https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/874 IMC Sun, 26 Apr 2026 21:45:35 GMT 2026-04-26T21:45:35Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/1313 Title: Cámara de Control de Temperatura de una Reacción Polimérica a través de un Sistema de Enfriamiento Automatizado Authors: Aguiñaga Martínez, Juan Manuel#AUMJ971105HASGRN00 Description: Las metodologías convencionales de síntesis de polímeros pueden ser llevadas a cabo mediante procedimientos de polimerización por radicales libres en solución bajo atmosferas oxidantes normales (en presencia de aire), utilizando iniciadores y empleando polímeros sintéticos y/o naturales. Entre otras variables de operación, la temperatura de reacción es muy significativa debido a que puede definir el peso molecular final del polímero sintetizado. Temperaturas altas de síntesis producen a menudo polímeros de bajo peso molecular y limitan la rapidez con que la reacción puede llevarse a cabo disminuyendo la eficiencia de la reacción. Aunado a lo anterior, las reacciones de polímeros llegan a ser exotérmicas por lo que se genera calor de formación que propicia un aumento más rápido de la temperatura de síntesis. En el laboratorio de Conversión de la Energía adscrito al programa de Maestría en Ciencias en Ingeniería Mecatrónica del Instituto Tecnológico de Pabellón de Arteaga se desarrollan proyectos relativos a la síntesis de copolímeros de poliacrilonitrilo para sus posibles aplicaciones en la industria textil. Dentro de este contexto, se contempla la síntesis de homopolímero de poliacrilonitrilo para la fabricación de fibras poliméricas de acabado textil. Considerando lo anterior, se requiere de un sistema mecatrónico para el control de la temperatura de una reacción polimérica que permita monitorear y controlar esta variable y que de manera automática mantenga la síntesis dentro de un intervalo de temperatura determinado. Para este estudio se empleó la metodología de síntesis de copolímeros de poliacrilonitrilo reportado por Dena-Aguilar et al., como punto de partida para el diseño y construcción de una cámara de control de temperatura a través de un sistema de enfriamiento automatizado. En este trabajo, se desarrolló una metodología para diseñar y construir una cámara de control de temperatura con dimensiones de 30 x 30 x 60 cm (ancho x profundo x alto) prevista de un (i) módulo de control para regular la posición vertical del reactor, velocidad de agitación de la reacción y monitoreo de la temperatura; (ii) un área de puesta de baño maría, (iii) una placa elevadiza porta-reactor para desplazar el reactor de una zona caliente a una zona fría conforme la temperatura de reacción, (iv) un sistema de enfriamiento a base de aire a presión, el cual es canalizado por un arreglo tuberías de policloruro de vinilo clorado de 1/2” (de tipo aspersor) y (v) un sistema de agitación. Se emplearon más de 270 piezas entre materiales de acero al carbón, electrónica modular compatible con hardware y software Arduino, agitador de tanque de montaje fijo hecho a la medida, comunicación serial y CNC robótica además de fabricar unidades de soporte mediante impresión 3D con material de poliácido láctico. Por mencionar algunos, se usó acero al carbón comercial de ángulo de 3/4”, lamina de acero galvanizado y solera de 1/8”, microcontroladores Arduino Nano y ATmega2560, motor DC con reductor JGA25-370, agitador vertical con un impulsor adaptado de tipo vortex hecho a la medida, sensor termopar tipo K, encoder rotatorio KY-040, controlador puente H L298N, display LCD y diversos conectores seriales, switchs, banda y polea dentadas, varilla lisa y roscada, cableado general de red Ethernet, coples, entre otros. Todos los componentes modulares están controlados por un lenguaje programable en Arduino. Se obtuvieron los diagramas electrónicos del sistema embebido empleando software de acceso libre Proteus y Fritzing. La propuesta de solución consistió en eliminar la manipulación manual de control de temperatura de una síntesis polimérica de poliacrilonitrilo a través de un sistema mecatrónico automatizado que permita mantener la temperatura de reacción en 60 ±2 °C empleando un baño maría convencional (zona caliente) y un sistema de enfriamiento (zona fría) por aspersores de aire a presión. Se logró el diseño y construcción de (i) una estructura de soporte con dimensiones 30 x 30 x 60 cm para colocar la fuente de suministro de calor a baño maría, un sistema de elevación y una zona enfriamiento por ventilación forzada, (ii) un sistema de sujeción del reactor y de agitación de reaccion con un impulsor tipo vortex hecho a la medida, (iii) una plataforma elevadiza sobre el eje y para retirar el reactor del baño maría y llevarlo a la sección de enfriamiento de manera automatizada y conforme la temperatura de reacción y (iv) un arreglo de enfriamiento (tipo aspersor) hechos a la medida para suministro de aire frío al reactor. Se desarrolló un programa de control en la plataforma electrónica de código abierto Arduino para la interacción con el sistema. El presente estudio tiene como antecedentes la continuidad de un trabajo previo de desarrollo de un extrusor para hilatura en húmedo por lo que se requería establecer el módulo de proceso de síntesis polimérica para el control de la temperatura de reacción dentro de un intervalo definido. Esta Tesis es una secuencia más extensiva y metódica del proyecto de residencia profesional, el cual fue realizado de manera grupal. Por lo que se establecieron nuevas metas y objetivos más pertinentes para lograr conformar un proyecto de titulación integral a través de Tesis. Este trabajo es parte de un proyecto global de un sistema de hilatura integral que comprende etapas de síntesis, extrusión y estiramiento y bobinado de un filamento polimérico. Por lo que esté estudio se desarrolló de manera grupal por los requerimientos, condiciones y características del proyecto proponente. Por tanto, los productos entregables de los participantes comparten las mismas secciones básicas del documento de Tesis con la diferencia de los resultados logrados en módulos de proceso diferentes. Este estudio presenta los logros alcanzados de la etapa de síntesis enfocado al diseño, construcción, automatización y control de una cámara de control de temperatura de una reacción polimérica. Lo anterior bajoautorización y aprobación de la Academia de Ingeniería Mecatrónica del Instituto Tecnológico de Pabellón de Arteaga. Thu, 01 Oct 2020 00:00:00 GMT https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/1313 2020-10-01T00:00:00Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/1309 Title: Sistema Integral de Monitoreo de Consumo de Energía Eléctrica mediante Tecnología IoT: Consumo Energético de un Torno CNC DMTG Authors: Hinojosa Meza, Rolando Moisés#HIMR971123HASNZL07 Description: Las tarifas de energía eléctrica en México sufren ajustes anualmente. Particularmente, para la industria aplica una tarifa de categoría Gran Demanda Baja Tensión mayor a 25 kW-mes que, para la zona Bajío, sufrió en el año 2019 un incremento considerable del 32.6% en comparación con las tarifas del año 2018. La empresa MoTeBo SAPI DE CV es una empresa mexicana que ha incursionado dentro del campo del ahorro de consumos energéticos en la industria con el desarrollo de tecnología del internet de las cosas para proponer soluciones comerciales factibles mediante el empleo de dispositivos de monitoreo de variables de energía, ya que estos ofrecen una forma rápida de medición de parámetros eléctricos. Sin embargo, estos medidores están sujetos a la manipulación manual para la toma de datos. En este trabajo, se desarrolló una metodología para implementar un sistema integral de monitoreo de consumo de energía eléctrica de una máquina especializada de manufactura con tecnología IoT y que, en tiempo real, los datos sean almacenados en la nube por medio de un módulo de comunicación y de un entorno de desarrollo integrado propiedad de la empresa. En la metodología propuesta se empleó un torno CNC DMTG CKE 6150Z, un medidor multifunción de parámetros de red de la marca SIEMENS modelo SENTRON PAC3100 y un módulo de comunicación propiedad de la empresa que está compuesto por un microcontrolador y un módulo de conectividad celular de IoT con comunicación serial. La interfaz entre los tres elementos se logró a través del diseño y construcción de una instalación eléctrica trifásica y mediante el desarrollo de una configuración exitosa del protocolo de comunicación serial. Para la instalación eléctrica se desarrolló una instalación propia para el dispositivo SENTRON PAC3100 con un esquema de conexión tipo estrella. Para la comunicación con la nube se estudiaron varias configuraciones empleando los softwares en su versión libre de ModbusMAT 1.1, Arduino, LabVIEW y otros (no presentados en este estudio). Considerando lo anterior, se logró instalar el dispositivo de manera independiente a la caja de conexiones principales del taller de manufactura y con capacidad de monitorear todas las máquinas existentes en el taller. La comunicación con la nube se logró con el desarrollo del hardware y software vía interfaz serial y empleando el código propio de la empresa. La validación del sistema integral de monitoreo se realizó con la lectura, registro, almacenamiento y análisis de los datos experimentales mediante operaciones de maquinado (cilindrado) de (i) una pieza de metal de acero aleado suave con porcentaje de 0.2-0.3% de carbón, (ii) una pieza de madera aserrada de pino y (iii) al vacío (sin carga) en el torno. Los datos experimentales fueron colocados en la nube. Finalmente se obtuvieron datos experimentales donde se seleccionaron los parámetros de tensión, intensidad de corriente, potencia aparente total y factor de potencia como las variables de estudio principales. Todas las variables fueron monitoreadas por intervalos de tiempo de 15.35, 14.4 y 10.15 minutos para la pieza de metal, madera y al vacío respectivamente (tiempo de duración del maquinado). Para el caso de la pieza de metal, en su mayoría, los valores de tensión obtenidos estuvieron en el intervalo de 214-217 V, los valores de corrientes entre 8.4-12.7 A, los valores de factor de potencia entre 0.64-0.7 y los valores de potencia aparente entre 3500-4500 VA. De manera similar los valores con la pieza de madera fueron de 214-217 V de tensión, 8.8-12 A de corriente, 0.63-0.66 de factor de potencia y 3500-4400 VA de potencia aparente. Para las pruebas de vacío las lecturas fueron de 214-217 V de tensión, 8.0-10 A de corriente, 0.62-0.66 de factor de potencia y 3200-3800 VA de potencia aparente. Este trabajo es parte de un proyecto global de medición de consumos energéticos para demás equipos de manufactura especializada y/o procesos reales. Por lo que esté estudio se desarrolló de manera grupal por los requerimientos, condiciones y características del proyecto de la empresa proponente. Por tanto, los productos entregables de los participantes comparten las mismas secciones básicas del documento de Tesis con la diferencia de los resultados logrados en equipos de manufactura diferentes. Este estudio presenta los resultados utilizando un torno CNC DMTG. Lo anterior bajo autorización y aprobación de la Academia de Ingeniería Mecatrónica del Instituto Tecnológico de Pabellón de Arteaga. Por derechos de propiedad industrial, en el presente trabajo no se describen de manera específica el tipo de microcontrolador empleado, el protocolo de comunicación (configuraciones), el código de programación y software de funcionamiento, el análisis de enmascarado de datos ni el entorno de desarrollo integrado propiedad de la empresa. Estas actividades fueron ejecutadas en este trabajo, pero por secreto industrial propiedad de la empresa proponente está fuera de alcance del proyecto su descripción detallada. Wed, 01 Jul 2020 00:00:00 GMT https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/1309 2020-07-01T00:00:00Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/1307 Title: Diseño y Construcción de un Robot Cartesiano Automatizado para un Sistema de Hilatura: Transporte de un Filamento Polimérico Authors: Delgado Flores, Juan Carlos#DEFJ970603HJCLLN04 Description: El proceso de hilatura en húmedo emplea un solvente no volátil para transformar la materia prima en un fluido de hilatura que se hace pasar por una boca extrusora para producir filamentos poliméricos, los cuales se introducen en un medio (baño) de coagulación para precipitar (solidificar) el material y eliminar trazas de solvente presente en el material extruido. Generalmente, los baños de coagulación son soluciones acuosas de un solvente orgánico capaz de provocar daños en la salud del ser humano si se tiene un contacto directo por tiempos prolongados. En el laboratorio de Conversión de la Energía adscrito al programa de Maestría en Ciencias en Ingeniería Mecatrónica del Instituto Tecnológico de Pabellón de Arteaga se desarrollan proyectos relativos a la producción de fibras poliméricas de poliacrilonitrilo para sus posibles aplicaciones en sistemas de energías renovables como estructuras de soporte flexibles. Dentro de este contexto, se contempla el transporte de un filamento polimérico de poliacrilonitrilo dentro de un baño de coagulación de una solución acuosa de dimetilformamida. Considerando lo anterior, se requiere de un sistema de transporte automatizado que realice la función de trasladar el filamento por el baño y así evitar el uso de sujeción manual por parte del operador y poder suprimir o minimizar las probabilidades de consecuencias y daños a su salud. Para este estudio se empleó un equipo extrusor en frio de bajo volumen para un filamento polimérico construido por Dena-Aguilar et al., en trabajos anteriores como punto de partida del movimiento del robot cartesiano y el brazo robótico. En este trabajo, se desarrolló una metodología para diseñar y construir un sistema mecatrónico para el transporte de un filamento polimérico de poliacrilonitrilo por medio de un robot cartesiano con terminación de un brazo robótico desde la boca extrusora (entrada al baño) hasta el sistema de estiramientos (salida). Se emplearon más de 400 piezas entre materiales de acero al carbón, electrónica modular compatible con hardware y software Arduino, comunicación serial y CNC robótica además de fabricar unidades de soporte mediante impresión 3D con material de poliácido láctico. Por mencionar algunos, se usó acero al carbón comercial (perfil tubular de 1 in), microcontrolador Arduino ATmega2560, motor DC con reductor JGA25-370, motor de engranajes de impresora convencional, servomotores MG996R y MG90S, controlador puente H L298N, módulo bluetooth HC-06 y diversos relevadores, switchs, banda y polea dentadas, varilla roscada, cableado general de red Ethernet, coples, gripper de agarre, entre otros. Todos los componentes modulares están controlados por un lenguaje programable en Arduino y una interfaz en software LabVIEW y MIT App Inventor. Se obtuvieron los diagramas electrónicos del sistema embebido empleando software de acceso libre Proteus y Fritzing. La propuesta de solución consistió en eliminar la manipulación manual de la conducción del filamento polimérico a través del baño de coagulación por medio de un elemento de sujeción de robot (gripper) que describa una trayectoria en el eje de abscisas y posteriormente una elevación por el eje de las cordenadas para lograr conducir el filamento desde la salida de la boca extrusora (dado extrusor) hasta la puesta en los rodillos de estiramientos. Se logró el diseño y construcción de (i) un robot cartesiano en los ejes x e y, (ii) de un brazo robótico, ambos elementos integrado uno con el otro. Se desarrolló un programa de control en la plataforma electrónica de código abierto Arduino para la interacción con el sistema. Se elaboró un entorno de desarrollo integrado en software LabVIEW para facilidad de operación de movimientos del sistema. Se construyó una interfaz gráfica móvil mediante la aplicación MIT App Inventor para teléfonos inteligentes. El presente estudio tiene como antecedentes la continuidad de un trabajo previo de desarrollo de un extrusor para hilatura en húmedo por lo que se requería establecer el módulo de proceso de precipitación y conducción hacia un sistema de estiramiento y bobinado de filamento sin poner en riesgo la salud del operador. Esta Tesis es una secuencia más extensiva y metódica del proyecto de residencia profesional, el cual fue realizado de manera grupal. Por lo que se establecieron nuevas metas y objetivos más pertinentes para lograr conformar un proyecto de titulación integral a través de Tesis. Este estudio presenta los logros alcanzados de la etapa de extrusión enfocado al proceso de coagulación con el diseño, construcción, automatización y control de un robot cartesiano con terminación en brazo robótico bajo diseño propio. Lo anterior bajo autorización y aprobación de la Academia de Ingeniería Mecatrónica del Instituto Tecnológico de Pabellón de Arteaga. Wed, 01 Jul 2020 00:00:00 GMT https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/1307 2020-07-01T00:00:00Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/1306 Title: Diseño, construcción y puesta en marcha de un sistema mecánico para la recolección de nueces: Manufactura Authors: Cruz Palacios, Jorge Enrique#CUPJ970608HASRLR03 Description: La presente tesis tiene la finalidad de optimizar el proceso de recolección de la cosecha de nuez. Para ello se construyó un mecanismo que eficientice el trabajo de campo, ahorrando tiempo y mano de obra, minimizando al mismo tiempo los costos a largo plazo en el proceso. Wed, 01 Jul 2020 00:00:00 GMT https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/1306 2020-07-01T00:00:00Z