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Número 5 Septiembre/Diciembre 2007 Publicación Cuatrimestral de la UTM División Industrial

La robótica pedagógica

Fabricación de paneles de poliuretano reforzados

con envases PET

Metrología y su infl uencia en la

calidad del producto

EDICIÓN ESPECIAL con las PONENCIASCONATI 2007

En portada: Logotipo CONATI 2007

Director GeneralM.C. Carlos Morcillo Herrera

[email protected]

Dirección de InformaciónIng. Manuel Loría Martínez

[email protected]

ArtículosIng. Manuel Loría Martínez

M.C. Filiberto Candia GarcíaAgustín Salvador MoralesXavier González AlcántaraSalvador Jiménez García

M.C. Alejandro Franco

Arte y DiseñoL.D.G. Alejandra Escalante Abreu

ImpresiónUniprint

Es una publicación de:

Organismo Público Descentralizado del Gobierno del Estado de Yucatán

Calle 115 (Circuito Colonias Sur) No. 404, Col. Santa Rosa C.P. 97279

Mérida, Yucatán, MéxicoTel. 940 61 00 al 29

www. utmetropolitana.edu.mxCorreo electrónico

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DIRECTORIODIRECTORIO DIRECTORIO TELEFÓNICO

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CONTENIDOCARTA DEL EDITOR

Concluimos un año más, durante este camino y no pudimos pasar por alto las actividades más relevantes de este cuatrimestre entre las cuales

podemos destacar el Congreso Nacional de Tecnología Industrial 2007 (CONATI 2007) que, como cada dos años, es planeado, desarrollado y llevado al cabo por el personal docente de la División Industrial. Este evento tiene como objetivo llevar los avances tecnológicos, las visiones y los trabajos de compañeros de otras instituciones educativas y de investigación que vienen a compartir con los alumnos de nuestra Universidad Tecnológica y de otras instituciones hermanas, que nos visitaron durante este evento, sus conocimientos y proyectos de investigación, y aprovechando este evento, me permito hacer público algunos trabajos de los ponentes participantes.

Infortunadamente por el formato de nuestra revista no nos es posible realizar la publicación de todas las ponencias que fueron presentadas, por lo que a los que participaron con nosotros, les pido una atenta disculpa y les recuerdo que nuestra revista esta a su disposición para la publicación de artículos que nos hagan llegar en un futuro.

Quiero agradecer, a nombre de todos los organizadores del CONATI 2007, su participación en este evento, esperando que podamos vernos nuevamente en el 2009 en el siguiente congreso.

No me queda más que despedirme esperando que esta edición especial sea de su completo agrado. Aprovecho la ocasión para desearles un feliz año 2008 y espero seguir contando con su apoyo y colaboración para hacer crecer los contenidos de la revista con sus artículos, comentarios y sugerencias a través de nuestros correos, ¡gracias!.

AtentamenteIng. Manuel Loría MartínezDocente de la División [email protected]

TECNOLOGÍA Y VANGUARDIA

Pag. 2• CONGRESO NACIONAL DE TECNOLOGÍA INDUSTRIAL (CONATI 2007) CONFERENCIAS, PONENCIAS Y EXPERIENCIAS.Pag. 3• LA ROBÓTICA PEDAGÓGICA, UNA EXPERIENCIA DE LA ENSEÑANZA-APRENDIZAJE BASADO EN PROYECTOS.Pag. 11• FABRICACIÓN DE PANELES DE POLIURETANO REFORZADOS CON ENVASES RECICLADOS DE PET.Pag. 15• METROLOGÍA Y SU INFLUENCIA EN LA CALIDAD DEL PRODUCTO.

¿SABÍAS QUÉ?

Pag. 20• ¿CUÁL ES EL RÍO MÁS LARGO DEL MUNDO?

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TECNOLOGÍAY VANGUARDIA

CONGRESO NACIONAL DETECNOLOGÍA INDUSTRIAL 2007

(CONATI 2007) CONFERENCIAS, PONENCIAS Y EXPERIENCIAS

Como marco de las actividades del Congreso Nacional de Tecnología Industrial (CONA-TI 2007) contamos con la participación de destacados conferencistas y ponentes, que

estuvieron presentes compartiendo sus experiencias y resultados de sus proyectos educativos, de investi-gación y de desarrollo social, plasmando con ellos una visión integral del desarrollo de México, de las nue-vas tecnologías y de la tendencia de la investigación de México y el extranjero. A continuación presentamos el cronograma de las ponencias y algunas fotografías:

En nombre de la División Industrial de la Universidad Tecnológica Metropolitana, les enviamos nuestro agradecimiento por venir a compartir sus ex-periencias con la comunidad estudiantil.

Por: Ing. Manuel Loría Martíneze-mail: [email protected]

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LA ROBÓTICA PEDAGÓGICAUNA EXPERIENCIA DE LA ENSEÑANZA-APRENDIZAJE

BASADO EN PROYECTOS

M. C. Filiberto Candia García, P.T.C. de la carrera de Mantenimiento Industrial Universidad Tecnologica de Tecamachalco

email: fi [email protected]

LA RÓBOTICA PEDAGÓGICAUNA EXPERIENCIA DE LA ENSEÑANZA-APRENDIZAJE

BASADO EN PROYECTOS

En la actualidad, muchos investigadores de diversos países han creado una nueva disciplina a la que se ha llamado Robótica Pedagógica con la fi nalidad de explotar el

deseo de los educandos por interactuar con un robot. La defi nición propuesta para esta disciplina es la actividad de concebir crear y poner en funciona-miento, con fi nes pedagógicos, objetos tecnológicos que son reproducciones fi eles y signifi cativas de los procesos y herramientas robóticas que son usadas co-tidianamente, sobre todo en el medio industrial. Dada la defi nición anterior podemos reconocer que las actividades dentro de la robótica pedagógica son: a) Estudiar el proceso de diseñar y construir mecanismos automatizados. b) Verifi car que dichos mecanismos cumplan con una fi nalidad educativa. Uno de los principales objetivos de la robótica pedagógica es la generación de entornos de aprendizaje inovador, basados fundamentalmente en la actividad de los estudiantes. Es decir, ellos podrán concebir, desarrollar y poner en práctica diferentes robots educativos que les permitirán resolver algunos problemas y les facilitarán al mismo tiempo ciertos aprendizajes. Tomando en cuenta lo anterior, mostraremos cómo la robótica pedagógica se ha desarrollado como una perspectiva de acercamiento a la solución de problemas derivados de distintas áreas del conocimiento como las matemáticas, las ciencias

naturales y experimentales, la tecnología y las ciencias de la información y la comunicación, entre otras. Se trata de crear las condiciones de apropiación de conocimientos y permitir su transferencia en diferentes campos del saber.

1. INTRODUCCIÓN La robótica pedagógica es una disciplina que tiene por objeto la generación de ambientes de aprendizaje basados fundamentalmente en la actividad de los estudiantes. Es decir, ellos pueden concebir, desarrollar y poner en práctica diferentes proyectos que les permiten resolver problemas y les facilitan, al mismo tiempo, ciertos aprendizajes. Ésta se ha desarrollado como una perspectiva de acercamiento a la solución de problemas derivados de distintas áreas del conocimiento como las matemáticas, las ciencias naturales y experimentales, la tecnología y las ciencias de la información y la comunicación, entre otras. Uno de los factores más interesantes es que la integración de diferentes áreas se da de manera natural. En este ambiente de aprendizaje innovador los estudiantes ocupan la mayor parte del tiempo simulando fenómenos y mecanismos, diseñando y construyendo prototipos que son representaciones micro de la realidad tecnológica circundante, o son sus propias invenciones. En efecto, la puesta en marcha de un proyecto de robótica requiere del conocimiento de diversas áreas. Por mencionar algunas, es necesario tener conocimientos de mecánica para poder construir

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LA ROBÓTICA PEDAGÓGICAUNA EXPERIENCIA DE LA ENSEÑANZA-APRENDIZAJE BASADO EN PROYECTOS

la estructura del proyecto, también se requieren conocimientos de electricidad para poder animar desde el punto de vista eléctrico el proyecto. Así mismo es necesario tener conocimientos de electrónica para poder dar cuenta de la comunicación entre el computador y el proyecto. Finalmente es necesario tener conocimientos de informática para poder desarrollar un programa en algún lenguaje de programación que permita controlar el proyecto. (Tomado de “Implementación de Estrategias de Robótica Pedagógica en las Instituciones Educa-tivas”, Por Mónica María Sánchez, modifi cado por Filiberto Candia García).

2. SECCIONES DEL ARTÍCULO 2.1. Primera etapa: iniciación La presencia de tecnologías en el aula de clase busca proveer ambientes de aprendizaje interdisciplinarios donde los estudiantes adquieran habilidades para estructurar investigaciones y resolver problemas concretos, forjar personas con capacidad para desarrollar nuevas habilidades, nuevos conceptos y dar respuesta efi ciente a los entornos cambiantes del mundo actual.

Un ambiente de aprendizaje con Robótica pedagógica es una experiencia que contribuye al desarrollo de la creatividad y el pensamiento de los estudiantes. Algunos de los logros de los estudiantes que participan en este ambiente de aprendizaje son: construyen estrategias para la solución de problemas; utilizan el método científi co para probar y generar nuevas hipótesis sobre la solución de manera experimental, natural y vivencial de cada estudiante. Utilizan vocabulario especializado y construyen sus propias concepciones acerca del signifi cado de cada objeto que manipulan; además, toman conciencia de su proceso de aprendizaje y valoran su importancia, al ocupar su tiempo libre en una actividad mental permanente y retadora.

Comparten sus producciones con la comunidad escolar y familiar, donde se cuestionan, enriquecen y valoran;

construyen, programan y sincronizan efectos que se integran en un proyecto construido por la totalidad del grupo. Forma y función: determinan las estructuras más adecuadas y la dimensión de las construcciones a partir de los recursos que poseen en el aula de clase o en su entorno familiar. Desarrollan el sentido crítico acerca de sus creaciones y las de sus compañeros, produciéndose un intercambio valioso de experiencias que contribuyen al aprendizaje por medio del análisis y la crítica constructiva. Interiorizan diversos conceptos tecnológicos, tales como: diseño y construcción de prototipos propios o modelos que simulan objetos ya creados por el hombre, aplicación de sensores, estrategias de programación, control y sincronización de procesos.

Es importante mencionar que las posibilidades de éxito en esta etapa de iniciación de los estudiantes jóvenes en el estudio de la ciencia y la tecnología en general y de la robótica en particular dependerá, en gran medida, de la situación didáctica a la cual sean convocados, es decir, se necesita prever un conjunto de consignas didácticas que permitan a los estudiantes involucrarse poco a poco en un medio ambiente propicio para el descubrimiento y la exploración de fenómenos y de conceptos de ciencia y tecnología. A pesar de lo anterior, estamos convencidos de que la simple introducción de nuevos medios educacionales en la enseñanza no ayudará a elevar su calidad mientras el contenido y el método de enseñanza no varíen. Aprendizajes signifi cativos. Para lograr aprendizajes signifi cativos en nuestros estudiantes, inmersos en un medio ambiente de experimentación y exploración, es necesario utilizar la computadora y demás dispositivos tecnológicos como facilitadores no sólo al acceso a la información, sino también a su administración, gestión, control y exploración; como medios que permiten el diálogo pedagógico con el estudiante, de la manera más natural posible, y la comunicación educativa con otras personas a distancia; que permiten

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la identifi cación y corrección inmediata de errores, la solución de problemas de diferentes niveles, la construcción de conceptos y conocimientos, y la formación del razonamiento lógico. Medios, por último, que brindan la posibilidad de que el alumno se “convierta” eventualmente en ese robot que él ha construido, para poder comunicarse con él y explorar todas y cada una de sus potencialidades. Es una manera de “vivir” la información, aunque parezca de manera virtual, pero es quizá mucho más real, porque aquí el alumno proyecta todos sus sentidos en el robot y puede realmente vivir esa información. Así, a través de esta experiencia, los estudiantes aprenden a diseñar, construir y armar pequeños robots educativos, al mismo tiempo que aprenden conceptos relacionados con las disciplinas duras; y al fi nal, se muestran muy motivados para continuar en el estudio de las ciencias y la tecnología. Proyectos colaborativos. La colaboración en proyectos es una etapa determinante que permitirá integrar muchas de las habilidades nuevas que se generarán cuando se utilicen las tecnologías de la información y la comunicación para la construcción de robots pedagógicos. Trabajar en proyectos colaborativos supone que los participantes conocen la fi nalidad y objetivos de la conformación de grupos de colaboración. Cada integrante participará, colaborará y privilegiará el intercambio y la colaboración con información expedita y confi able, generando todo el tiempo intercomunicaciones personales y grupales. Para ello, siempre trabajarán en equipos de personas y cambiarán de equipo dependiendo de los distintos prototipos robóticos que tengan que desarrollar. Para llevar a cabo ésto es importante que los equipos sean convocados para la solución de situaciones didácticas construccionistas. Cada situación constará de su tarea o consigna, de sus recursos didácticos y de un cierto tiempo para alcanzar los objetivos de éstas. Enseguida se muestra una situación didáctica construccionista y se muestra el desarrollo de distintos prototipos didácticos.

Desarrollo de entornos de aprendizaje. El desarrollo de entornos de aprendizaje supone “convertir” el salón de clases en un laboratorio de exploración y experimentación en donde los estudiantes serán convocados a resolver sucesos problemáticos mediante su participación en situaciones didácticas construccionistas. Cada una de las situaciones didácticas construccionistas pretende la construcción-desarrollo-exploración-experimentación de conceptos de ciencia y tecnología. Juego e Interacción social: El trabajo en equipos en busca de un mismo objetivo, en un ambiente lúdico permite el desarrollo de la autoestima y las relaciones interpersonales. 2.2. Segunda etapa: diseño de un robot Se conforman grupos de interés para el prediseño de un prototipo de robot: • Análisis de factibildiad sobre los prediseños.

• ¿Mi prediseño ya existe?, ¿cómo funciona?, ¿qué mejoras le quiero hacer? • Organización del material requerido para la construcción. • Estudio de materiales. El robot y la educación. Un robot es un sistema compuesto por mecanismos que le permiten hacer movimientos y realizar las tareas para los cuales ha sido diseñado, algunos de los cuales incluyen la posibilidad de ser programables y eventualmente cada vez más inteligentes. Una tarea en la que el robot nos puede auxiliar es la enseñanza, puesto que la robótica genera gran interés sobre las áreas involucradas en el proceso de construcción, programación y control de los robots. El proyecto. En la carrera de Mantenimiento Industrial de la Universidad Tecnológica de Tecamachalco, se ha desarrollado una aplicación de Robótica Pedagógica. Se trata de un prototipo de brazo robótico, de tamaño

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pequeño que se construyo con el esquema de un brazo controlado a través del puerto paralelo de una computadora personal mediante la programación en Borland C y Visual Basic, las señales enviadas al brazo robótico a través del puerto paralelo corresponden a las órdenes que el brazo robótico recibe y a las cuales obedece. A continuación abordaremos más a fondo los elementos principales en los que nos hemos apoyado para desarrollar este proyecto, éstos son: 1. La interfaz. 2. El canal de comunicación. 3. El brazo mecánico.4. El programa o software. Función del brazo robótico. El brazo robótico fue creado para realizar las siguientes funciones:

1. Encender y apagar leds.2. Girar sobre si mismo hacia la derecha y hacia la izquierda.3. Movimientos verticales (Levantar y bajar su brazo).

El sistema mecánico. Durante el estudio de la estructura mecánica del robot, los estudiantes aprenderán los conceptos necesarios para el montaje mecánico (etapa mecánica) del prototipo de robot, entre otros, el de engranajes, poleas, ejes, articulaciones, grados de libertad, de movilidad, etcétera. En esta fase se dota al robot de una estructura sólida, por lo que es necesario hacer buenas conexiones con articulaciones mecánicas e incorporar motores para que puedan controlarse, posteriormente, los movimientos del robot, ya sea en forma manual o automática. El sistema eléctrico. Para animar su robot (etapa eléctrica), los estudiantes entrarán en el estudio de los accionadores, con los cuales dotarán de movimiento a sus prototipos. Los alumnos aprenderán las diferencias que existen entre los diversos tipos de motores que podrán seleccionar y utilizar de acuerdo con su proyecto (motores de corriente continua, de corriente alterna, de paso, hidráulicos, etcétera).

Después del montaje mecánico-eléctrico, se estudiarán ciertos dispositivos llamados sensores, los cuales permitirán al robot conocer su posición para distinguirla del espacio de trabajo en donde deberá actuar. Los sensores podrán ser analógicos, digitales, táctiles, etcétera, y se utilizarán en función de los prototipos desarrollados o armados. El sistema electrónico. Pero un robot que no se puede controlar, no es un robot; por lo tanto, los estudiantes deberán aprender que existe una interfaz de hardware entre el robot construido y la computadora, lo que les permitirá controlarlo (etapa electrónica). En esta etapa electrónica se requiere la computadora para poder defi nir el movimiento de los motores, así como para determinar la posición del robot en cada momento (disociar el espacio propio del robot del espacio en donde éste va a actuar). Para que el robot pueda ubicarse, tocar o transportar objetos, se le colocan sensores que emiten señales, las cuales son captadas y traducidas por la computadora para activar simultáneamente salidas que corresponden a los movimientos de sus miembros o articulaciones. La interfaz que sirve de puente entre la computadora y el robot, debe estar diseñada en función de las características de los motores y sensores.

El brazo robótico Especifi caciones básicas• Tipo de robot: fi jo.• Alimentación: 6 volts.• Componentes electrónicos activos: transistores, resistencias, circuitos integrados, etc.• Número de motoreductores: 3 .

Especifi caciones especiales• Grados de libertad3 grados.

• Alcance horizontalMide la distancia (fi ja) de alcance horizontal entre la base del robot y el extremo del brazo, 20 centímetros. • Tamaño de la pinzaMide el ancho máximo de los “dedos” o mandíbulas

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(Figura 1)

(Figura 2)

cuando están completamente abiertas, en este caso el actuador es una fuente luminosa.

• Peso manipulableUtiliza una serie de pesos pequeños para determinar cuál es el peso máximo aproximado que es capaz de manejar el brazo sin quedar bloqueado, el peso esta determinado por los motoreductores, 1.5 kg/cm^2. • Área de trabajo barridaEl área barrida por el brazo manipulador cuando trabaja puede ser de tres tipos: Rectangular, Esférica (semiesférica) y Cilíndrica. En este caso es esférica.

• Software A través de un programa en Borland C y otro realizado en Visual Basic, que contiene las funciones básicas del prototipo, controlamos el movimiento del brazo robótico con la libertad de moverse unos cuantos grados, dependiendo de la ubicación del motor en el brazo robótico. 2.3. Tercera etapa: construcción En este proyecto utilizamos una interfaz electrónica (Puente H) entre la computadora y el brazo robótico, la comunicación entre la interfaz y la PC es realizada a través del conector DB-25 del puerto paralelo de la PC, se conecta a la interfaz electrónica y tomamos los pines que correspondan a las líneas de datos (2-9) y a la línea de datos que correspondan de GND para recibir las señales. Dicha información que manda el conector DB-25 es introducida en la interfaz, que se ha hecho de tal forma que el funcionamiento de uno de los motores no interfi era la realización de otras funciones del brazo robótico. Este brazo robótico recibe señales directas de la PC y ejecuta las funciones correspondientes de acuerdo a lo que se ordena. El brazo robótico realiza sus movimientos con motoreductores de corriente continua, por ser de los más comunes y económicos. Las opciones que se presentan en el proyecto para el control de los motores de corriente continua son:

• Puente H o H-Bribge, que es la base de los drivers (Figura 1).

La interface electrónica. La Interface es el intermediario entre la computadora y el brazo robótico, es construido con componentes electrónicos, básicamente de resistencias y transistores. La interface se divide en bloques de potencia, donde cada bloque de potencia se va a encargar de controlar cada motor. Para este caso si queremos que el brazo tenga tres grados de libertad, será necesario establecer un control sobre los tres motores que permitirán los movimientos (Figura 2).

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El canal de comunicación. El canal de comunicación es el medio por el cual se conecta la interfaz con la computadora, en el caso del puerto paralelo se utiliza el cable de la impresora para conectar la interfaz (Figura 3).

Es importante conocer sobre el puerto paralelo, pues es por donde sale la información que viajará a la interfaz. El conector del puerto paralelo de la PC se localiza en el panel trasero. Para controlar los estados de operación se utilizan los pines cuyos números van desde el 2 hasta el 9 del conector del puerto paralelo (Figura 4).

En la tabla 1 se muestra un ejemplo de la salida en el puerto paralelo, dependiendo de la señal enviada en decimal, que es la base sobre lo cual hemos desarrollado los programas.

La tabla de valores, siempre que en cada bloque de dígitos introduzcamos dos dígitos positivos o negativos, el motor permanece apagado, pero el caso en que uno de los dos dígitos del bloque sea positivo, el motor girara hacia un lado, y en el momento de

invertir los dígitos, se invertirá el giro, con lo cual tenemos la herramienta para poder controlar el sentido del motor, como se indica en la tabla 2.

El brazo mecánico. Esta compuesto por los tres motoreductores y material plástico que los une, los cuales hacen la forma de un brazo, cada motoreductor, debe estar ubicado en cada articulación que se desee mover. Es importante mencionar que en esta primera etapa del proyecto se ha propuesto diseñar el brazo robótico mediante motoreductores de corriente directa con tres grados de libertad, en la segunda etapa se pretende hacer un brazo robótico que cuente con una variedad de actuadores para sus movimientos, tales como: motor a paso bipolar, servomotor y un motoreductor. El programa o software. El programa o software se encarga de emitir las señales positivas o negativas que va a recibir la interfaz formada por transistores y, que dependiendo de estas, se va abrir o cerrar el circuito. Funcionamiento del proyecto. El funcionamiento empieza con la elaboración de un programa o software en Borland C o Visual Basic el cual envía señales de voltaje, positivas o negativas, que son transmitidas a través del cable de la impresora (DB25), desde el puerto paralelo (LPT1) de la computadora , hasta llegar a la interfaz. Cuando las señales llegan hasta la interfaz, los transistores reciben la señal positiva 1 o negativa 0 y dependiendo de esas señales activan o detienen los motores del brazo robótico. El programa envía 8 dígitos binarios, éstos no se pueden enviar de manera simultanea, ya que

(Figura 3)

(Figura 4)

Tabla 1

Tabla 2

COMPUTADORA INTERFAZ

BRAZO

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provocaría un corto circuito en el bobinados de los motoreductores, los cuales los podemos distribuir para cada bloque de potencia tal como se muestra en la fi gura 5.

Desarrollo del brazo robótico. A continuación se explica la construcción y elaboración de los elementos para la realización del proyecto:

Desarrollo del software de control. Los programas son desarrollados, basados en aplicaciones de Borland C y Visual Basic, como se ve ejemplifi cado en la fi gura 6. La característica principal es la de controlar la emisión de señales del puerto paralelo de la PC

Figura 5

a la interface del prototipo didáctico, la cual se divide en bloques de potencia, para la operación y funcionamiento del proyecto.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Existen una gran variedad de proyectos que pueden realizarse a partir de materiales tanto de reciclaje y recuperación, como de conjuntos para armar de plástico y de aluminio ya disponibles en el mercado. Estos proyectos pueden ser prototipos que permitan el estudio de diferentes áreas o disciplinas, tanto de las ciencias exactas como de las ciencias experimentales y las ciencias sociales o combinaciones de éstas. Lo anterior depende exclusivamente de nuestra capacidad de imaginación y de nuestras necesidades de enseñanza-aprendizaje. Por ejemplo podemos pensar en proyectos relacionados con áreas tales como: biotecnología, química, física, biología, informática, robótica, matemáticas, geometría, ciencias de la tierra, ciencias y técnicas industriales, ciencias y técnicas de la medición, instrumentación, adquisición de datos, geofísica, neurociencias, electricidad, electrónica, lenguaje, geología, etcétera. No debemos olvidar que lo más importante es centrar el aprendizaje de los alumnos en la expe-

Tabla 3. Lista del material

Tabla 4. Material complementario

Figura 6



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rimentación y en la exploración; en la interpretación de resultados y en la trayectoria del proceso científi co. Al utilizar la Robótica Pedagógica se obtiene una amplia adquisición de conocimientos a través de la experiencia de la construcción de un brazo robótico y sobre todo deja al alcance de más compañeros la misma experiencia de aprendizaje. Además, existe transferencia de conocimientos ya que los estudiantes podrán utilizar lo que han aprendido con el desarrollo de esta actividad en situaciones verdaderas, construyendo y programando su propio robot, así como también comenzarán con el diseño de sus propios robots, los cuales posteriormente pueden ser modifi cados con base al laboratorio de la materia de automatización y robótica que tienen disponible en su Institución Educativa. La meta es construir un robot que pueda realizar tareas específi cas. Experiencias. Adquisición de la Lista de materiales: el costo por la adquisición del material es menor, en comparación con los costos que se manejan a nivel industrial, aún en el caso en que el fi n es sólo educativo. Consulta, diseño y construcción de los diagramas electrónicos y diagramas de conexión. En muchos casos los diagramas se encuentran al alcance de nosotros, ya sea mediante libros o por internet. Es importante que en algunos casos se tome la decisión de manejar los diagramas de acuerdo a nuestras necesidades, haciendo modifi caciones para tales casos, y diseñando nuestras propias tarjetas. Utilización del software para controlar el brazo. Mediante un programa en Borland C y Visual Basic que sirve para controlar y manejar el brazo a través de tu computadora, utilizando el puerto paralelo, se realizará la simulación y posteriormente se le agregará una tarjeta para manejar de forma independiente los movimientos del robot a través de microcontroladores. Esta sección siempre será la última, y en ella se sintetizan los resultado obtenidos y se proyecta la labor realizada hacia las futuras actividades.

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Agustín Salvador Morales, Universidad Tecnológica de San Juan del RíoProcesos de producción / [email protected]

Xavier González Alcántara, Universidad Tecnológica de San Juan del Río

Procesos de producción / [email protected]

Salvador Jiménez García, Universidad Tecnológica de San Juan del RíoProcesos de Producción / [email protected]

FABRICACIÓN DE PANELES DE POLIURETANO REFORZADOS CON ENVASES RECICLANDOS DE PET


En este artículo se describe el proceso de manufactura de paneles de construcción elaborados a partir de envases reciclados de PET embebidos en espuma de poliuretano,

así como las propiedades mecánicas de los mismos, los cuales de acuerdo con los resultados cumplen con las especifi caciones de las normas de construcción más recientes. PALABRAS CLAVES Paneles de construcción, reciclados de PET, compositos de poliuretano.

1. INTRODUCCIÓN El reciente incremento de los precios de las materias primas utilizadas en la construcción tradicional: cemento, acero, ladrillos, cal, arena, etc; y las nuevas tendencias en los complejos diseños arquitectónicos han hecho que se desarrollen o empleen nuevos materiales e innovadoras tecnologías en la industria de la construcción: concreto transparente, bloques de concreto hechos con plástico reciclado, espuma de poliuretano, etc. En este contexto, el presente trabajo presenta en su primera etapa una nueva alternativa para la construcción de muros interiores autoensambles construidos a partir de envases desechables de PET (polietilentereftalato) embebidos en espuma de poliuretano, los cuales de acuerdo a las pruebas mecánicas que se realizaron cumplen con las especifi caciones de la Industria de la construcción.

2. DESARROLLO EXPERIMENTAL 2.1. Manufactura de los bloques

Se fabricó un bastidor de 50 x 41 x 10 cm, el cual se diseño para contener 12 botellas PET de la presentación de 625 ml (Figura 1).

Una vez acomodadas las botellas en el bastidor se aplicó espuma de poliuretano por vaciado para dejar embebidos los envases en una matriz de poliuretano. Cabe mencionar que los envases se introdujeron con su tapa para que quedaran con aire. Esto para mejorar las propiedades mecánicas del panel (Figura 2).

Figura 1. Arreglo de los envases de PET dentro del panel

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Figura 2. Envases de PET embebidos en una matriz de Poliuretano

Para disminuir la infl amabilidad de la espuma de poliuretano se adicionaron varios materiales cerámi-cos con altas propiedades térmicas que disminuyeron exitosamente la infl amabilidad del panel (Figuras 3 y 4).

Figura 3. Infl amabilidad del panel sin recubrimiento cerámico

Figura 4. Resistencia al fuego del panel con recubrimiento cerámico

Finalmente, para proporcionar un acabado típico, los paneles se enyesaron dándoles una apariencia rústica (Figura 5).

Figura 5. Panel enyesado con acabado rústico

2.2. Pruebas Mecánicas 2.2.1. Ensayo de Compresión Las pruebas de compresión se realizaron montando, en una Máquina Universal Shimatzu con capacidad para 30T, un panel como el mostrado en la Fig. 5, siguiendo el procedimiento de la Norma Mexi-cana NMX-C-405-1997-ONNCCE, que establece las especifi caciones y métodos de prueba que deben cumplir los paneles (nacionales y extranjeros) para uso estructural en muros, techos y entrepisos de las edifi caciones (Figura 6).

Figura 6. Panel montado para un ensayo de compresión


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2.2.2. Ensayo de fl exión

El ensayo de fl exión también se realizó montando en la Máquina Universal Shimatzu un panel sobre el dispositivo para el ensayo de fl exión en 3 puntos del equipo, como se muestra en la Figura 7 y el procedimiento de prueba se llevó al cabo de acuerdo a la norma NMX-C-405-1997-ONNCCE.

Figura 7. Panel montado para un ensayo de fl exión en 3 puntos

3. RESULTADOS 3.1. Pruebas Mecánicas 3.1.1. Ensayo de compresión

La Figura 8 muestra el comportamiento mecánico del panel bajo un esfuerzo axial de compresión.

Figura 8. Comportamiento mecánico del panel durante el ensayo de compresión.

3.1.2. Ensayo de Flexión

La Figura 9 muestra el comportamiento del panel durante en ensayo a la fl exión en 3 puntos.

Figura 9. Comportamiento a la Flexión del Panel de prueba

4. DISCUSIÓN 4.1. Manufactura de los Bloques

De acuerdo con el diseño del tamaño del panel y el arreglo de las botellas se ahorra un 37.5% de espuma de poliuretano, ver cálculos.

4.2. Pruebas Mecánicas

4.2.1. Prueba de Compresión

Partiendo de las especifi caciones de la norma NMX – C – 405 – 1997 -ONNCCE “Paneles para uso estructural en muros, techos y entrepisos” que se muestran en la Tabla 1, se puede ver claramente que los paneles que se construyeron cumplen satisfactoriamente todos los requerimientos mecánicos de los paneles TIPO I.


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Tabla 1. Especifi caciones para paneles Tipo 1

En el caso de la resistencia a la compresión axial, sólo se verifi có que el panel resistiera el esfuer-zo mínimo de 0.50 MPa, ver gráfi ca de la Figura 8. El efecto del esfuerzo sobre el panel se puede observar en la Figura 10.

Figura 10. Efecto del esfuerzo de compresión mínimo sobre el panel

4.2.2 Prueba de Flexión

De acuerdo con las especifi caciones de la Tabla 1, los paneles deben de resistir a la fl exión un

esfuerzo mínimo de 100 Kg/m2 sin rebasar una fl echa de 360/L, donde L es la longitud del mayor claro; y recuperarse de su deformación al retirar la carga. Esta especifi cación como se puede ver en la gráfi ca de la Figura 9, se cumple ampliamente, esto se debe básicamente a que el PET actúa como reforzante de la matriz mejorando sus propiedades. 4.2.3. Resistencia al fuego

Aunque esta prueba no se llevó al cabo, de manera cualitativa se probaron los paneles exponiéndolos directamente a la llama de un encendedor (ver fi gura 3 y 4). En el caso panel sin aditivos, es claro que inmediatamente se empieza a consumir, mientras el panel con aditivos permanece inerte a la llama del encendedor (Figura 4). Ésto se debe a que uno de los aditivos es sílice, la cual actúa como retardante a la fl ama. Costo Benefi cio

El fabricar un panel de 50 x 40 x 10 cm de ladrillo rojo, aplanado y enyesado tendría un costo de aproximadamente 40 pesos. Al fabricarlo por la técnica descrita en este artículo, su costo sería de 20 pesos, más las siguientes ventajas: 10 min después de vaciar la espuma de polietileno se puede transportar, se puede autoensamblar, no requiere de mano de obra califi cada, se puede producir en serie, se le puede dar cualquier acabado e incluso se puede grabar (ver Figura 5). Dentro de los paneles, los envases de PET no sólo actúan como relleno sino también refuerzan la matriz del material aumentando sus propiedades mecánicas.

5. CONCLUSIONES

• Los paneles son autoensamblables, por lo tanto, se favorece la autoconstrucción. • Los costos de construcción se reducen en materias pri-mas en un 50% y descontando la mano de obra el costo global de construcción se reduce hasta en un 75%.


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MC. Alejandro Franco Universidad Tecnológica de San Juan del Río

Director de Mantenimiento Industrial

METROLOGÍA Y SU INFLUENCIA EN LA CALIDAD DEL PRODUCTO

Se presentan los conceptos metrológicos fundamentales y sus implicaciones para la calidad de los productos.

1. CALIDAD ¿Qué es la calidad de un producto o servicio? • Grado en el que un conjunto de características inherentes cumple con los requisitos. • Dichas características pueden ser cualitativas o cuantitativas (ejemplo: mecánicas, eléctricas, químicas biológicas). • NMX-CC-9000/ISO 9000:2000

Círculo de Deming (PHVA)Mejora continua: Incrementar la probabilidad de aumentar la satisfacción de los clientes.

Figura 1. Círculo de Deming

1.1 Norma NMX-CC-9001-IMNC-2000/ISO 9001:2000 La organización debe planifi car e implementar los procesos de seguimiento, medición, análisis y mejora necesarios para:

a) Demostrar la conformidad del producto. b) Asegurarse de la conformidad del sistema de gestión de la calidad. c) Mejorar continuamente la efi cacia del sistema de gestión de la calidad.

Esto debe comprender la determinación de los métodos aplicables, incluyendo las técnicas estadísticas, y el alcance de su utilización.

1.2 Sistema Nacional de Mediciones

Figura 2. Sistema Nacional de Medición

Existen diversos sistemas de unidades, como son los siguientes: • Sistema Métrico Decimal. • Sistema MKS. • Sistema Inglés. • Sistema CGS. • Sistema Decimal de Pulgadas. 1.3 Sistema Internacional de Unidades (SI) Por acuerdo de la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM), el sistema de unidades adoptado y recomendado actualmente es el SI, el cual


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consta de las siguientes siete unidades de base:

Tabla 1. Sistema Internacional de Unidades (SI)

2. METROLOGÍA

Ciencia de la medición (Incluye todos los aspectos teóricos y prácticos relacionados con las mediciones; cualquiera que sea su incertidumbre y en cualquier campo de la ciencia y tecnología que ocurra). 2.1 Medición Requerida vs. Actual

Necesidades • ¿Qué es importante medir? • ¿Qué tan crítica es esa magnitud para el producto? • ¿Cuánto varía esa magnitud en el proceso? • ¿Qué tan graves son las consecuencias de la medición?

Recursos • ¿Con qué equipo mido? • ¿Cuál procedimiento sigo para medir? • ¿En qué condiciones mido? • ¿Qué habilidad tengo para medir?

Medición • Da el conocimiento de una magnitud a través de su cuantifi cación. • Permite caracterizar la magnitud. • El resultado depende de todo el sistema. • El resultado de una medición contiene al menos 2 números: el valor considerado como el más cercano al verdadero y la estimación de la incertidumbre sobre ese valor.

¿Por qué medir bien? • Aumenta la confi anza de los clientes.• Permite asegurar la calidad del producto. • Disminuye costos de no-calidad. • Apoya las decisiones de mejora. • Aumenta la efi ciencia de uso de recursos. • Facilita la comparación en caso de controversia.

¿Sabes que confi anza tienen los instrumentos que utilizas? Una producción controlada se obtiene utilizando instrumentos de medición confi ables.

3. INCERTIDUMBRE “BUSCAR LA VERDAD DEL ERROR • La naturaleza nos impide conocer con certeza absoluta el valor verdadero de una magnitud. Siempre nos quedamos con incertidumbre.

• La incertidumbre se estima, no es una cuantifi cación determinista.

• La incertidumbre aumenta con cada paso u operación.

• El nivel de incertidumbre apropiado depende del cliente.

3.1 Transductor de Medición Dispositivo que proporciona una magnitud de salida con una determinada relación a la magnitud de entrada (Figura 3).



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Figura 3. Transductor

3.2 Cadena de medición Serie de elementos de un instrumento o sistema que constituye la trayectoria de la señal de medición desde la entrada hasta la salida.

Figura 4. Sistema de medición

3.3 Sistema de medición

Juego completo de instrumentos de medición y otros equipos ensamblados para realizar mediciones específi cas.

Instrumento de Medición Analógico Instrumento de medición en el cual la señal de salida es una función continua de la señal de entrada.

Instrumento de Medición Digital Instrumento de medición que proporciona una señal de salida de forma numérica.

3.4. Alcance de medición

Conjunto de valores de la magnitud medida comprendidos dentro de la extensión de la escala del aparato medidor. 3.5 Ajuste

Operación de llevar un instrumento de medición a un estado de funcionamiento adecuado para su uso. 3.6 Alcance nominal

Límite inferior y superior de la escala de medición de un instrumento.

10 V a 10 V 0 A a 100 A

3.7 Intervalo

Módulo de la diferencia entre los dos límites de un alcance nominal.

-10 V a 10 V 20 V 3.8 Resolución Expresión cuantitativa de la aptitud de un dispositivo indicador para mostrar signifi cativamente, la distinción entre valores muy próximos de la magnitud indicada. 3.9 Deriva Variación lenta en el transcurso del tiempo de una característica metrológica de un instrumento de medición.

Figura 5. Deriva


METROLOGÍA Y SU INFLUENCIA

EN LA CALIDAD DEL PRODUCTO

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3.10 Exactitud

Aptitud de un instrumento de medición para dar indicaciones próximas al valor verdadero de una magnitud medida. 3.11 Desviación

Valor menos su valor de referencia-10 V a 10 V

20 V

3.12 Patrones

• Patrón Internacional. • Patrón Nacional. • Patrón Primario. • Patrón Secundario. • Patrón de Referencia. • Patrón de Trabajo. • Patrón de Transferencia. • Patrón Viajero. • Material de Referencia Certifi cado (MRC).

4. JERARQUIAS DE LOS PATRONES EN LAS MEDICIONES FÍSICAS

Figura 6. Jerarquías en mediciones físicas

Tabla 2. Patrones básicos

TIPOS DE PATRONES BÁSICOS



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4.1 Calibración

Conjunto de operaciones que establecen, bajo condiciones específi cas, la relación entre los valores indicados por un instrumento de medición o los valores representados por una medida materializada y los valores correspondientes de la magnitud, realizada por los patrones. 4.2 Certifi cado de calibración

Resultado de una calibración consignado en un documento, algunas veces llamado también informe de calibración. 4.3 Trazabilidad metrológica

Propiedad de un resultado de medición con-sistente en poder relacionarlo con los patrones apro-piados, generalmente internacionales o nacionales, por medio de una cadena ininterrumpida de comparacio-nes, teniendo todas incertidumbres determinadas.

5. CADENA DE TRAZABILIDAD

Figura 7. Trazabilidad

Figura 8. Especialidad de presión

ESPECIALIDAD DE PRESIÓN

ESPECIALIDAD DE FUERZA

Figura 9. Especialidad de fuerza


METROLOGÍA Y SU INFLUENCIA

EN LA CALIDAD DEL PRODUCTO

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¿SABÍASQUÉ?

RESPUESTA A LA TRIVIA DE

CONTACTO INDUSTRIAL NO.4

(PÁG.15)

¿ CUÁL ES EL RÍO MÁS LARGO DEL MUNDO?

EN EL PRÓXIMO NÚMERO, ENCONTRARÁS LA RESPUESTA A ESTA PREGUNTA

SI USTED SABE LA RESPUESTA, ESCRÍBANOS [email protected]

Un grupo de científi cos de Perú y Brasil confi rmó que el Amazonas es el río más largo del mundo y estableció las bases para precisar su origen exacto, informó hoy el

Instituto Geográfi co Nacional (IGN) peruano. “Los resultados ofi ciales se elevarán a la comunidad científi ca internacional para posicionar al Amazonas como el más largo del mundo”, dijo el director general del departamento de Cartografía del IGN, Ciro Sierra, quien recordó que ésto ya es reconocido por instituciones como National Geographic. Los integrantes de la I Expedición Científi ca al Nacimiento del río Amazonas viajaron entre el 23 y el 30 de mayo al nevado Mismi, así como a las quebradas de Carhuasanca y Apacheta, en la zona donde la cordillera de los Andes atraviesa el sureño departamento de Arequipa. Sierra, quien participó en la expedición, aseguró que el estudio permitirá “reafi rmar” la teoría sobre la longitud del Amazonas y que “a nivel mundial se haga un cambio en la posición en relación al río más largo del planeta”, que actualmente es el Nilo.

LA POLÉMICA DEL ORIGEN El Amazonas, descubierto por el conquistador español Francisco de Orellana en 1542, tiene 6.762 kilómetros de longitud, 91 kilómetros más que el Nilo (6.671) y también es 382 kilómetros más largo que el Yangtzé en China (6.380). La polémica sobre el Amazonas existe desde el principio de la colonización española, cuando el sacerdote jesuita Cristóbal de Acuña expuso su teoría sobre el nacimiento del gigantesco río en la Cordillera

de los Andes en una carta dirigida al rey de España en 1641. Pero la controversia aumentó a fi nales de la década de los sesenta del siglo pasado, cuando se determinó su nacimiento en un pico cercano al nevado del Mismi sin establecerse a ciencia cierta si se habían comprobado las condiciones necesarias para determinar el origen de una corriente acuática. Estudios recientes como el de la National Geografi c Society, realizado en 2000 con ayuda del Sistema de Posicionamiento Global (GPS), determinó que el Amazonas nace en el deshielo del Mismi. Pero ese año, el geógrafo checo Bohumir Jansky, que encabezó la II expedición checoperuana Hatun Mayu, el nombre quechua del Amazonas, consideró que el gran río tiene varias fuentes. La primera expedición checa Hatun Mayu, que tuvo lugar en 1999, efectuó mediciones y levantamientos en la cordillera de Chila (región de Arequipa), origen del río Apurímac, considerado en ese entonces como la más remota fuente del Amazonas.

¿ CUÁL FUE EL ÚLTIMO ANIMAL EN SER DECLARADO EXTINTOEN ESTE COMIENZO DEL S.XXI?

Por: Original de BBC Mundo.comArtículo recuperado por “Elfo”

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