UNIVERSIDAD AUTÓNOMA “GABRIEL RENÉ MORENO”
FACULTAD POLITÉCNICA
UNIDAD DE POSTGRADO
“Diseño de una estación de trabajo para la asignatura de
Control Automático de la carrera de Ingeniería Industrial de la UAGRM”
POR: David Gregorio Mamani Terrazas
Perfil de Tesis presentado a la Unidad de Postgrado de la Facultad Politécnica de la U.A.G.R.M
GUIA: Msc. Wilson Rosas P.
Noviembre 2023
Santa Cruz – Bolivia
1
INDICE
1.2 Planteamiento Del Problema. 2
1.2.2 Problema principal (pregunta de investigación) 2
1.2.3 Problemas Secundarios. 3
1.3.2 Objetivos Específicos. 3
1.4.3 Delimitación Sustantiva 4
1.5.1 Justificación Práctica 4
1.6.1 Determinación De Variables. 6
2.1 Antecedentes De La Investigación. 7
2.3 Marco Conceptual (Bases teóricas y Conceptuales) 10
2.3.2 Estación de trabajo en Control Automático. 11
2.3.3 El concepto de automatización. 11
2.3.5 Controlador lógico programable PLC. 12
2.4.2 Características del Diseño 13
2.4.4 Principios del diseño 15
2.4.5 Las 10 pautas de un buen diseño. 16
2.4.6 Estación de trabajo para estudiantes. 17
2.4.7 Herramientas aplicadas en el diseño industrial 17
3.1 Diseño de la Investigación. 20
3.3 Técnicas De Recopilación De Información. 21
3.4 Universo, Población y Muestra. 22
3.5 Definición Conceptual y Operacional de Variables. 23
3.6 Determinación De Variables. 23
3.6.1 VARIABLE INDEPENDIENTE. 23
3.6.2 VARIABLE DEPENDIENTE. 25
CAPITULO I
1.1 INTRODUCCIÓN
La industria es un área fundamental en cualquiera país en desarrollo, uno de los temas más importante en la industria es la automatización industrial que abarca temas desde sensores, actuadores neumáticos, hidráulico y eléctrico, PLC, HMI y entre otros. En las industrias se busca personal adecuado que pueda manejar todas estas áreas a la perfección, la única forma de lograr este objetivo es de capacitar y entrenar bien a los futuros profesionales mediante estaciones de trabajo en los laboratorios y simuladores de calidad.
La Carrera de Ingeniería Industrial de la U.A.G.R.M. en la actualidad carece de una estación de trabajo en el laboratorio de control automático donde los estudiantes puedan adquirir competencias en el manejo de simulación y práctica de los procesos industriales donde la instrumentación y automatización industrial es importante para que el estudiante interprete los diferentes fenómenos y variables físicas que ocurren durante el proceso.
La industria debe contar con profesionales que posean conocimientos tanto de la mecánica, electricidad, electrónica y por supuesto de las nuevas tecnologías de producción y comunicación, para que con dichos conocimientos puedan desempeñarse en las siguientes actividades:
La neumática. Hidráulica, eléctrica, sensores industriales, estaciones de automatización industrial pequeñas y medianas.
En la presente investigación se desarrollará desde el concepto didáctico y diseño de una estación de trabajo ideal de la pequeña y mediana empresa productiva, como se desempeña en el área laboral y como se lograría esta meta de mejora continua, esta estación de trabajo simplificará conceptos como la neumática, eléctrica, automatización industrial, energías renovables en kits.
1.2 Planteamiento Del Problema
En la mayor parte de las Universidades del mundo en las áreas de ingeniería se cuenta con estaciones de trabajo en el área de automatización industrial de primer nivel, acorde con la educación superior y el avance de la ciencia y tecnología, así los estudiantes experimentan con la ciencia y tecnología y desarrollando su capacidad analítica y la construcción de ideas en un ambiente adecuado, bajos condiciones controladas.
En el contexto nacional, los profesionales de Ingeniería Industrial en el área de automatización egresan con falencias en la parte práctica, debido a diversos factores que les impiden adquirir las competencias necesarias tanto teóricas como prácticas.
La carrera de Ingeniería Industrial de la U.A.G.R.M. en la actualidad carece de una estación de trabajo en el laboratorio de control automático donde los estudiantes puedan adquirir competencias en la aplicación y modelado de sistemas de producción y de esta manera dar solución a problemas complejos en los procesos, minimizando los tiempos y generando mayor valor agregado a mecanismos que son necesarios que accionan en las diferentes industrias.
1.2.1 Situación Problémica:
Estudiantes de la asignatura de control automático necesitan adquirir competencias prácticas en automatización para el manejo y control de las variables de proceso en los sistemas de producción necesarias, que contribuyan a mejorar sus competencias profesionales.
1.2.2 Problema principal (pregunta de investigación)
¿De qué manera se mejorará la competencia del manejo y control de variables de proceso en los sistemas de producción en los estudiantes de la materia Control Automático de la carrera de Ingeniería Industrial de la UAGRM?
1.2.3 Problemas Secundarios
¿El modelo de la estación de trabajo requerirá diseñar un laboratorio de control automático?
¿Cuáles serán las características que debería tener una estación de trabajo?
¿Cuál es el nivel de desarrollo de competencias del manejo y control de las variables de proceso en los sistemas de producción en los estudiantes de la carrera de Ing. Industrial en el 7mo semestre?
¿Cómo deberían ser las dimensiones adecuadas de la estación de trabajo que se quiere diseñar para el laboratorio de control automático?
¿Cómo se establecera criterios de selección de sensores y de neumática para su aplicación en los procesos industriales?
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo General
Diseñar una estación de trabajo para la asignatura de control automático en la carrera de Ingeniería Industrial de la UAGRM, que permita el desarrollo de la competencia del manejo y control de las variables de proceso en los sistemas de producción.
1.3.2 Objetivos Específicos
Crear un modelo de estación de trabajo didáctico considerando condiciones técnicas, elementos y materiales.
Identificar las características que debe tener una estación de trabajo.
Determinar el nivel de la competencia del manejo y control de las variables de proceso en los sistemas de producción en los estudiantes.
Dimensionar la estación de trabajo en el laboratorio de Control Automático.
Establecer criterios de selección de sensores y de neumática para su aplicación en los procesos industriales.
1.4 Delimitaciones
1.4.1 Delimitación Espacial
La investigación se desarrolla en el Laboratorio de Especialidades de la Carrera de Ingeniería Industrial de la Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología de la UAGRM.
1.4.2 Delimitación Temporal
La investigación se realizará desde el mes de octubre del del 2023 hasta junio del 2024.
1.4.3 Delimitación Sustantiva
Para la presente investigación se utilizará el área de procesos de automatización en la industria nacional e internacional, con tendencias a la industria 4.0 empleando las teorías para el diseño de una estación de trabajo en el laboratorio de control automático, para el desarrollo de competencias prácticas en el manejo y control de las variables de proceso en los sistemas de producción.
1.5 Justificación
1.5.1 Justificación Práctica
La incorporación de una estación de trabajo en el laboratorio de control automático es de suma importancia puesto que de esta manera se garantiza el proceso de enseñanza, aprendizaje e investigación por medio de la experimentación y comprobación práctica de los principales conceptos de área de instrumentación y automatización industrial, permite a los estudiantes desarrollar las habilidades necesarias en relación con las variables físicas que se presentan en los procesos industriales y de la instrumentación aplicada en ellos.
1.5.2 Justificación teórica
Santa Cruz de la Sierra es la ciudad más industrializada del país, lo que implica la necesidad de profesionales adecuadamente capacitados en el área de Ingeniería Industrial. Para que estos profesionales puedan desarrollar las competencias que requiere la producción en Santa Cruz se hace necesario que puedan tener una formación tanto teórica como práctica. Una de las áreas más necesarias es el dominio de estaciones de trabajo en el laboratorio del control automático.
En la actualidad existen en el mercado una gran variedad de fabricantes destinados al mundo de la automatización industrial que ofertan entre sus productos diferentes tipos de autómatas programables. “A nivel internacional destacan marcas como Schneider Electric, Rockwell Automación o Siemens entre muchas otras. Cada una de estas marcas a su vez fabrica diferentes tipos de PLC de mayor o menor capacidad dependiendo de la aplicación a la que sean destinados.” (del Barrio Lagándara, 2017, pág. 11).
Desde el punto de vista técnico la investigación se justifica debido que la elaboración del proyecto permitirá que los estudiantes puedan acceder a sus prácticas en la estación de trabajo en el laboratorio de control automático, aspecto que es imprescindible en la formación de los estudiantes de la Carrera de Ingeniería Industrial de la UAGRM.
1.6 Hipótesis
El diseño de una estación de trabajo para la asignatura de control automático permitirá tener las bases para el desarrollo de la competencia para el manejo y control de las variables de procesos en los sistemas de producción en los estudiantes de la carrera de Ingeniería Industrial de la UAGRM.
1.6.1 Determinación De Variables
1.6.1.1 VARIABLE INDEPENDIENTE
Diseño de una estación de trabajo.
1.6.1.2 VARIABLE DEPENDIENTE
Competencias prácticas en la automatización Industrial.
CAPITULO II
2 MARCO TEORICO
2.1 Antecedentes De La Investigación
En la mayor parte de las Universidades del mundo en las áreas de ingeniería se cuenta con estaciones de trabajo en el área de automatización industrial de primer nivel, acorde con la educación superior y el avance de la ciencia y tecnología, así los estudiantes experimentan con la ciencia y tecnología y desarrollando su capacidad analítica y la construcción de ideas en un ambiente adecuado, bajos condiciones controladas.
En el contexto nacional, los profesionales de Ingeniería Industrial en el área de automatización egresan con falencias en la parte práctica, debido a diversos factores que les impiden adquirir las competencias necesarias tanto teóricas como prácticas.
La carrera de Ingeniería Industrial de la U.A.G.R.M. en la actualidad carece de una estación de trabajo en el laboratorio de control automático donde los estudiantes puedan adquirir competencias en la aplicación y modelado de sistemas de producción y de esta manera a dar solución a problemas complejos en los procesos, minimizando los tiempos y generando mayor valor agregado a mecanismos que son necesarios que accionan en las diferentes industrias.
2.2 ESTUDIOS PREVIOS
2.2.1 Estudio 1
Diseño y construcción de una estación didáctica para el suministro y transporte de materia granulada con interfaz humano-máquina y comunicación inalámbrica para el laboratorio de mecatrónica de la espe-l.
2.2.1.1 Autor:
Singaña Marco, Terán Héctor, Mata Jenny, Molina Ivan.
Ingeniería Mecatrónica. Departamento de Energía y Mecánica de la Universidad de Las Fuerzas Armadas ESPE Extensión Latacunga
Quijano y Ordóñez S/N y Hermanas Páez, Latacunga, Ecuador.
Email: masingania@espe.edu.ec, heteran@espe.edu.ec, jensu@hotmail.com, wilivmo@yahoo.com
2.2.1.2 Objetivo finalidad
El presente proyecto muestra el diseño y construcción de una estación didáctica para el suministro y transporte de materia granulada en recipientes de dos tamaños, se emplea un PLC de marca Xinje como elemento central del proceso, también se utiliza un microcontrolador AVR que cumple la función de integrar la señal de cada uno de los sensores y actuadores, estableciendo tramas de envío y recepción; para finalmente ser llevada esta trama hasta el PLC mediante módulos de comunicación inalámbrica XBEE. A través de un HMI desarrollada en un Touch Panel se controla variables como peso de material requerido, velocidad de transporte; y monitorear el nivel de producto en la tolva y posiciones específicas del recipiente en su trayectoria. (Singaña , Teran, Mata, & Molina, pág. 1)
2.2.1.3 Resultado
La estación didáctica servirá para la práctica de distintas asignaturas debido a que es una aplicación netamente Mecatrónica al integrar varios sistemas que incluye Instrumentación, Comunicaciones inalámbricas, Control de procesos. (Singaña , Teran, Mata, & Molina, pág. 6)
2.2.2 Estudio 2
“Diseño de una estación de laboratorio de automatización y control automático para la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la UES”
2.2.2.1 Autor:
Sixto Edwin Argueta Díaz Carlos Alexander Palacios Henríquez Mario Alejandro Vásquez Ramírez
2.2.2.2 Objetivo finalidad
Mejorar el equipamiento de los laboratorios de control automático y automatismo industrial en la Escuela de Ingeniería Eléctrica, para reducir la brecha entre la teoría y la práctica, empleando software y hardware para el rápido y fácil diseño, simulación e implementación compleja en tiempo real, de sistemas de automatización y control. (ARGUETA DÍAZ S. D., 2010, pág. 10)
2.2.2.3 Resultado
Las redes As-interface reducen y facilitan el cableado en los sistemas de automatización moderna, ya que permiten la interconexión de sensores y actuadores a una red a través de un cable de dos hilos, que también suministra la potencia. Al eliminar el número de conductores del cableado tradicional y su sustitución por el cable amarillo AS-Interface, se logra una reducción significativa en materiales, instalación y mantenimiento. A demás, se agiliza la detección de errores en una instalación industrial. (ARGUETA DÍAZ S. D., 2010, pág. 300)
2.2.3 Estudio 3
Diseño y programación de varias estaciones de trabajo mediante el uso de PLC y softwares específicos.
2.2.3.1 Autor:
Barrio Lagándara, Víctor del
Objetivo finalidad
El trabajo consiste en simular de forma virtual mediante el uso de software específico, el comportamiento de varias estaciones de trabajo automatizadas, cuyo control es llevado a cabo mediante la programación de un PLC. (del, s.f.)
2.2.3.2 Resultado
Se presenta una descripción de los objetivos de funcionamiento de cada estación, con los elementos de los cuales están formadas y su configuración. También se desarrolla el comportamiento secuencial de las mismas mediante el uso de los diferentes grafcets de funcionamiento y por último se incluye cómo se ha realizado la programación del autómata utilizando las diferentes direcciones de entrada, salida y marcas internas para que el comportamiento sea acorde a los objetivos de comportamiento de cada estación. (del, s.f.)
2.3 Marco Conceptual (Bases teóricas y Conceptuales)
Este trabajo de investigación sustenta el “Diseño de una estación de trabajo para la asignatura de Control Automático” para lo cual se establecieron una serie de conceptos teóricos que permitan sustentar la parte técnica del desarrollo de la estación de trabajo para procesos en la automatización industrial.
2.3.1 Diseñó industrial
El Diseño Industrial es la actividad que define las características físicas y funcionales necesarias para que un producto pueda fabricarse, cumpliendo su cometido con la máxima eficacia y calidad. Por tanto, es una actividad proyectual, tecnológica y creativa, cuya función es preciso entender en toda su amplitud. (Soledad, “DISEÑO DE UNA ESTACIÓN DE TRABAJO PARA LOS ESTUDIANTES DE LA UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR”, 2013, pág. 9)
2.3.2 Estación de trabajo en Control Automático
Una estación de trabajo en Ingeniería Industrial es un lugar específico dentro de un laboratorio, fabrica, taller o cualquier entorno de trabajo donde el estudiante o trabajador realiza una tarea particular. Se puede definir como un espacio físico donde un el trabajador realiza una o más tareas específicas, esto podría incluir la instalación piezas en una línea de ensamblaje, la operación de una máquina de soldadura, la medición de piezas con instrumentos de precisión, la inspección de componentes para detectar defectos, la realización de pruebas de calidad o la preparación de componentes para su envió. (Cuidad y Region Educacion y Tecnologia, 2023, pág. 1)
2.3.3 El concepto de automatización
Se asocia con la eliminación o disminución de la participación humana en los diferentes procesos productivos teniendo en cuenta la aplicación de sistemas mecánicos, electrónicos y computarizados, con el fin de operar y controlar la producción con mayor eficiencia y eficacia. (Centro de Ingenieria y Desarrollo Industrial, 2017, pág. 9)
La automatización industrial está presente en numerosos sectores dentro de la economía: alimentación, productos farmacéuticos, químicos, plástico, telecomunicaciones, entre otros. Una transversalidad debida a sus aplicaciones en máquinas, pero también procesos, servicios o controles de información. En definitiva, la automatización de tantas áreas permite aumentar la eficiencia de los diferentes procesos empresariales y, a su vez, descargar a los empleados de tareas tediosas y repetitivas e inseguros. (Balaguera Gómez, 2021, pág. 11)
2.3.4 Sistema de Control
Es una interconexión de componentes que forman una configuración del sistema que proporcionara una respuesta deseada. La base para el análisis de un sistema es el fundamento proporcionado por las teorías de los sistemas lineales, que supone una relación entre causa y efecto para sus componentes. (Dorf C. Richard, 2005, pág. 2)
2.3.5 Controlador lógico programable PLC
Un PLC es un computador especialmente programado para controlar un proceso industrial secuencial de forma automática mediante el procesamiento de unas señales de Entrada/Salida. Sin embargo, la definición más precisa de estos dispositivos es la dada por la NEMA (Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos) que dice que un PLC es:
Instrumento electrónico, que utiliza memoria programable para guardar instrucciones sobre la implementación de determinadas funciones, como operaciones lógicas, secuencias de acciones, especificaciones temporales, contadores y cálculos para el control mediante módulos de E/S analógicos o digitales sobre diferentes tipos de máquinas y de procesos. (Balaguera Gómez, 2021, pág. 12).
2.4 Marco Referencial
Proporciona una base sólida para el diseño de la estación de trabajo en el laboratorio de automatización, contribuyendo en el “Diseño de una estación de trabajo para la asignatura de Control Automático” a comprender el contexto, las tecnologías relevantes y las mejores prácticas en la industria. Esto garantiza que la estación de trabajo sea efectiva, segura y cumpla con los objetivos de investigación y formación.
2.4.1 Diseño Industrial
El Diseño Industrial es la actividad que define las características físicas y funcionales necesarias para que un producto pueda fabricarse, cumpliendo su cometido con la máxima eficacia13 y calidad. Por tanto, es una actividad proyectual, tecnológica y creativa, cuya función es preciso entender en toda su amplitud. (Soledad, “Diseño de una estacion de trabajo para los estudiantes de la Universidad Central Del Ecuador”, 2013, pág. 9)
2.4.2 Características del Diseño
Establecer la relación objeto/usuario, vinculando necesidades físicas como emocionales. Cumplir una función social, puesto que su intervención condiciona la calidad del entorno y de la vida de las personas. Incorporar criterios de accesibilidad, por cuanto existe la diversidad del mercado. Incorporar criterios para no perjudicar el medio ambiente. Constituir valor estratégico para la competitividad de las empresas. (Soledad, “Diseño de una estacion de trabajo para los estudiantes de la Universidad Central Del Ecuador”, 2013, pág. 10)
El Diseño es una actividad susceptible de ser aplicada a todos los sectores, desde los más tecnológicos y técnicos, como la electrónica de consumo, los bienes de equipamiento o la automoción15, los sectores con los que habitualmente se lo relaciona, como el caso de mobiliario, iluminación u objetos de decoración. (Soledad, “Diseño de una estacion de trabajo para los estudiantes de la Universidad Central Del Ecuador”, 2013, pág. 10)
2.4.3 Elementos del Diseño
En los elementos del diseño, se distinguen cinco grupos que al ser utilizados por un diseñador lo hará ser mejor, tener un mayor criterio y conocimiento de desarrollo para la evolución de un objeto.
2.4.3.1 Los elementos conceptuales
Son aquellos que están presentes en el diseño, pero que no son visibles a la vista.
Punto: Indica posición, no tiene largo ni ancho, es el principio y el fin de una línea.
Línea: Sucesión de puntos, posee largo, posición y dirección, no ancho.
Plano: Se encuentra limitado por líneas, tiene largo, ancho y posición.
Volumen: El recorrido de un plano en movimiento se convierte en volumen, tiene posición en el espacio, está limitado por planos y obviamente en un diseño bidimensional el volumen es ilusorio. (Soledad, “Diseño de una estacion de trabajo para los estudiantes de la Universidad Central Del Ecuador”, 2013, pág. 10)
2.4.3.2 Elementos Visuales
Son los que podemos percibir por medio del sentido vista.
Forma: Presentación de un objeto.
Medida: Tamaño adquirido por el objeto.
Color: Atributo que percibimos de los objetos en presencia de luz.
Textura: Disposición y combinación de partículas que atraen al tacto y a la vista. (Soledad, “Diseño de una estacion de trabajo para los estudiantes de la Universidad Central Del Ecuador”, 2013, pág. 11)
2.4.3.3 Elementos De Relación
Los elementos de relación se refieren a la ubicación y a la interrelación de las formas en un diseño.
Dirección: Trayecto en que se ubican los objetos o partículas.
Posición: La posición de una forma depende del elemento o estructura que la contenga.
Espacio: Toda forma por más pequeña, ocupan un espacio, el espacio así mismo puede ser visible o ilusorio para dar una sensación de profundidad.
Gravedad: Es el efecto visual y psicológico.19 Podemos atribuir estabilidad o inestabilidad a una forma o a un grupo de ellas. (Soledad, “Diseño de una estacion de trabajo para los estudiantes de la Universidad Central Del Ecuador”, 2013, pág. 12)
2.4.4 Principios del diseño
Es la utilización de los elementos del diseño dentro de un todo organizado, dando como resultado un trabajo unificado.
2.4.4.1 Balance
Provoca una sensación de equilibrio y orden correcto.
2.4.4.2 Énfasis
Cuando un área es domínate y se lleva toda la atracción.
2.4.4.3 Armonía
Es la combinación de similitudes para acentuar, tamaño, forma, textura, color, otros.
2.4.4.4 Variedad
Busca diversidad y cambios para incrementar el interés visual.
2.4.4.5 Gradación
Combinación de elementos utilizando cambios graduales22.
2.4.4.6 Movimiento
Principio usado para crear la apariencia y sensación de acción y guiar la vista del espectador a través del trabajo.
2.4.4.7 Ritmo
El ritmo expresa movimiento porque tus ojos saltarán (rebotarán) de un lugar a otro en una obra de arte.
2.4.4.8 Proporción
El principio de diseño que se ocupa de la relación de tamaño de una parte respecto de otra. La exageración y la deformación pueden lograr cualidades expresivas en el arte.
2.4.4.9 Unidad
Cuando todas las combinaciones de materiales y elementos artísticos componen una obra de arte terminada. (Soledad, “Diseño de una estacion de trabajo para los estudiantes de la Universidad Central Del Ecuador”, 2013, pág. 13)
2.4.5 Las 10 pautas de un buen diseño
Según Dieter Rams, 2012, Las pautas del buen diseño son:
- El buen diseño tiene que ser innovador.
- Provee utilidad…
- Es un diseño estético.
- Hace de él un producto comprensible
- El buen diseño es sincero.
- El buen diseño es discreto.
- El buen diseño es longevo24.
- Es consecuente en todos sus detalles.
- El buen diseño es ecológico.
- El buen diseño es tan poco diseño como sea posible. (Soledad, “Diseño de una estacion de trabajo para los estudiantes de la Universidad Central Del Ecuador”, 2013, pág. 14)
2.4.6 Estación de trabajo para estudiantes
Una estación de trabajo, es un objeto de planificación que ayuda a la ejecución de labores académicas del estudiante, básicamente comprende un soporte y conjunto de elementos que son parte importante del ensamble, diseñado bajo normativas técnicas, ergonómicas y antropométricas que garantizan resistencia, estabilidad y comodidad para el estudiante, así como también para sus útiles y herramientas académicas de tecnología. Suele ser un sistema individual en el que se ejecutan trabajos y secuencias de trabajos. (Soledad, “Diseño de una estacion de trabajo para los estudiantes de la Universidad Central Del Ecuador”, 2013, pág. 15)
2.4.7 Herramientas aplicadas en el diseño industrial
Las Herramientas aplicadas al diseño industrial, en la actualidad han sido remplazadas por programas y paquetes de computadora que permiten la construcción de prototipos basados en diseños reales para luego que sean simulados con la finalidad de economizar y dejar atrás el uso inadecuado de recursos materiales empleados.
Los productos de Diseño Industrial se creaban en dos dimensiones, mediante dibujos y esquemas y en tres dimensiones con madera, escayola o espuma rígida, lo cual facilitaba examinar y evaluar el modelo.
Luego de este primer esquema, se realizan nuevas investigaciones sobre materiales, costes o producción al desarrollo creativo, con el fin de considerar las ideas más viables y se precedía con una maqueta.
Los tradicionales métodos artesanos para crear los modelos están siendo sustituidos por las rápidas tecnologías, así es el caso del programa de diseño SolidWorks, que por medio de sus herramientas permite simular el diseño y tener un prototipo visual del nuevo desarrollo. (Soledad, “Diseño de una estacion de trabajo para los estudiantes de la Universidad Central Del Ecuador”, 2013, pág. 15)
2.4.8 Proceso productivo
Un Proceso Productivo es un sistema de acciones que se encuentran interrelacionadas de forma dinámica y que se orientan a la transformación de ciertos elementos. Los elementos de entrada (conocidos como factores) pasan a ser elementos de salida (productos), tras un proceso en el que se incrementa su valor.
Las acciones productivas son las actividades que se desarrollan en el marco del proceso. Pueden ser acciones inmediatas (que generan servicios que son consumidos por el producto final, cualquiera sea su estado de transformación) o acciones mediatas (que generan servicios que son consumidos por otras acciones o actividades del proceso. (Soledad, “Diseño de una estacion de trabajo para los estudiantes de la Universidad Central Del Ecuador”, 2013, pág. 16)
Figura 1. Representación de Proceso. (Soledad, “Diseño de una estacion de trabajo para los estudiantes de la Universidad Central Del Ecuador”, 2013, pág. 16)
CAPITULO III
3 MARCO METODOLOGICO
El término diseño (metodología de la investigación) se refiere al plan o estrategia concebida para obtener la información que se desea con el fin de responder al planteamiento del problema. (Hernandez, 2014), así como cumplir con los objetivos del estudio.
3.1 Diseño de la Investigación
Según el propósito la investigación es de tipo aplicada puesto que busca resolver un problema concreto cual es la necesidad de “diseñar de una estación de trabajo para la asignatura de Control Automático de la carrera de Ingeniería Industrial de la UAGRM” que permita mejorar las competencias prácticas de los estudiantes en la carrera de Ingeniería Industrial.
Según la estrategia empleada la investigación es de campo y de gabinete puesto que se levantará encuestas y obtener información sobre las necesidades técnicas y de presupuesto necesario para la elaboración del proyecto.
3.2 Tipo de investigación
Según el nivel de conocimiento deseado descriptiva, puesto que se recabó datos para el equipamiento de laboratorio en función a estos presentarlos de manera ordenada.
La investigación es también explicativa, puesto que recabó datos respecto a la importancia del equipamiento de laboratorio de control automático en el proceso de enseñanza aprendizaje de los estudiantes.
Finalmente, es propositiva puesto que a partir de un diagnóstico referido a la necesidad de contar con equipos de laboratorio de control automático se elaboró una propuesta para su implementación.
3.2.1 Descriptiva
La investigación será descriptiva porque se determinará las características de un fenómeno: la carencia de prácticas en la enseñanza en la asignatura de Control Automático en los estudiantes de la carrera de Ingeniería Industrial.
3.2.2 Explicativo
La investigación es explicativa, puesto que recabara datos respecto a la importancia del diseño de una estación en el laboratorio de control automático para la Carrera de Ingeniería Industrial.
3.2.3 Propositiva
Es propositiva puesto que a partir de un diagnóstico referido a la necesidad de contar con una estación de trabajo en el laboratorio de Control Automático se elaborará una propuesta para su implementación.
3.2.4 Cuantitativa
Según la estrategia empleada la investigación es cuantitativo puesto que se levantará encuestas y obtener información sobre las necesidades técnicas y de presupuesto necesario para la elaboración del proyecto, que busca resolver un problema concreto cual es la necesidad de diseñar una estación de trabajo que permita mejorar las competencias prácticas de los estudiantes en la asignatura de (Control Automático IND-241) de la carrera de Ingeniería Industrial, con el propósito de medir variables para llevar a cabo análisis estadístico y así responder a las preguntas de investigación y generar conocimientos.
3.3 Técnicas De Recopilación De Información
Las técnicas utilizadas serán las siguientes:
- Encuesta a los estudiantes.
- Entrevista a docentes, para identificar las formas de enseñanza de la asignatura de control automática.
Instrumento Dentro de los instrumentos utilizados, están los siguientes:
Cuestionario estructurado, dirigido a los estudiantes mediante preguntas abiertas, dicotómicas y de opción múltiple.
Cuestionario semiestructurado, dirigido a los docentes que imparten la asignatura de Control Automático.
3.3.1.1 Fuentes primarias
- Encuesta a los estudiantes, para identificar la necesidad de un laboratorio de control automático
- Entrevista a docentes, para identificar el proceso de enseñanza.
3.3.1.2 Fuentes secundarias
- Libros generales y especializados
- Tesis de grado
- Revistas. Papers y Internet
3.4 Universo, Población y Muestra
3.4.1 Universo
El universo es el conjunto completo de individuos o elementos en el que se enfoca la investigación.
3.4.2 Población
En la presente investigación, la investigación está constituida por 145 estudiantes que cursan la asignatura de control automático.
3.4.3 Tipo de muestreo
El tipo de muestreo que será tomado en cuenta será el método de muestreo probabilística estratificada.
3.5 Definición Conceptual y Operacional de Variables
Una variable es una propiedad que puede fluctuar y cuya variación es susceptible de medirse u observarse. Sampieri (2010, p. 93)
3.6 Determinación De Variables
3.6.1 VARIABLE INDEPENDIENTE
Diseño de estación de trabajo
3.6.1.1 Cuadro de operacionalización de variables
| VARIABLE | CONCEPTO | INDICADORES | INDICES | TECNICAS | INSTRUMENTO |
| Diseño de estación de trabajo | Una estación de trabajo en el lugar donde se realiza tareas de diseño, modelado y análisis de ingeniería.
Puede incluir software de diseño asistido por computadora (CAD) y herramientas de simulación. |
Elementos involucrados en los
sistemas de Control Automático.
Selección de sensores para aplicar a procesos productivos.
Neumática para control de procesos industriales Integración de PCs y PLCs en control de procesos.
|
Números de dispositivos para el control automático.
|
Identificación de necesidades.
Planificación del espacio.
Sistemas de almacenamiento eficientes para equipos, y materiales de laboratorio.
Información técnica.
Modelos existentes.
Matriz de validación.
|
Análisis valorativos.
Cuestionario estructurado dirigido a los peritos y técnicos de laboratorio para obtener información detallada.
Localización de los elementos necesarios.
|
3.6.1.2 Objetivo
Proporcionar un entorno de aprendizaje donde estudiantes, investigadores y profesionales puedan adquirir conocimientos y habilidades prácticas en su campo.
3.6.1.3 Variable
Estación de trabajo
3.6.1.4 Conceptualización
Una estación de trabajo en el lugar donde se realiza tareas de diseño, modelado y análisis de ingeniería.
Puede incluir software de diseño asistido por computadora (CAD) y herramientas de simulación.
3.6.1.5 Dimensiones
Teórica
Práctica
3.6.1.6 Indicadores
Elementos involucrados en los sistemas de control automático Selección de sensores para aplicar a procesos productivos.
Neumática para control de procesos industriales.
Integración de Pc y Plcs en control de procesos.
Neumática para control de procesos industriales.
Integración de PCs y PLCs en control de procesos.
3.6.1.7 Tipo de Variable Instrumento
Encuesta
Entrevista.
3.6.2 VARIABLE DEPENDIENTE
Competencias prácticas en la automatización Industrial
3.6.2.1 Cuadro de operacionalización de variables
| VARIABLE | CONCEPTO | INDICADORES | INDICES | TECNICA | INSTRUMENTO |
| Competencias prácticas en automatización | Conjunto de habilidades y conocimientos específicos que una persona o profesional debe poseer para trabajar de manera efectiva en el campo de la automatización. | Manejo de equipo.
Manejo de software.
Manejo de tablero de Control Automático.
Manejo manual de laboratorios. |
Índice sobre habilidades en manejo de equipo, software, tablero de automatización y manual de laboratorio.
|
Encuesta a los estudiantes.
Entrevista a docentes, para identificar las formas de enseñanza de la asignatura de Control Automático |
Cuestionario estructurado, dirigido a los estudiantes mediante preguntas abiertas,
dicotómicas y de opción múltiple.
Cuestionario semiestructurado, dirigido a los docentes que imparten la asignatura de Control Automático. |
3.6.2.2 Objetivo
Las competencias prácticas en la automatización industrial tienen como objetivo preparar a los profesionales y técnicos para desempeñarse de manera eficiente en el ámbito de la automatización industrial.
3.6.2.3 Variable
Competencias prácticas en automatización.
3.6.2.4 Conceptualización
Conjunto de habilidades y conocimientos específicos que una persona o profesional debe poseer para trabajar de manera efectiva en el campo de la automatización. Estas competencias se centran en la capacidad de planificar, diseñar, implementar, mantener y solucionar problemas en sistemas automatizados utilizados en una variedad de industrias, como la manufactura, la industria química, la energía, la robótica, la logística y más.
3.6.2.5 Dimensiones
Capacidad de análisis
Capacidad de síntesis.
Capacidad investigativa.
3.6.2.6 Indicadores
Manejo de equipo.
Manejo de software.
Manejo de tablero de Control Automático.
Manejo manual de laboratorios.
3.6.2.7 Tipo de Variable Instrumento
Encueta.
Entrevista.
4 BIBLIOGRAFÍA
5 Trabajos citados
ARGUETA DÍAZ S. D., P. H. (11 de 2010). “Diseño de una estación de laboratorio de automatización y control automático para la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la UES”. Obtenido de https://ri.ues.edu.sv/id/eprint/215/1/10136394.pdf: https://ri.ues.edu.sv/id/eprint/215/1/10136394.pdf
Balaguera Gómez, A. J. (2021). Estudio del proceso de automatización de las estaciones de trabajo de una línea de producción industrial. Universitat Politecnica de Catalunya Barcelonatech. Barcelona: UPCommons. Recuperado el 26 de octubre de 2023, de http://hdl.handle.net/2117/342409
Centro de Ingenieria y Desarrollo Industrial. (30 de agosto de 2017). Reporte de Proyectoi Industrial. Obtenido de https://cidesi.repositorioinstitucional.mx/jspui/bitstream/1024/274/1/ETM-JCR-2017.pdf
CONEAU. (2015). Calidad en Educación Superior. Buenos Aires: Consejo Nacional de Evaluación y Acretitación Universitaria.
Consejo Académico Universitario. (2018). Marco Ordenador de Indicadores de Calidad – UMSA. La Paz: Imprenta – UMSA.
Cuidad y Region Educacion y Tecnologia. (4 de 07 de 2023). ¿Qué es una Estación de Trabajo en Ingeniería Industrial? Cuidad y Region, 1. Recuperado el 27 de 10 de 2023, de https://www.ciudadregion.com/educacion/que-es-una-estacion-de-trabajo-en-ingenieria-industrial
del, B. L. (s.f.). Uva Doc. Obtenido de https://uvadoc.uva.es/bitstream/handle/10324/23020/TFG-P-527.pdf?sequence=1&isAllowed=y: http://uvadoc.uva.es/handle/10324/23020
Dorf C. Richard, B. R. (2005). Sistemas de Control Moderno. En B. R. Dorf C. Richard, Sistemas de Control Moderno (pág. 2). Madrid: Pearson Educacion S. A. Madrid 2005.
Hernandez, R. (2014). Metodología de la Investigación. México: McGraw Hill.
Singaña , M., Teran, H., Mata, J., & Molina, I. (s.f.). DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA ESTACIÓN DIDÁCTICA PARA EL SUMINISTRO Y TRANSPORTE DE MATERIA GRANULADA CON INTERFAZ HUMAN . 1.
Soledad, E. T. (2013). “DISEÑO DE UNA ESTACIÓN DE TRABAJO PARA LOS ESTUDIANTES DE LA. TRABAJO DE GRADUACIÓN PREVIO LA OBTENCIÓN DEL, QUITO- ECUADOR. Recuperado el 25 de octubre de 2023, de https://core.ac.uk/download/pdf/71900983.pdf
Soledad, E. T. (2013). “Diseño de una estacion de trabajo para los estudiantes de la Universidad Central Del Ecuador”. Quito: Facultad de Ingenieria. Recuperado el 27 de octubre de 2023, de http://www.dspace.uce.edu.ec/handle/25000/1931