La innovación frugal, desde una percepción básica y generalizada, puede ser entendida como “medios y fines para hacer más con menos para la mayoría”, lo cual tiene sentido cuando se refiere al desarrollo de la tecnología que debería ser accesible para muchos, pero que no sucede de esta manera en países en vías de desarrollo como México. Así, en aplicaciones de automatización de distintos procesos industriales, se incluyen elementos de control, instrumentación y actuadores que tienen una característica común, son equipos de alto costo. Más aún, si se implementan las nuevas tecnologías como las usadas en la Industria 4.0, donde es posible llevar a cabo un monitoreo remoto y cómputo en la nube para generar un sistema de adquisición, control y análisis de datos desde cualquier parte del mundo a través de algún dispositivo con acceso a internet; el costo se eleva aún más y requiere, además, de personal calificado que diseñe e implemente este tipo de tecnologías.

Por tanto, en las Instituciones de Educación Superior dedicadas a la enseñanza de ingeniería relacionada con la temática de automatización industrial, se debe contar con el equipo de laboratorio que permita formar estudiantes con competencias que requiere su campo profesional. Así, en la educación de la ingeniería también se visualiza esta problemática debido a que los equipos usados actualmente para prácticas de laboratorio no cuentan con las capacidades tecnológicas para la implementación de tecnologías de la Industria 4.0; o bien, el alto costo de los equipos y software bajo licencia, necesarios para conformar un laboratorio donde se desarrollen prácticas relacionadas con la automatización industrial como parte de la Industria 4.0, hace prácticamente imposible la realización de éstas para una mejor formación académica de los futuros egresados y profesionistas.

Sin embargo, existe una tendencia global hacia el uso de tecnología de bajo costo y código abierto (open-source), la cual incluye software y hardware con un costo mucho menor. La importancia de este enfoque se contextualiza desde el ámbito de la innovación frugal que está teniendo gran aceptación entre la comunidad de ingeniería y, que está siendo usada para cerrar la brecha de equipamiento de laboratorio para la enseñanza de la ingeniería en tópicos actuales de automatización industrial.

Así, en la División de Ingenierías Campus Irapuato-Salamanca de la Universidad de Guanajuato, como parte del Cuerpo Académico de Desarrollo e Integración de Sistemas Mecatrónicos UGTO-CA-210, he lidereado distintos proyectos encaminados a desarrollar equipos de laboratorio para la enseñanza de la ingeniería en donde se hace uso de tecnología frugal en aplicaciones industriales relacionadas con la Industria 4.0.

Por ejemplo, se logró la implementación de un sistema de control, monitoreo y almacenamiento de datos, de manera remota, de un sistema electrohidráulico; en el cual se obtuvo una interfaz de usuario para enviar las acciones de control de un cilindro hidráulico de doble efecto y, en tiempo real, monitorear variables del sistema como presión, caudal, temperatura, tiempo de avance y tiempo de regreso. Para ello, se hizo uso de una minicomputadora Raspberry Pi que sirvió como tarjeta de control y adquisición, así como servidor para la comunicación de los datos desde y hacia la nube, bajo una programación en código de lenguaje Python. Es importante destacar, que este sistema se encuentra en funcionamiento debido a que se realizan prácticas de laboratorio de una Unidad de Aprendizaje (UDA) llamada Circuitos Hidráulicos y Neumáticos.

En otro de los proyectos desarrollados, se ha logrado la implementación del enfoque multitareas en un microcontrolador Raspberry Pi Pico W, para llevar a cabo acciones o subtareas de manera simultánea. Esto permitió controlar y monitorear de manera remota un motor a pasos de tipo industrial Nema 34, diseñando una interfaz de usuario para la interacción con el humano desde cualquier dispositivo conectado a internet, desde la cual el usuario puede configurar parámetros del control del motor como la velocidad de giro, número de pulsos, dirección de rotación y número de vueltas. El equipo de que se logró integrar ha sido usado en prácticas de laboratorio de la UDA de Control Industrial, para lo cual se formuló un manual de prácticas de laboratorio para guiar a los estudiantes en el uso y manejo del equipo.

Con estos ejemplos, se ha pretendido mostrar la relevancia del uso de tecnología frugal de bajo costo para la enseñanza de la ingeniería, pero que atienda un requerimiento necesario: ser una aplicación de automatización industrial dentro de la Industria 4.0.

Fecha de publicación: 12 de noviembre de 2024.