1.4.3 Delimitación Sustantiva
Alcance Tecnológico y Conceptual
Tecnologías Incluidas en el Estudio:
· Sistemas de control basados en PLC: Programación ladder, funciones PID, manejo de señales analógicas/digitales
· Sensórica industrial: Dispositivos de medición para variables continuas (temperatura, presión, nivel, caudal) y discretas (inductivos, capacitivos, fotoeléctricos)
· Actuación neumática: Cilindros de doble efecto, válvulas direccionales, preparación de aire
· Interfaces hombre-máquina (HMI): Pantallas táctiles para supervisión y control básico
· Comunicaciones industriales: Protocolos PROFINET y OPC UA para integración de sistemas
· Sistemas SCADA básicos: Adquisición y visualización de datos de proceso
Enfoques Pedagógicos Incorporados:
· Aprendizaje basado en proyectos: Desarrollo de soluciones para problemas de automatización específicos
· Enfoque por competencias: Evaluación de habilidades prácticas medibles mediante rúbricas validadas
· Simulación y prototipado: Uso de software especializado (TIA Portal, SolidWorks) antes de implementación física
· Metodología STEM: Integración de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas aplicadas
Delimitación de Contenidos Específicos
Temas Incluidos:
· Control de procesos continuos: Estrategias PID para variables térmicas, de presión y de nivel
· Automatización discreta: Lógicas de control para secuencias automáticas con sensores y actuadores
· Integración hardware-software: Configuración completa de sistemas de control desde sensores hasta interfaz de usuario
· Diagnóstico de fallas: Metodologías para detección y solución de problemas en sistemas automatizados
· Diseño de sistemas: Criterios para selección y dimensionamiento de componentes de automatización
Temas Excluidos (Fuera del Alcance):
· Robótica industrial avanzada: Manipuladores complejos y sistemas de visión artificial
· Control de procesos batch: Sistemas de recipe management y control por lotes
· Automatización hidráulica: Sistemas de alta presión y actuadores hidráulicos
· Redes industriales avanzadas: Protocolos especializados como PROFIBUS DP, EtherCAT
· Sistemas de control distribuido (DCS): Arquitecturas para procesos continuos a gran escala
· Ciberseguridad industrial: Protección de sistemas de control contra amenazas cibernéticas
Nivel de Profundidad Tecnológica
Nivel de Especialización:
· Programación PLC: Nivel intermedio (lógica ladder, bloques de función, PID)
· Configuración HMI: Nivel básico-intermedio (pantallas de operación, alarmas, tendencias)
· Sensórica: Nivel aplicativo (selección, instalación, calibración básica)
· Neumática: Nivel fundamental (diseño de circuitos, selección de componentes)
· Comunicaciones: Nivel de integración (configuración básica de redes industriales)
Estándares y Normativas:
· Normas eléctricas: NEC/NFPA 70 para instalaciones eléctricas seguras
· Estándares PLC: IEC 61131-3 para lenguajes de programación
· Seguridad funcional: Conceptos básicos de IEC 61508 y IEC 62061
· Neumática: Normas ISO 1219 para simbología y diseño
Contexto Industrial de Referencia
Sectores Industriales Considerados:
· Manufactura discreta: Procesos de ensamblaje y fabricación de componentes
· Control de procesos básicos: Regulación de variables en procesos continuos simples
· Sistemas de empaquetado: Operaciones de embotellado y envasado básico
· Manejo de materiales: Transportadores y sistemas de posicionamiento simples
Escalas de Procesos:
· Procesos a escala de banco: Volúmenes y capacidades reducidas para fines didácticos
· Variables operativas limitadas: Rangos de trabajo seguros para entorno académico
· Complejidad controlada: Sistemas que permiten comprensión gradual de conceptos
Enfoque de Industry 4.0
Conceptos Incorporados:
· Digitalización básica: Adquisición y visualización de datos de proceso
· Conectividad industrial: Integración de dispositivos mediante redes estándar
· Prototipado de gemelo digital: Simulación de sistemas antes de implementación física
· Monitorización remota: Conceptos básicos de supervisión desde interfaces web
Exclusiones Industry 4.0:
· Analítica avanzada de datos: Machine learning y algoritmos predictivos complejos
· IoT industrial masivo: Implementaciones a gran escala con cientos de dispositivos
· Cloud computing industrial: Plataformas en la nube para gestión de operaciones
· Realidad aumentada: Herramientas de visualización avanzada para mantenimiento
Competencias de Enfoque
Competencias Desarrolladas:
· Técnicas: Programación de autómatas, diseño de circuitos de control, diagnóstico de fallas
· Metodológicas: Aplicación de metodologías de diseño, implementación y validación de sistemas
· Analíticas: Interpretación de datos de proceso, análisis de comportamiento de sistemas
· Integradoras: Conexión de conocimientos teóricos con aplicaciones prácticas
Competencias No Cubiertas:
· Gestión de proyectos complejos: Dirección de proyectos de automatización a gran escala
· Optimización avanzada: Técnicas de control predictivo y optimización multiobjetivo
· Gestión de activos: Estrategias de mantenimiento predictivo y gestión de ciclo de vida
· Auditoría de sistemas: Evaluación y certificación de sistemas de control industrial
Criterios de Validación
Parámetros de Evaluación:
· Funcionalidad: Cumplimiento de especificaciones técnicas definidas
· Didáctica: Efectividad para desarrollo de competencias prácticas medibles
· Replicabilidad: Capacidad de reproducción en otros contextos académicos
· Sostenibilidad: Mantenimiento y actualización factible con recursos institucionales
Métricas de Éxito:
· Indicadores técnicos: 95% de componentes funcionando según especificaciones
· Indicadores pedagógicos: 40% de mejora en competencias prácticas demostrada estadísticamente
· Indicadores operativos: Tiempos de configuración y diagnóstico reducidos en 50%
· Indicadores de satisfacción: Valoración superior a 4.0/5.0 en encuestas de usuarios
Esta delimitación sustantiva establece fronteras claras que permiten un desarrollo focalizado del proyecto, asegurando profundidad técnica y pedagógica en los temas seleccionados, mientras se mantiene la viabilidad temporal y presupuestaria del mismo.