El académico Alejandro Sánchez con alumnos que idearon un sistema de bombeo automatizado
Diseñaron prototipos para casas-habitación y los sectores alimenticio e industrial
Claudia Peralta Vázquez
Estudiantes de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME) desarrollan proyectos innovadores en los que emplean la tecnología en beneficio de la sociedad, pues su objetivo es que puedan ser aplicados en actividades cotidianas realizadas en casas-habitación e incluso en los sectores industrial y alimentario.
Otra característica común de las propuestas de los universitarios es que emplearon Arduino, plataforma electrónica de código abierto que utiliza hardware y software fáciles de usar, utilizada para crear objetos interactivos autónomos.
Se trata de cuatro modelos creados durante el semestre pasado y a principios del actual, en las experiencias educativas (EE) Control Lineal –impartida a quienes estudian el programa educativo (PE) Ingeniería Eléctrica– y Sistemas de Control –del PE Ingeniería Mecánica–, a cargo del académico Alejandro Sánchez Moreno.
La dinámica de las mismas permite que los estudiantes combinen teoría y práctica, incursionen en la investigación así como en el diseño y desarrollo de prototipos en los que convergen sistemas mecánicos y eléctricos, automatizados mediante aplicaciones tecnológicas que pueden ser controladas de forma virtual.
Sus innovaciones fueron presentadas a pequeña escala (maquetas) en el Laboratorio de Máquinas Eléctricas de la FIME, en donde se hizo la precisión de que los mecanismos pueden ser aplicados a gran escala para implementarse en la vida real.
Garaje automatizado
“Nuestra labor es innovar y desarrollar las tecnologías en beneficio de la sociedad”, afirmó Octavio Barreda Villegas, estudiante de sexto semestre de Ingeniería Eléctrica y quien junto con sus compañeros de la EE Control Lineal desarrolló un proyecto de un garaje con mando a distancia.
El joven expresó que el propósito de idear y diseñar este proyecto fue aplicarlo a la vida real y ofrecer un servicio. “Nuestro trabajo tiene futuro para emplearlo en la vida real, más adelante me gustaría tener una empresa que se dedique a este tipo de instalaciones e innovar en la industria”.
Explicó que este garaje es accionado mediante un comando que dice “abrir o cerrar puerta”. Un sistema típico se activa con un control de radiofrecuencia instalado dentro del vehículo, o bien, bajo resguardo del usuario. Sin embargo, en éste se utiliza un receptor bluetooth para accionar la puerta, el software Arduino, así como diferentes tipos de sensores.
Mario Lambert Cobos, integrante del equipo, comentó que para operarlo, debe ser instalado al teléfono celular un programa que emplea Internet, wi-fi o red de datos, pues al momento de dar la orden de “abrir puerta”, éste envía la señal al receptor bluetooth para activar el motor encargado de tal proceso. Para dar la indicación contraria, mediante el micrófono de la aplicación del teléfono se dice “cerrar puerta”.
“Es una innovación, ya que puede activarse a 10 metros de distancia de la cochera, una persona que venga en su vehículo puede accionarla antes, así cuando llegue la puerta estará abierta y no perderá tiempo.”
Por su parte, Karina Zavaleta Hernández dio a conocer que este dispositivo emplea otro sensor de presencia y movimiento denominado PIR infrarrojo, el cual, al abrirse, la cochera detecta a las personas. “Metes tu coche, te bajas, inmediatamente se acciona el sensor y se prende una luz”.
La joven relató que les costó aterrizar esta propuesta, pues no estaban familiarizados con el software. “Durante dos semanas aprendimos a trabajar en equipo, con mucha paciencia, y afortunadamente también tuvimos el apoyo de muchos maestros”, añadió.
Otro de los integrantes del equipo, Ángel Trujillo Ávila, manifestó que este sistema podría ajustarse a las necesidades de una casa habitación, a tamaño real con varias modificaciones. “También cuenta con un sensor ultrasónico que emite ondas de sonido hacia un objeto y produce un eco detectado por el sensor”.
Sistema de bombeo automatizado
Otro de los proyectos desarrollados en la FIME es el de cuatro alumnos de octavo semestre del PE Ingeniería Mecánica, basado en una simulación de carga y descarga de las pipas o autotanques de las plantas de distribución de Petróleos Mexicanos (Pemex).
Alexis Azael Hernández Méndez, alumno de la EE Sistemas de Control, señaló que puede darse el caso en que un operador deje encendida la bomba y ocasione que el tanque se dañe o haya algún riesgo para el operador.
Maqueta de casa domótica que puede funcionar por sí sola
Por este motivo, los integrantes del equipo plantearon la posibilidad de mejorar el sistema y brindar una solución a problemas que pudieran presentarse, como es el derrame de líquido lo cual sería peligroso tratándose de gasolina. Principalmente se protegerían las bombas, ya que si trabajan en vacío se dañan.
“Lo que se intenta es alejar al operador de las partes riesgosas, que el sistema de control esté alejado de los tanques o bombas y siempre esté seguro y protegido.”
Previo a la elección de este proyecto, los jóvenes hicieron una visita a una planta de reparto en la cual observaron que sus sistemas eran hasta cierto punto obsoletos y riesgosos.
“Quisimos trabajarlo, mejorarlo y corregirlo en beneficio de la industria; aunque la programación es sencilla, sí tuvimos que adentrarnos en este aspecto.”
Aseguró que en un futuro esta invención podría aplicarse a este sector, pero por el momento es una representación de lo que se puede hacer con la plataforma Arduino.
En este sentido, agradeció que la UV les haya proporcionado diversos cursos sobre dicha plataforma, “creo que la hemos aprovechado muy bien”.
Sergio Alejandro Sanabria Hernández, miembro del equipo, comentó que dentro del proyecto de sistema de bombeo automatizado, la plataforma Arduino se encarga de controlar los niveles de los tanques.
Como parte de esta simulación –desarrollada durante el semestre pasado– a los tanques de abastecimiento y vacío de Pemex les fue adaptado un sensor ultrasónico que hará un paro de emergencia para llenado o vaciado del tanque. La finalidad es que los usuarios manejen estas sustancias inflamables desde un cuarto de control.
Su compañero, Irving Alejandro Contreras Armenta, explicó: “Elegimos este tipo de bombeo porque debemos estar enfocados a sistemas mecánicos, además de que en algunos casos éstos son riesgosos para los operarios y pueden ocurrir accidentes. Quisimos tratar de mejorar los sistemas para que a través de un área de control sea más fácil y seguro”.
Además, también puede aplicarse en la industria y en el hogar. Ejemplo de ello son los tinacos de las casas-habitación ya que mediante un programa instalado al celular se podría saber el nivel de llenado, lo cual ayudaría en periodos de tandeos.
“Fue una experiencia muy agradable porque aplicamos los conocimientos adquiridos en esta materia, plasmarlo en algo real nos gustó y ayudó a mejorar la práctica.”
Rolando Enrique Díaz Capistrán consideró que la realización de este sistema implicó poca inversión económica, misma que fue asumida entre todos los integrantes del equipo. Sin embargo, lo más importante fue la práctica y conocimientos obtenidos para otros proyectos a futuro.
Casa domótica
El proyecto de una casa domótica, que viene de la unión de dos palabras latinas: domus, “casa”, y tica, “automático”, fue desarrollado por los alumnos de octavo semestre de Ingeniería Eléctrica.
Al respecto, Gersain Ramírez Sanabria precisó que el término domótica se refiere a los sistemas capaces de automatizar una vivienda o edificación de cualquier tipo, es decir, que funcione por sí sola.
En el procedimiento también fue empleada la plataforma Arduino, a través de la cual son enviadas todas las señales que servirán para diferentes tipos de aparatos dentro de un inmueble. “Podemos llegar a nuestra casa, abrir o cerrar la puerta por medio de un teléfono móvil, esto sirve para hacernos la vida un poco más cómoda”.
Octavio Barreda explicó el funcionamiento del garaje con mando a distancia
Gersain agregó que este proyecto puede ser aplicable a escalas reales, donde se emplearía un servomotor (motor auxiliar para aumentar automáticamente la energía disponible) necesario para mover una puerta de tamaño real.
Cabe señalar el empleo de leds para simular focos y lámparas, que de igual forma son encendidos y apagados desde un teléfono celular, y desde este dispositivo también puede ser controlada la intensidad de la iluminación.
“Muchas veces vemos la parte teórica de todo esto, pero verlo de forma real te deja la satisfacción de que todo lo que te enseñaron tiene un fin, un fundamento y una aplicación, es algo que nos puede ayudar a hacer nuestra vida más cómoda.”
Apuntó que más adelante podrían consolidar su propia empresa para brindar el servicio a la sociedad, pues es algo muy poco conocido y novedoso.
En su participación, Luis Daniel Montoya Tapia y Antonio Ríos Cano dieron a conocer que este tipo de casas ya existen, pero adaptarlas tiene un costo muy elevado.
Destacaron el uso de una tarjeta Arduino, que es de adquisición de datos y fácil de adaptar en la computadora, pues se basa en un lenguaje C (tipo de programación).
También les fue de gran utilidad la App Inventor, plataforma gratuita con una programación orientada a objetos, del Instituto Tecnológico de Massachusetts.
“Nos gustó mucho esta experiencia porque llevamos los conocimientos a un área donde en un futuro podemos llegar a generar ingresos.”
Invernadero autónomo
A mediados del periodo pasado y como parte de la EE Control Lineal, otro grupo de alumnos de séptimo semestre de Ingeniería Eléctrica diseñó un invernadero autónomo, el cual controla la humedad, temperatura y luminosidad de las plantas, factores importantes para que puedan desarrollarse y crecer.
Gustavo Guzmán Sandoval comentó que este proyecto fue integrado para que funcione por sí solo, por medio de unos sensores ubicados en la parte trasera del invernadero construido para esta exposición a pequeña escala.
La humedad, por ejemplo, se regula a través de un ventilador que se apaga o prende, según aumente o disminuya esa sensación. En cambio, la temperatura y luminosidad se controlan con un foco, y cuando éstas aumentan, se apaga.
El invernadero cuenta también con unos leds para luz ultravioleta, que igual es importante para el control de las plantas.
Arturo Rivera Morales aseveró que aunque esta idea se pensó para replicarla a grandes escalas, donde podrían utilizarse otros métodos como ventilas para dejar salir el aire caliente, con este tamaño se aprecia claramente su funcionamiento.
“Empleamos aditamentos que tuvimos a nuestro alcance como una tarjeta Arduino mega, con la cual controlamos todo el sistema.”
Por ejemplo, la luminosidad se regula con una fotorresistencia; la humedad relativa del ambiente y la temperatura, mediante un sensor llamado DTH 1.
Invernadero para control de humedad, temperatura y luminosidad de plantas
Estas variables se envían a una pantalla LCD, las cuales se pueden mostrar a cualquier operador que administre el invernadero.
“Todo es automatizado y debe funcionar a la perfección controlando estas tres variables, fue una plataforma multidisciplinaria porque la EE es Control Lineal y nosotros lo aplicamos a un invernadero.”
Añadió que el trabajo consistió además en investigar todo sobre las plantas, el medio ambiente, cómo crecen, es decir, todas las variables.
José Ignacio Rodríguez Nayen opinó que este proyecto representa una forma viable de combinar la tecnología, sobre todo en un futuro no muy lejano en el que literalmente no tendremos cómo sembrar o mantener las plantas.
“Nuestra idea fue para que en ciertos lugares y en un amplio terreno podamos tener cosechas saludables, productivas y de calidad. Queremos mostrar a las personas algunas ideas para un mejor futuro.”
Mucho de lo que nosotros estudiamos se ve aquí reflejado, como la programación de tarjetas Arduino, tan sólo en este proyecto se ve electrónica, electricidad y mecánica, subrayó.
Alejandro Sánchez Moreno, catedrático de ambas EE, resaltó la importancia que tiene cada uno de estos proyectos, que funcionan mediante equipos, sistemas eléctricos y mecánicos, auxiliados de diversas aplicaciones analógicas y digitales.
En cada uno de ellos se busca la transversalidad con otros campos de estudio como: agronomía, biología, arquitectura, entre otros.
Dichos trabajos también emplean Controladores Proporcional Integral Derivativo (PID), mecanismos utilizados en procesos industriales.