Aplicación de tecnologías para la sustentabilidad y su impacto en el medio ambiente y la sociedad: Trabajo colaborativo de Cuerpos Académicos e Investigadores de Puebla, Tlaxcala, Oaxaca y Veracruz, México, Carabobo, Venezuela y Huancavelica, Perú de la Red de Investigación Multidisciplinaria para el Desarrollo Regional

Por Lorena Santos Espinosa, José Víctor Galaviz Rodríguez, Miriam Silvia López Vigil y Filemón Carreño Reyna

Las instituciones de Educación Superior de los Estados de Puebla, Tlaxcala, Oaxaca y Veracruz, México con la colaboración de instituciones de Carabobo, Venezuela y Huancavelica, Perú se han preocupado por aplicar la tecnología de manera sustentable con la finalidad de apoyar a la sociedad y mitigar el impacto al medio ambiente, desde sus zonas de influencia presentan los siguientes casos: 1. Diseño de un controlador PID para prototipo de seguidor solar, 2. Contenedor de basura ecológico, 3. Protocolo de comunicación PROFINET mediante programación FUP entre PLC S7-1500 y controlador Siemens LOGO!, 4. El palenque tradicional para la producción de mezcal artesanal en Oaxaca, 5. Aplicación Móvil para la Enseñanza de la Lengua de Señas Mexicana para Niños con Problemas Auditivos, 6. Sistema de riego por aspersión, 7. Jabón Ecológico, alternativa para aprovechar el aceite reciclado, 8. El uso de las tic en la vida diaria, 9. Plan de mejora continua en los procesos de fabricación de moldes por inyección, 10. Metodología para implementar manufactura esbelta en Pymes maquiladoras de prendas de vestir para fortalecer su productividad y competitividad, 11. Impacto de las actividades de responsabilidad social sobre la innovación que realizan las Micro y Pequeñas Empresas de Córdoba, Fortín y Yanga, Veracruz, 12. Herramientas tecnológicas para fortalecer la práctica apícola sustentable en Acatlán de Osorio y 13. ECO-BOLSA.

• Idioma: Español
• Editorial: Palibrio
• Fecha de lanzamiento: 27 nov 2023
• ISBN: 9781506551784

Lorena Santos Espinosa

La Dra. Lorena Santos Espinosa es profesora Asociada “C” del Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico Superior de la Sierra Negra de Ajalpan adscrita a la carrera de Ingeniería Industrial. Líder del grupo de investigación “Tecnología y Optimización de Procesos”. Doctor of Science Industrial Engineering - AIU, Atlantic International University, Maestra en Ciencias - Centro de Investigación y Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional. Inventora de la Máquina sembradora semiautomática con rodillo con título de patente No. 350791 ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial. Coordinadora general de la Red De Investigación Multidisciplinaria para el Desarrollo Regional formada por cuerpos académicos y grupos de investigación de Puebla, Tlaxcala, Veracruz y Oaxaca, México y Carabobo Venezuela. Trabaja en proyectos de investigación, publica en revistas, libros, capítulos de libro, participa como ponente en congresos, organiza eventos académicos de la red de investigación y trabaja en el desarrollo de prototipos. El Dr. José Víctor Galaviz Rodríguez es un destacado académico e investigador mexicano, reconocido por su liderazgo en el desarrollo de estrategias tecnológicas sustentables y la optimización de procesos industriales. Actualmente es Profesor Investigador en la Universidad Tecnológica de Tlaxcala, ha impulsado proyectos de alto impacto que vinculan la academia con el sector productivo. Con una sólida formación en ingeniería y tecnología, el Dr. Galaviz ha publicado múltiples obras y artículos científicos con temas como la reingeniería de procesos, el tratamiento de aguas residuales, la gestión de riesgos operacionales y la aplicación de tecnologías sustentables en comunidades vulnerables. Colaboración entre cuerpos académicos de Tlaxcala, Puebla, Oaxaca, Veracruz y otros estados, fortaleciendo redes de investigación a nivel nacional e internacional. Destaca la presentación de una estrategia de control para residuos de embalaje (BOPP) en el XIII Congreso Internacional de Investigación Social. El Dr. Galaviz es autor de libros que reflejan su visión integral y su capacidad para transformar el conocimiento en soluciones concretas. Su trayectoria se distingue por la formación de talento, la consolidación de cuerpos académicos y la promoción de iniciativas que generan beneficios tangibles para la sociedad. Su labor incansable lo posiciona como un referente en la ingeniería aplicada y la investigación colaborativa. La Dra. Miriam Silvia López Vigil es Doctora en Ingeniería con especialidad en Ambiental aprobada con Mención Honorífica por la Universidad Nacional Autónoma de México en 2008, cuenta con estudios de Maestría en Ciencias en Ingeniería Química en el Instituto Tecnológico de Orizaba y con formación como Ingeniero Bioquímico por el Instituto Tecnológico de Veracruz. Ella trabaja como Profesor de tiempo completo Titular C en el Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico de Tehuacán desde 1990, desempeñando la función de Presidente del Consejo de Posgrado de la Maestría en Ingeniería Industrial (vigencia a Mayo 2025), Coordinadora de Investigación y Líder del Cuerpo Académico en Consolidación ITTEHCA2 Gestión y Competitividad Empresarial. Ha recibido la distinción de Premio al Docente Distinguido 2012 y 2024, por parte del Gobierno del Estado de Puebla/SNTE y de Perfil Deseable desde el 01/06/2012 a la fecha, con actividades docentes y de investigación en la División de Estudios de Posgrado e Investigación y en el Departamento de Ingeniería Bioquímica de esta Institución. El M.I.I. Filemón Carreño Reyna Ingeniero Industrial de profesión con Maestría Profesionalizante en Ingeniería Industrial por el Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico de Tehuacán. Certificado en SOLIDWORKS CAD por DASSAULT SYSTEMES CAD Design Associate. Certificado C-7PVQ5GURB8. Integrante del grupo de investigación ITSSNA-Tecnología y Optimización de Procesos. Autor de capítulos de libros en trabajo colaborativo de cuerpos académicos e investigadores de Puebla, Tlaxcala, Oaxaca y Veracruz, México y Carabobo, Venezuela de la Red de Investigación Multidisciplinaria para el Desarrollo Regional con registros ISBN. Cuenta con publicaciones con registro ISSN artículos arbitrados. El Maestro es Profesor de Asociado “A” en el TecNM Campus Ajalpan. Participación en Congresos Nacionales.

Vista previa del libro

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APLICACIÓN

DE TECNOLOGÍAS

PARA LA SUSTENTABILIDAD Y SU IMPACTO

EN EL MEDIO AMBIENTE Y LA SOCIEDAD

Trabajo colaborativo de Cuerpos Académicos e Investigadores de Puebla, Tlaxcala, Oaxaca y Veracruz, México, Carabobo, Venezuela y Huancavelica, Perú de la Red de Investigación Multidisciplinaria para el Desarrollo Regional

LORENA SANTOS ESPINOSA

JOSÉ VÍCTOR GALAVIZ RODRÍGUEZ

MIRIAM SILVIA LÓPEZ VIGIL

FILEMÓN CARREÑO REYNA

Copyright © 2023 por Santos, Galaviz, López y Carreño.

Todos los derechos reservados. Ninguna parte de este libro puede ser reproducida o transmitida de cualquier forma o por cualquier medio, electrónico o mecánico, incluyendo fotocopia, grabación, o por cualquier sistema de almacenamiento y recuperación, sin permiso escrito del propietario del copyright.

Las opiniones expresadas en este trabajo son exclusivas del autor y no reflejan necesariamente las opiniones del editor. La editorial se exime de cualquier responsabilidad derivada de las mismas.

Fecha de revisión: 21/11/2023

Palibrio

1663 Liberty Drive

Suite 200

Bloomington, IN 47403

855001

ÍNDICE

Capítulo 1 Diseño De Un Controlador Pid Para Prototipo De Seguidor Solar

Capítulo 2 Contenedor De Basura Ecologico

Capítulo 3 Protocolo De Comunicación Profinet Mediante Programación Fup Entre Plc S7-1500 Y Controlador Siemens Logo!

Capítulo 4 El Palenque Tradicional Para La Producción De Mezcal Artesanal En Oaxaca

Capítulo 5 Aplicación Móvil Para La Enseñanza De La Lengua De Señas Mexicana Para Niños Con Problemas Auditivos

Capítulo 6 Sistema De Riego Por Aspersión

Capítulo 7 Jabón Ecológico, Alternativa Para Aprovechar El Aceite Reciclado

Capítulo 8 El Uso De Las Tic En La Vida Diaria

Capítulo 9 Plan De Mejora Continua En Los Procesos De Fabricación De Moldes Por Inyección

Capítulo 10 Metodología Para Implementar Manufactura Esbelta En Pymes Maquiladoras De Prendas De Vestir Para Fortalecer Su Productividad Y Competitividad

Capítulo 11 Impacto de las actividades de responsabilidad social sobre la innovación que realizan las Micro y Pequeñas Empresas de Córdoba, Fortín y Yanga, Veracruz

Capítulo 12 Herramientas Tecnológicas Para Fortalecer La Práctica Apícola Sustentable En Acatlán De Osorio

Capítulo 13 Eco-Bolsa

Síntesis Curricular De Los Autores Coordinadores

Colaboración Especial

DIRECTORIO DE AUTORIDADES

Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico Superior de la Sierra Negra de Ajalpan.

Mtra. Marielita Díaz Álvarez

Directora General.

Universidad Tecnológica de Tlaxcala.

Ing. Moctezuma Bautista Vásquez

Rector.

Mtro. Juan Carlos Santiago Pimentel

Director Académico.

Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico de Tehuacán

Lic. Faustino Sergio Villafuerte Palavicini

Director.

Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico Superior de Huauchinango.

Ing. Armando Torres Cruz

Director General.

Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico de Oaxaca

M. E Fernando Toledo Toledo

Director.

Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico Superior de Acatlán de Osorio

Dr. César Santiago Tepantlán

Director General.

Universidad Tecnológica del Centro de Veracruz

Mtro. Juan Manuel Arzola Castro

Rector.

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla

Dra. María Lilia Cedillo Ramírez

Rectora.

Universidad Pedagógica Experimental Libertador Venezuela

Dr. Raúl López Sayago

Rector.

Universidad Nacional de Huancavelica, Perú.

Dr. Edgardo Félix Palomino Torres

Rector.

CUERPOS ACADÉMICOS PARTICIPANTES RECONOCIDOS POR PRODEP

Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico Superior de la Sierra Negra de Ajalpan.

ITSSNA-CA-1 - TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS.

Universidad Tecnológica de Tlaxcala

UTTLAX-CA-2 - INGENIERIA EN PROCESOS.

UTTLAX-CA-8 - DESARROLLO TECNOLÓGICO PARA LA AUTOMATIZACIÓN EN PROCESOS

Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Tehuacán

ITTEH-CA-2-GESTIÓN Y COMPETITIVIDAD EMPRESARIAL

ITTEH-CA-4-SISTEMAS DE MANUFACTURA

ITTEH-CA-5-GESTIÓN Y MEJORAMIENTO DE LA PRODUCTIVIDAD

Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico Superior de Huauchinango

ITESHUAUCA-2 - TECNOLOGIA APLICADA

Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico de Oaxaca

ITOAX CA-8-APROVECHAMIENTO DE LOS RECURSOS AGROALIMENTARIOS Y DE INTERÉS INDUSTRIAL.

Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico Superior de Acatlán de Osorio

ITSAO-CA-1-TRANSFERENCIA DE TECNOLOGÍA APLICADA A LA RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS.

Universidad Tecnológica del Centro de Veracruz

UTCV-CA11-INNOVACIÓN EN SISTEMAS LOGÍSTICOS Y ECONÓMICOS SUSTENTABLES

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla

GRUPO DE INVESTIGACIÓN- DESARROLLO SOSTENIBLE CON PERSPECTIVA DE GÉNERO

AUTORES COORDINADORES

LORENA SANTOS ESPINOSA

JOSÉ VÍCTOR GALAVIZ RODRÍGUEZ

MIRIAM SILVIA LÓPEZ VIGIL

FILEMÓN CARREÑO REYNA

AUTORES POR CAPÍTULO

CAPÍTULO 1

Aldo Hernández Luna

Edgar Jesús Cruz Solis

Julio Cesar Martínez Hernández

Gabriel Ted Ibarra Robles

CAPÍTULO 2

Esperanza Colmenares Olivera

Julio César Cruz Trujillo

Edmundo Cerqueda Reyes

Lorena Santos Espinosa

CAPÍTULO 3

Héctor Islas Torres

Miriam Silvia López Vigil

Héctor Santos Alvarado

Miguel Ángel Morales Flores

CAPÍTULO 4

Felipe de Jesús Palma Cruz

Claudia López Sánchez

Marcos Pedro Ramírez López

Raúl Enríquez Valencia

CAPÍTULO 5

Carlos Ariel Juárez González

María Estela Orduña Ramírez

Juan Carlos Vásquez Jiménez

María de Jesús Oregán Silva

CAPÍTULO 6

Esperanza Colmenares Olivera

Diana Leticia Campos Daniel

Said Amir Jerónimo Robles

Paula Berenice Cortes Flores

CAPÍTULO 7

Miriam Silvia López Vigil

Héctor Santos Alvarado

Héctor Islas Torres

Lorena Santos Espinosa

CAPÍTULO 8

Julio Cesar Rojas Nando

Ana Laura Nieto Rosales

Graciela Santos Martínez

Víctor Raúl Rodríguez Peña

CAPÍTULO 9

Lorena Santos Espinosa

José Víctor Galaviz Rodríguez

Filemón Carreño Reyna

Sonia Marilis Mora de Parada

CAPÍTULO 10

Ramón García González

Senén Juárez León

Iniria Guevara Ramírez

CAPÍTULO 11

Jesabel Gómez Sánchez

Ivette Pérez Hernández

Paula Rosalinda Antonio Vidaña

Cecilia León Tejeda

CAPÍTULO 12

Francisco Ramos Guzman

Miguel Fuentes Cortés

Jeremias Bravo Tapia

José Rubén Conde Sánchez

CAPÍTULO 13

Julio Cesar Cruz Trujillo

Beatriz Araceli Arellano Hernandez

Gerardo Ramírez Cabrera

Martín Salas Paniagua

CAPÍTULO 1

DISEÑO DE UN CONTROLADOR PID PARA PROTOTIPO DE SEGUIDOR SOLAR

Aldo Hernández Luna¹, Edgar Jesús Cruz Solis¹*, Julio Cesar Martínez Hernández¹, Gabriel Ted Ibarra Robles²

¹ ITESHUAUCA-2 - TECNOLOGIA APLICADA

²CARRERA DE MANTENIMIENTO INDUSTRIAL

¹Instituto Tecnológico de México / Instituto Tecnológico Superior de Huauchinango

²Universidad Tecnológica de Xicotepec de Juárez

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Resumen

El presente trabajo muestra el diseño y la implementación de un controlador PID aplicado a un prototipo de seguidor solar, el cual sea capaz de aprovechar la luz solar, es decir la entrada al sistema es la luz que es convertida por el controlador en una señal PWM que se le aplica a un servomotor para posicionarlo a un determinado ángulo y la salida es la posición del panel solar. La implementación del controlador se realiza en un microcontrolador ATMega 328, basado en la plataforma de Arduino, al cual se le carga el programa diseñado para funcionar como un control PID. Previo a esto se obtuvieron las ganancias del controlador utilizando el método de ensayo y error, el cual resulta intuitivo y no depende del modelo matemático.

Palabras clave: Seguidor solar, control PID, panel solar.

Abstract

The present work shows the design and implementation of a PID controller applied to a solar tracker prototype, which is capable of taking advantage of sunlight, that is, the input to the system is the light that is converted by the controller into a PWM signal. which is applied to a servomotor to position it at a certain angle and the output is the position of the solar panel.

The implementation of the controller is carried out in an ATMega 328 microcontroller, based on the Arduino platform, to which the program designed to function as a PID control is loaded. Prior to this, the controller gains were obtained using the trial-and-error method, which is intuitive and does not depend on the mathematical model.

Key words: Solar tracker, PID control, solar panel.

1. Introducción

La creciente demanda de energía eléctrica ha provocado daños en el medio ambiente debido a que las centrales generadoras de electricidad tienen que incrementar su producción para poder cumplir con la demanda, pero este incremento en la producción puede desencadenar efectos nocivos en el ambiente; por tal motivo se han implementado diversas formas de energía para satisfacer las necesidades de las personas, pero sin generar efectos negativos. Aunque son una buena alternativa tienen un inconveniente ya que su nivel de eficiencia no es muy alto en algunos casos, esto lo podemos observar en los sistemas fotovoltaicos ya que los paneles solares fijos no aprovechan al cien por ciento la radiación que emite el sol debido a que solo están posicionados en un cierto ángulo. Partiendo de la necesidad de incrementar la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos, se realizó un sistema denominado Seguidor solar; este sistema utiliza un control PID para que se pueda alcanzar un alto nivel de eficiencia.

El Seguidor solar es un mecanismo diseñado para optimizar el funcionamiento de un panel solar fijo mediante la implementación de un sistema de control, específicamente un PID, que devuelva un movimiento vertical capaz de aprovechar las horas efectivas de luz solar en la zona que sea instalado. Se compone de un panel solar, sobre un eje accionado por un motor con el que se consigue un giro de 180°, la entrada al sistema es la señal analógica trasmitida por los sensores LDR a un microcontrolador ATMega 328 enviando la señal PWM que se le aplica al servomotor para posicionarlo a un ángulo.

2. Desarrollo

PROTOTIPO SEGUIDOR SOLAR

El prototipo, figura 1 a), está constituido por una base horizontal y una base vertical colocada perpendicularmente, las cuales trabajarán en conjunto para brindarle estructura a todo el prototipo. Se fijan dos sensores LDR, uno paralelo del otro en los extremos horizontales de la celda fotovoltaica, se cuenta con un servomotor en la base principal y se montó el panel solar en él. En la base se tiene una caja de conexiones que aloja al circuito, ver figura 1 b). Se cuentan con dos conectores en un extremo de la caja para energizarlo con una fuente externa, un interruptor para encender o apagar las pilas y un LED indicador.