SMS) enviado desde dicha unidad. En el diagrama de bloques de la Figura 3 se muestra el sistema diseñado.

!"!#$%&'()#*+$"'#(%*,"$*&)%#*&-(."(%*/"',%+&)%0*()%"*,12%)&(!3-,%.%')%4-%*&$%&(

( 5N6(

Alcoholímetro Inteligente Realiza llamada y envía SMS+GPS

Figura 3: Esquema de la comunicación del automóvil a la aplicación móvil.

Para el alcoholímetro inteligente como en todos los casos de unidad de medida, es necesario definir siempre dicha unidad para conocer exactamente el resultado de lo que se está midiendo. En el tema de alcoholimetría, México observa varias unidades de medida, lo cual provoca confusión desde la medición misma hasta la realización de análisis y estadísticas.

En el caso de la alcoholemia existen dos patrones (Figura 4).(

((

Figura 4: Patrones de alcoholemia.

Dado que el Programa Nacional de Alcoholimetría trabaja con base en equipos que miden la cantidad de alcohol presente en el aliento, es necesario establecer unidades de medida en aliento más no en sangre. Con el fin de homologar la unidad de medida, y debido a que el Proyecto de Norma Mexicana PROY-NMX-CH-153-IMNC-2005 así lo expresa, se estableció para estandarizar a nivel Nacional la unidad de medición en mg/L (miligramos de etanol por litro de aliento espirado) (Gobierno, 2010). Unidad de medida: 0.0 mg/L Metodología

!"!#$%&'()#*+$"'#(%*,"$*&)%#*&-(."(%*/"',%+&)%0*()%"*,12%)&(!3-,%.%')%4-%*&$%&(

( 5N8(

La metodología que se ha seguido para el desarrollo de este proyecto, se presenta en la siguiente serie de etapas, donde en cada una de ellas se describe paso a paso como se ha ido conformando el mismo, así como los diversos elementos que se han ido adicionando en cada una de ellas, esto con la finalidad de clarificar de una manera más precisa como ha ido evolucionando dicho proyecto hasta llegar a su producto final. A).- Arduino+Sensor MQ3 presentado información en consola serial. Los sensores de gas de la serie MQ son sensores analógicos por lo que son fáciles de implementar con cualquier microcontrolador. En el caso del sensor MQ3 (ver Figura 5), este es muy sensible al alcohol y de menor sensibilidad a la bencina, también es sensible a gases como GLP, Hexano, CO, CH4 pero con sensibilidad muy baja, la cual se puede despreciar si hay poca concentración de estos. (Hanwei, 2015).

(Figura 5: Sensor MQ3. Estos sensores son electroquímicos y varían su resistencia cuando se exponen a determinados gases, internamente posee un calentador encargado de aumentar la temperatura interna y con esto el sensor pueda reaccionar con los gases provocando un cambio en el valor de la resistencia. El calentador dependiendo del modelo puede necesitar un voltaje entre 5 y 2 voltios, el sensor se comporta como una resistencia y necesita una resistencia de carga (RL) para cerrar el circuito y con este hacer un divisor de tención y poder leerlo desde un microcontrolador (ver Figura 6).

Figura 6: Diagrama esquemático del sensor MQ3.

En el mercado, generalmente los sensores MQ se encuentran en módulos, lo que nos simplifica la parte de conexiones y nos facilitan su uso, solo basta con alimentar el módulo y empezar a leer el sensor, estos módulos también tienen una salida digital la cual internamente trabaja con un comparador y con la ayuda de un potenciómetro podemos calibrar el umbral y así poder interpretar la salida digital como presencia o ausencia del gas.

!"!#$%&'()#*+$"'#(%*,"$*&)%#*&-(."(%*/"',%+&)%0*()%"*,12%)&(!3-,%.%')%4-%*&$%&(

( 5N9(

El módulo MQ3 puede realizar una lectura analógica o digital, para este caso el circuito implementado con arduino uno y el sensor MQ3 la lectura se realizara de manera análoga (ver Figura 7). La diferencia de utilizar la salida digital, es que usando la salida analógica podemos trabajar con diferentes niveles de presencia de gas y escalarlo de acuerdo a la necesidad de nuestra aplicación.

Figura 7: Diagrama de conexión arduino uno y sensor MQ3.

En aplicación que estamos implementando necesitamos los valores en unidades correspondientes a la medición del gas, necesitamos escalar el valor leído, el problema de esto es que la relación entre la lectura analógica y el valor real no es lineal. Por lo que necesitamos estimar la curva que nos da el datasheet. Para el sensor MQ-3 según el datasheet la curva es la siguiente (ver Figura 8):

Figura 8: Curva característica de sensibilidad. Debido a que nos da la curva y no la ecuación es necesario estimar y por regresión hallar la ecuación, en nuestro caso usaremos Excel, para eso ingresamos datos de la curva de Alcohol, la mayor cantidad de puntos que podamos, y graficamos en Excel (ver Figura 9). Agregamos línea de tendencia y escogemos ecuación potencial.

!"!#$%&'()#*+$"'#(%*,"$*&)%#*&-(."(%*/"',%+&)%0*()%"*,12%)&(!3-,%.%')%4-%*&$%&(

( 5N:(

Figura 9: Curva de alcohol.

La ecuación que obtenemos es: Alcohol=0.4091(Rs/Ro)^(-1.497) Alcohol es el valor de concentración de alcohol, Ro es una constante que equivale al valor de la resistencia del sensor cuando se lo expone a una concentración de 0.4mg/L y Rs es la resistencia del sensor, el cual leemos desde Arduino. En el gráfico de la ecuación potencial observamos que el valor de Rs/Ro se acerca a 0.1 para valores superiores a la máxima concentración de alcohol que el sensor puede censar, en los puntos cercanos a este punto, la variación de rs/ro es mínima por lo que los errores que podamos tener acá para calcular Ro son pequeños. Entonces asumiendo que el sensor se satura con 10mg/L al cual según la gráfica le corresponde un Rs/Ro de 0.12, los puntos cercanos por mayor variación de alcohol que exista el rs/ro tendrán variaciones mínimas. Para estar en este punto generamos un ambiente con bastante alcohol y si medimos con nuestro sensor obtendremos un voltaje de 3.02, que equivale a un Rs=655, entonces (Rs/Ro)=0.12 si Rs=655 entonces Ro=5463 Con Ro calculado, ya tenemos una solución de la ecuación y con esto podemos obtener los valores aproximados de concentración de alcohol. En base al método anterior se ingresó la ecuación en el siguiente programa y los datos que se obtuvieron al censar una muestra de aire con alcohol, se visualizaron en la consola serial (ver Figura 10):

Figura 10: Datos del sensor MQ3 mostrados en la consola serial.

!"!#$%&'()#*+$"'#(%*,"$*&)%#*&-(."(%*/"',%+&)%0*()%"*,12%)&(!3-,%.%')%4-%*&$%&(

( 5NN(

B).- Arduino+Sensor MQ3+Display LCD con I2C. En esta etapa se integró al circuito anterior una display LCD 1602A y el módulo I2C para mostrar ahora la información en ella (ver Figura 11). En el código implementado para el manejo de este display y el módulo se utilizó la librería específica “LiquidCrystal_I2C.h”, en ella están todas las funciones correspondientes al manejo del LCD (mostrar un carácter, mostrar un texto, borrar la pantalla, desplazar un texto, definir el cursor de comienzo, etc). (Xiamen, 2015).

Figura 11: Conexiones entre Arduino Uno y Módulo adaptador LCD a I2C. C).- Arduino+Sensor MQ3+Display LCD con I2C+SIM 808.

Figura 12: Integración de Arduino Uno, Figura 13: Conectar al módulo las Módulo adaptador LCD con I2C y SIM808. dos antenas, la del GPRS y la del GPS. D).- Arduino+Sensor MQ3+Display LCD con I2C+SIM 808+Aplicación móvil. En esta etapa del desarrollo del proyecto se adiciona una aplicación móvil, la cual consiste en una interface gráfica que le permite al contacto visualizar información relevante y atractiva del evento que se suscita, ha sido realizada en la herramienta Andromo, y deberá estar instalada en los

En esta tercera etapa del proyecto integramos el módulo SIM808 el cual está basado en el chip SIMCOM SIM808 y nos ofrece, además de las funcionalidades de envío y recepción de datos GSM/GPRS (la de los teléfonos móviles 2g), la tecnología GPS de navegación por satélite. Es por ello que utilizando este módulo y una tarjeta SIM, somos capaces de enviar y recibir llamadas y SMS, conectarnos a Internet y conocer nuestras coordenadas y el horario UTC (Tiempo Universal Coordinado) (ver Figura 12), (SIM808, 2017).

!"!#$%&'()#*+$"'#(%*,"$*&)%#*&-(."(%*/"',%+&)%0*()%"*,12%)&(!3-,%.%')%4-%*&$%&(

( 5NO(

dispositivos móviles de los contactos del usuario que traiga instalado en su automóvil el Alcoholímetro Inteligente. A continuación se presentan la imagen con la interface de la aplicación:

Figura 14: Pantalla de app móvil

E).- Arduino+Sensor MQ3+Display LCD con I2C+SIM 808+Aplicación móvil+Bloqueo de automóvil. En esta última etapa se realizó el diseño del circuito de bloqueo en el encendido del automóvil, para ello vamos a integrar al circuito un zumbador y un LED que emiten y se iluminan cuando se presiona un botón (ver Figura 15). De igual manera se implementó en el pin 13 (configurado como salida) el sistema de bloqueo con los siguientes elementos: relay, diodo zener, resistencia y transistor (ver Figura 16).

Figura 15: Botón de encendido del automóvil Figura 16: Diagrama del sistema de con sistema visual y auditivo. Bloqueo. Descripción del Prototipo De acuerdo a la metodología planteada se muestra en la Figura 17 el diseño del prototipo en forma general.

!"!#$%&'()#*+$"'#(%*,"$*&)%#*&-(."(%*/"',%+&)%0*()%"*,12%)&(!3-,%.%')%4-%*&$%&(

( 5NP(

Figura 17: Diagrama de armado del prototipo El prototipo primeramente es alimentado dentro del automóvil a 5 Volts, con lo cual el sensor MQ3 empezará a detectar la presencia de alcohol dentro del mismo y en base a ello determinará una de las cuatro clasificaciones de alcoholemia programadas en el software de arduino uno de acuerdo con lo establecido en la tabla de la Figura 2, (Arduino, 2017), una vez que se tiene la clasificación se realizan las siguientes tareas: Se desplegará en el display LCD que se encuentra dentro del automóvil la siguiente información: grado de alcoholemia, clasificación y penalización. La información anterior se enviará a los diferentes celulares de los contactos establecidos por el conductor, por medio de un mensaje de texto y de igual manera en una aplicación móvil instalada en dichos usuarios. Dicha aplicación tiene la finalidad de recibir la información que envía el SIM808 cuando entra en funcionamiento a petición de las condiciones propias del prototipo, recibe un mensaje de texto corto en un formato determinado por el mismo SIM y contiene información de la ubicación del automóvil dada en Latitud y Longitud, así como alguna otra referente al sistema de satélites al que accede, además de la fecha y hora en formato americano, en la parte inferior de la interface se presenta el mapa que utiliza la API de Google Maps para mostrar de forma gráfica la ubicación exacta del lugar donde se encuentra el usuario con el automóvil. El dispositivo móvil del contacto también recibe una llamada del mismo SIM808, mediante la cual se pretende que entren en comunicación el usuario que posee el automóvil y el contacto al que se le realizó la llamada, para que de las dos formas se tome en conocimiento de la eventualidad que está sucediendo y se decida por una acción a realizar. Como tercera tarea el prototipo decidirá el bloqueo de encendido del automóvil si el nivel de alcoholemia se encuentra en la clasificación de “No apto para conducir”. Dentro del automóvil se activará un indicador visual (Display y Led) y auditivo (Buzzer) para dicha acción. Resultados obtenidos Con el prototipo Alcoholímetro Inteligente se han obtenido varios resultados, principalmente se encuentran los que han permitido verificar su funcionamiento en base a las pruebas realizadas en cada una de las etapas por las que se ha transitado en su desarrollo.

!"!#$%&'()#*+$"'#(%*,"$*&)%#*&-(."(%*/"',%+&)%0*()%"*,12%)&(!3-,%.%')%4-%*&$%&(

( 5OQ(

Pruebas de detección de alcohol en el medio ambiente.- Obteniéndose resultados de manera satisfactoria dentro de los rangos establecidos en las normas mencionadas en los primeros puntos de este documento. Pruebas de funcionamiento de la pantalla LCD.- Dispositivo que ha presentado adecuadamente la información especialmente elaborada para su presentación. Pruebas de envío de mensaje corto del sim 808 a los dispositivos móviles de contacto.-El mensaje se envía adecuadamente a su receptor. Pruebas de llamada de la tarjeta sim 808 a los dispositivos móviles de contacto.- La llamada se realiza de manera correcta inmediatamente después del envío del mensaje. Pruebas de presentación del mapa con la ubicación exacta del usuario y del automóvil.- Se realiza por parte de la aplicación la recepción de latitud y longitud y su debida solicitud al Google Maps para su presentación gráfica. Pruebas de funcionamiento del código escrito en el IDE de arduino.- Se realizan pruebas de funcionamiento al código cargado al microcontrolador, resultando correcta su ejecución, por lo que se permite controlar los diferentes elementos de información a presentar en base a los diferentes niveles de alcohol que el sensor detecta. Se cuenta con un circuito armado que combina una placa arduino uno, una tarjeta SIM808, un sensor de alcohol, un display LCD. Se tiene también una aplicación móvil que ha sido desarrollada para recibir información del suceso cuando se detecten determinados niveles de alcohol, a continuación se presentan las pantallas de las interfaces que despliegan información (ver Figura 18).

Figura 18: Información que presenta la aplicación móvil Conclusiones Los accidentes en automóvil son debido principalmente a causas de alcohol, es por ello que se monitoreo una variable que es el etanol en el aire a través de un sensor MQ3 por medio de arduino uno y con ello se logró obtener un dispositivo de bajo costo (alrededor de los $1500.00 pesos) así como una interface entre el circuito, los contactos que el usuario designe y el control eléctrico del automóvil para hacer un corte de energía, además que su instalación es simple.


181

Los objetivos planteados en el proyecto en cada una de sus etapas de la metodología, se cumplieron satisfactoriamente, ya que las pruebas realizadas para verificar el correcto funcionamiento del sistema arroja resultados positivos y principalmente la seguridad vial del usuario. La tarjeta Arduino Uno utilizada en el prototipo, se seleccionó por su bajo consumo de potencia, capacidad de memoria y programación simple adaptable al software y hardware utilizado, cumpliendo los requerimientos del proyecto. El proyecto es una de las opciones más acertadas para mejorar la seguridad del usuario en un automóvil, dado que existen algunas propuestas ya trabajadas en las cuales carecen los prototipos de características más estructuradas o bien con un costo muy alto. Como aportes futuros se pretende instalar este prototipo dentro de un vehículo en el cual estén colocadas las señales visuales y auditivas, además del sensor MQ3. También se puede pensar en implementar otras alternativas como revisar el nivel de alcohol en la sangre mediante un glucómetro. Pensar también en expandir el contexto de implementación del prototipo, buscando siempre incrementar la seguridad de las personas, ya sea en la industria, centros comerciales, instituciones educativas, dependencias u oficinas, que en lugar de bloquear un automóvil, abran posibilidades de evacuación y de auxilio. Bibliografía Arduino Uno, (Arduino, 2017), Disponible en internet en: http://home.hit.no/~hansha/documents/lab/Lab%20Equipment/arduino/resources/arduino_uno_da tasheet.pdf Gobierno Federal, (Gobierno, 2010), “Programa Nacional de Alcoholimetría”; Fecha de publicación impresa en el mes de Noviembre, 2010. Disponible en internet en: http://conapra.salud.gob.mx/Interior/Documentos/Manuales/Programa_Nacional_Alcoholimetria. pdf Hanwei eletronics co., ltd., (Hanwei, 2015), Technical data MQ-3 gas sensor. Disponible en internet en: https://www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/MQ-3.pdf Ministerio del Interior, (Ministerio, 2015), “El alcohol y la conducción”, Dirección General de Tráfico; Disponible en internet en: http://www.dgt.es/PEVI/documentos/catalogo_recursos/didacticos/did_adultas/alcohol.pdf Organización Panamericana de la salud, (OPS, 2013), Organización Mundial de la Salud; Disponible en internet en: http://www.paho.org/mex/index.php?option=com_content&view=article&id=552:mexico-ocupa- septimo-lugar-nivel-mundial-muertes-accidentes-transito-ops&Itemid=

!"!#$%&'()#*+$"'#(%*,"$*&)%#*&-(."(%*/"',%+&)%0*()%"*,12%)&(!3-,%.%')%4-%*&$%&(

( 5O7(

Pérez A, Martínez J.L., Díaz E. y Contreras R., (Pérez & Martínez, 2015), “Propuesta de un dispositivo que permita controlar el sistema eléctrico de un automóvil en proporción al nivel de alcohol en la sangre del conductor”. Rodríguez C.A., Alvarado L.A., Zertuche R.A., Díaz R. y Villalpando R., (Rodríguez & Alvarado, 2015), “Alcoholímetro vía app móvil”, Memorias Congreso Internacional de Investigación Científica Multidisciplinaria, pp. 72-79, ISNN: 2395-9711, Tecnológico de Monterrey, 2015. Rodríguez A., Ortega H., Galicia C. y Valentín C., (Rodríguez & Ortega, 2016), “Desarrollo de APP con impacto en la educación”, Revista de Prototipos Tecnológicos, pp. 6-10, Vol. 2, ISSN: 2444-4995, Universidad Tecnológica de Tehuacán, Marzo 2016. Servicios de Salud Morelos (Servicios, 2015); “Accidentes de tránsito y consumo de alcohol”; Fecha de consulta 1 de Octubre, 2015. Disponible en internet en: http://www.ssm.gob.mx/portal/page/adicciones/Alcohol/Alcohol/8.%20Accidentes%20De%20T ransito%20y%20Consumo%20De%20Alcohol.pdf Usage of SIM808 GPRS GSM GPS Shield. (SIM808, 2017); Disponible en internet en: http://www.robotshop.com/media/files/pdf/sim808-gps-gprsgsm-arduino-shield-mkf- datasheet.pdf Vargas M., Castillo G., Sandoval J. y Brambila A., (Vargas & Castillo, 2015), “Arduino una herramienta accesible para el aprendizaje de programación”, Revista de Tecnología e Innovación, pp. 810-815, Vol. 2, ISSN: 2410-3993, Universidad Politécnica de Altamira, Septiembre 2015. Xiamen amotec display co., ltd., (Xiamen, 2015), Specifications of LCD module. Disponible en internet en: https://www.sparkfun.com/datasheets/LCD/ADM1602K-NSW-FBS-3.3v.pdf Anexo fotográfico del prototipo Foto 1: Foto2:

Foto 3:

!"!#$%&'()#*+$"'#(%*,"$*&)%#*&-(."(%*/"',%+&)%0*()%"*,12%)&(!3-,%.%')%4-%*&$%&(

( 5O6(

Anexo de código en arduino La siguiente parte de código se refiere a la declaración de las Librerías a utilizar, a la declaración de los identificadores lcd para la pantalla LCD y de mySerial para el SIM808, ade´mas de la función de configuración setup la cual configura valores iniciales para la consola serial y el puerto del sim808.

La siguiente porción de código se refiere a la función loop (ejecución cíclica), la cual realiza todas las operaciones referentes a la toma de desiciones acerca de los diferentes niveles de alcohol que detecta el sensor. ((

!"!#$%&'()#*+$"'#(%*,"$*&)%#*&-(."(%*/"',%+&)%0*()%"*,12%)&(!3-,%.%')%4-%*&$%&(

( 5O8(

La siguiente porción de código se refiere a las operaciones que realiza el prototipo para ejecutar las operaciones referentes al mensaje (SMS) y el (GPS).

Las siguientes porciones de código se refieren a dos funciones que envían información datos al puerto definido como serial.

Documents

0.1*/%.( 21&/1'3$.1'+(4(21#%&$*'3$51( … · 2018-10-24 · El sistema de refrigeración consta de una celda peltier TEC1-12706, para mantener una temperatura adecuada de alrededor

0.1/%.( 21&/1'3$.1'+(4(21#%&$'3$51( … · 2018-10-24 · El sistema de refrigeración consta de una celda peltier TEC1-12706, para mantener una temperatura adecuada de alrededor