Vinculacion_academia_industria_mediante

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CIINDET 2013 
X Congreso Internacional sobre Innovación y Desarrollo Tecnológico, 
13 al 15 de marzo de 2013, Cuernavaca Morelos, México.�
 
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Vinculación academia-industria mediante el diseño y 
construcción de prototipos mecatrónicos 
 
C. Lozoya, J. Contreras 
 
 
Resumen: Este artículo presenta una estrategia 
educativa para orientar los proyectos académicos de 
ingeniería mecatrónica a la problemática de la industria 
regional. En el curso académico se plantea una 
problemática industrial a los estudiantes y ellos diseñan 
e implementan en un laboratorio un prototipo 
mecatrónico para su solución. Recientemente se ha 
incorporado al curso la presencia activa de empresas 
regionales, que cuentan con sistemas automatizados, 
para que participen en la formulación del problema a 
resolver y en la evaluación del proyecto. El objetivo es 
establecer una vinculación entre la academia y la 
industria a través del diseño y construcción de un 
prototipo elaborado por los estudiantes, que les permite 
proponer novedosas soluciones a problemas existentes 
en la industria actual. Los resultados iniciales nos 
indican que exponer a los estudiantes ante una 
problemática real, los motiva en forma natural a realizar 
su mejor esfuerzo y a emplear habilidades que de otro 
modo no desarrollarían, adicionalmente la empresa 
puede también beneficiarse a partir de las aportaciones 
tecnológicas de los estudiantes. En este artículo se 
presentan dos casos de implementación de proyectos 
académicos vinculados con la industria. 
Palabras Clave: educación, aprendizaje basado en 
proyectos, mecatrónica, automatización industrial. 
Abstract: This paper presents an educational strategy 
to link the mechatronics engineering academic projects 
to the problem of regional industry. In the academic 
course an industry problem is presented to students, and 
then they design and implement in a laboratory a 
mechatronic prototype for the solution. A recent 
enhancement to the course is the active presence of 
regional companies that have automated systems, to 
participate in the formulation of the problem and in the 
evaluation. The aim is to establish a link between the 
school and the industry through the design and 
construction of a prototype developed by students, 
allowing them to propose innovative solutions to 
problems in the industry today. Initial results indicate 
that expose students to a real problem, naturally 
motivates them to do their best and to use skills that 
otherwise would not develop, in addition the company 
can also benefit from the technological contributions of 
the students. This article presents two cases of 
implementation of academic projects linked with 
industry. 
Keywords: education, project-based learning, 
mechatronics, industrial automation. 
 
1. Introducción 
En el aprendizaje basado en proyectos (POL, por sus 
siglas en inglés project oriented learning) los 
estudiantes construyen su conocimiento al buscar dar 
respuesta a situaciones reales concretas a través del 
desarrollo de proyectos. Bajo este enfoque, los 
estudiantes juegan un rol activo en su propio 
aprendizaje al planear y desarrollar colaborativamente 
acciones que los lleven a obtener los resultados 
propuestos [1]. 
 
Los fundamentos teóricos y beneficios del aprendizaje 
basado en proyectos en el área de ingeniería han sido 
presentados en [2-5]. En [2] se plantea la estructura de 
un semestre escolar de un curso de ingeniería, en donde 
se alternan sesiones de clase con sesiones de 
laboratorio, a manera de formalizar el aprendizaje 
basado en proyectos. En [3] se presenta el marco 
teórico para la tutoría de proyectos de ingeniería basado 
en teorías de aprendizaje constructivista. En [4] se 
desarrolla un curso de robótica utilizando POL, donde 
primero se revisan los conceptos básicos del curso 
mediante simulaciones en un laboratorio virtual y 
posteriormente se forman equipos para construir un 
pequeño robot móvil para una competencia. En [5] 
describe las actividades educativas para el diseño de un 
circuito integrado analógico en sustitución de los 
ejercicios de laboratorio, a cada estudiante se le asigna 
un rol específico destacando la importancia de manejar 
________________________________________________________ 
 
 Camilo Lozoya (e-mail: camilo.lozoya@itesm.mx) pertenece a la 
Escuela de Ingeniería del Tecnológico de Monterrey campus 
Chihuahua (Av. Heróico Colegio Militar 4700, Col Nombre de Dios, 
Chihuahua, Chih., México. C.P. 31300). 
Jaime Contreras (e-mail: didáctica@ripipsa.com) labora en Ripipsa / 
Rexroth Drive & Control Training Center (Av. Heróico Colegio 
Militar 4709, Col Nombre de Dios, Chihuahua, Chih., México. C.P. 
31300). 
 
 
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un enfoque multidisciplinario en los proyectos. Aunque 
en todos estos casos [2-5] se describen proyectos 
específicos con casos de estudio, estos proyectos tienen 
una estructura y un alcance fundamentalmente 
académico sin vinculación alguna con la industria. En 
[6] se propone una estrategia educativa en el diseño de 
equipo industrial para proyectos mecatrónicos, donde 
los estudiantes configuran y programan equipo 
industrial (robots, controladores, bandas 
transportadoras) para la construcción de una celda de 
manufactura. Sin embargo en esta propuesta no se 
contempla la participación activa de la industria en la 
definición del problema. 
 
En la propuesta presentada en este artículo se desarrolla 
una estrategia educativa que toma como base el modelo 
presentado en [6], pero se agrega de manera formal la 
participación de expertos en la industria para el 
planteamiento del problema inicial, así como la 
evaluación final del proyecto. Además se formaliza el 
enfoque multidisciplinario del proyecto con la 
formación de equipos con tareas específicas. Otro 
aspecto relevante es la construcción de la celda de 
manufactura a partir de cero. Finalmente en esta 
propuesta se destaca las aportaciones tecnológicas que 
potencialmente los estudiantes pueden ofrecer a la 
industria. 
 
El resto del documento se divide en la siguiente 
manera: en la sección 2 se presentan las generalidades 
del curso académico, en la sección 3 se describe las 
características del laboratorio en donde se construye el 
prototipo, en la sección 4 se detallan las actividades del 
proyecto, en la sección 5 se describe formaliza el 
enfoque multidisciplinario, en la sección 6 se presentan 
dos casos de estudio, y finalmente en las secciones 7 y 
8 se presentan los resultados y las conclusiones 
respectivamente. 
 
2. Antecedentes 
El curso de “Laboratorio de Mecatrónica” tiene la 
intención de proporcionarle al estudiante las 
herramientas de manufactura mecánica y electrónica 
necesarias para el diseño y construcción de prototipos 
mecatrónicos. Requiere conocimientos previos de 
análisis y síntesis de máquinas, análisis y simulación de 
mecanismos, tecnologías de manufactura, materiales, 
instrumentación, diseño electrónico, y diseño 
mecatrónico. Como resultado del aprendizaje se espera 
que el estudiante pueda aplicar los principales procesos 
de manufactura mecánica y electrónica para la 
construcción, el diseño y la validación de prototipos 
mecatrónicos de acuerdo a especificaciones 
industriales. Ingeniería mecatrónica es el resultado de 
la aplicación integrada de sistemas mecánicos, sistemas 
electrónicos, sistemas de información y sistemas de 
control (ver Fig. 1), debido a esto un proyecto 
mecatrónico requiere invariablemente un esfuerzo 
multidisciplinario en donde se coordinen y trabajen 
concurrentemente grupos de trabajo, cada uno con roles 
y responsabilidades bien definidas [7]. 
 
Sistemas
Mecánicos
Sistemas 
Electrónicos
Sistemas de
Información
Sistemas de
Control
Mecatrónica
 
Fig. 1: Áreas que se integran en la ingeniería mecatrónica. 
 
Anteriormente, en este curso elprofesor les planteaba 
un problema inicial a los estudiantes y ellos diseñaban e 
implementaban un proceso automático para su solución. 
A partir de agosto del 2011 se ha incorporado a la 
materia la participación de empresas de la región del 
estado de Chihuahua que cuentan con procesos 
automatizados para que participen en la definición de la 
problemática a resolver y en la evaluación del proyecto. 
 
3. Laboratorio 
Para llevar a cabo el desarrollo del proyecto es muy 
importante que el laboratorio cuente con la 
infraestructura adecuada y esté equipado con material y 
equipo tanto mecánico como electrónico para la 
construcción de celdas de manufactura. Se sugiere que 
los equipos y materiales sean de uso industrial, incluso 
que los proveedores sean los mismos que abastecen a la 
industria regional. Tanto los materiales y equipos se 
adquieren en forma individual, y no previamente 
armados, para que la construcción de la celda de 
manufactura parta desde cero (ver Fig. 2). 
 
Como se muestra en la Fig. 3, algunos de los materiales 
y equipos con que cuenta el laboratorio son: (1) Robot 
Fanuc M6iB http://www.fanucrobotics.com, (2) 
controladores lógicos programables (PLCs) Allen-
 
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Bradley http://www.ab.com, (3) perfiles, bandas y 
material para construcción de celdas Bosch-Rexroth 
http://www.boschrexroth.com , (4) sistemas de visión 
Cognex DVT 515 http://www.cognex.com. 
 
 
Fig. 2: Celda completamente desarmada (izquierda), celda en proceso 
de construcción (derecha) 
 
1 2
3
4
 
Fig. 3: Equipos y dispositivos del laboratorio de mecatrónica. 
 
4. Desarrollo del proyecto 
Para el desarrollo del proyecto se realiza una secuencia 
de actividades que se resumen en la Tabla 1. Como 
etapa inicial se define la empresa con la cual se va a 
estar trabajando. Se busca que la empresa cuente con 
sistemas de automatización en sus procesos de 
manufactura y distribución, que sea una empresa líder 
en su ramo, y que sea una empresa ávida de invertir en 
tecnología e innovación. Luego los estudiantes visitan 
las instalaciones de la empresa para conocer sus 
procesos y observar en forma directa la operación de la 
planta, así como el uso de tecnología en sus distintas 
áreas. Una vez realizado lo anterior, el profesor y 
expertos técnicos de la empresa definen un problema, 
basado en las necesidades y problemáticas actuales de 
la industria. El problema es planteado a los estudiantes 
para que ellos busquen soluciones creativas e 
innovadoras, y partir de esto se desarrolle un prototipo 
funcional con la capacidad de resolver el problema 
propuesto por medio de un sistema de automatización 
industrial. 
 
Posteriormente, los estudiantes conforman distintos 
equipos de trabajo, cada equipo se enfoca en el análisis, 
diseño, implementación y validación del prototipo 
desde una perspectiva diferente. Por ejemplo un equipo 
diseña el proceso, las estaciones de trabajo y define las 
características del producto; otro equipo integra los 
elementos mecánicos y eléctricos para el proceso 
definido; y otro más programa las secuencias y 
algoritmos de control requeridas. Al final todos los 
equipos integran su aportación para conformar un solo 
prototipo final. Durante el desarrollo del prototipo el 
profesor realiza las funciones de facilitador del 
proyecto, estableciendo los vínculos necesarios entre 
los estudiantes y la empresa. 
 
Tabla 1: Secuencia de actividades para el desarrollo del proyecto 
Actividades Responsable 
Elección de la empresa 
Visita a las instalaciones industriales 
Definición del problema 
Formación de equipos 
Desarrollo del prototipo 
Presentación del proyecto 
Evaluación final del proyecto 
Profesor 
Profesor / Estudiantes 
Expertos 
Profesor / Estudiantes 
Estudiantes 
Estudiantes 
Profesor / Expertos 
 
Una vez construido y validado el prototipo final, éste se 
presenta ante los expertos de la empresa. La finalidad 
es que los estudiantes demuestren ante los conocedores 
del proceso que fueron capaces de implementar una 
solución adecuada y novedosa a un problema real 
haciendo uso de la aplicación de tecnología de 
vanguardia. A su vez la empresa puede observar en un 
prototipo funcional no solamente la creatividad e 
innovación de los estudiantes, sino que también puede 
vislumbrar posibilidades de mejora en sus procesos 
industriales a partir de las ideas y tecnología empleadas 
por los estudiantes en su proyecto. Para concluir el 
curso, el profesor y los expertos técnicos de la empresa 
evalúan el trabajo de los estudiantes lo que se ve 
reflejado en su calificación final. Los aspectos a evaluar 
incluyen calidad, creatividad y uso de tecnología en el 
prototipo, además se evalúa distintos valores 
observados en el trabajo del equipo, que incluye 
 
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compromiso, honestidad, compañerismo y responsabi-
lidad social entre otros. 
 
5. Enfoque multidisciplinario 
Debido a la naturaleza multidisciplinaria del proyecto, 
es requerido formar distintos grupos de trabajo cada 
uno con roles y responsabilidades bien definidas. Para 
el desarrollo del proyecto se deben formar 4 equipos de 
la siguiente manera: 
 
Equipo 1: Ingeniería Industrial 
Tienen como responsabilidad principal el diseño del 
proceso de manufactura (incluyendo medidas de 
seguridad) y la definición de las características del 
producto a manufacturar. Este equipo debe analizar los 
beneficios del proceso automatizado en comparación 
con un proceso equivalente manual. También debe 
coordinar la presentación final del proyecto, así como la 
entrega de los reportes de avances y reporte final del 
proyecto. 
 
Equipo 2: Ingeniería Electromecánica 
Tiene como responsabilidad principal la integración de 
los elementos mecánicos y eléctricos de la celda de 
manufactura. En el área mecánica deben de realizar la 
construcción de la celda de manufactura, integrando de 
forma adecuada los perfiles, soportes y bandas 
transportadoras. También deben asegurarse que los 
motores, válvulas y sensores tengan un correcto 
acoplamiento mecánico. En el área eléctrica deben 
asegurarse del correcto funcionamiento y realizar el 
cableado de los motores, válvulas, sensores, terminales, 
computadoras y controladores. 
 
Equipo 3: Ingeniería de Software: 
El equipo de ingeniería de software tiene como 
principal responsabilidad el diseño y desarrollo del 
software en los controladores. Sus actividades incluyen 
establecer la comunicación de datos entre los distintos 
elementos de cómputo: computadoras personales, 
controladores y terminales de interface hombre-
máquina, incluye de ser necesario la instalación de 
redes industriales (ASI, DeviceNet, Ethernet industrial). 
También incluye el diseño e implementación de las 
secuencias de control y del sistema supervisor tipo 
SCADA (supervisory control and data acquisition). 
 
Equipo 4: Ingeniería de Equipo: Robótica y Visión 
El equipo de ingeniería de equipo es responsable de la 
integración de los robots y de los sistemas de visión al 
proceso de automatización. Son responsables de la 
programación de los movimientos de los robots, deben 
de asegurarse de la correcta conectividad entre los 
robots y los controladores. Además deben implementar 
el sistema de visión mediante el uso de las cámaras de 
video e integrar el sistema al del proceso de 
automatización. 
 
Finalmente, es responsabilidad de cada equipo 
compartir, con los estudiantes de los otros equipos, el 
conocimiento adquirido y entrenarlos apropiadamente, 
de manera tal que cada estudiante conozca en forma 
general todas las áreas que involucran el proyecto. 
 
6. Casos de Estudio 
En el semestre Agosto-Diciembre del 2011 se invitó a 
una empresa productora y distribuidora de manzanasa 
participar en el proyecto (Caso 1). Los estudiantes 
implementaron un proceso automático para la selección 
de manzana por tamaño, color y calidad mediante el 
uso de sistemas de visión. En el semestre Enero-Mayo 
del 2012 se trabajó con una empresa industrializadora 
de carnes frías (Caso 2), en donde los estudiantes 
implementaron un sistema de identificación, inspección 
y distribución del producto. 
 
Tanto la producción de manzana como la producción de 
carne son actividades de gran importancia para la 
región, ya que el estado de Chihuahua cosecha casi el 
70% de la producción de manzana en México, y ocupa 
el 4º lugar en la producción de carne bovina [8]. Por lo 
tanto la modernización en los sistemas de producción, 
industrialización y distribución de estos productos es de 
gran importancia para la economía estatal. 
6.1. Caso 1 
En este proyecto se propuso la construcción de una 
celda de manufactura para la identificación, 
clasificación y empaquetado de manzanas. Esto se logra 
mediante la integración de sistemas de visión por 
computadora, un robot manipulador, actuadores 
neumáticos y eléctricos, bandas transportadoras, así 
como un sistema de control distribuido. 
 
El sistema de visión por computadora (ver Fig. 4) se 
utiliza en distintas partes del proceso para verificar la 
calidad de la manzana, identificar las manzanas primero 
 
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de acuerdo al color y posteriormente de acuerdo a su 
tamaño. En el proceso implementado (ver Fig. 5) las 
manzanas llegan a sus distintas estaciones de empaque 
como son manzanas rojas grandes, manzanas amarillas 
pequeñas, etc. 
 
 Fig. 4: 
Sistema de visión para detectar el color de las manzanas. 
 
Como resultado de este proyecto se pudo demostrar a la 
empresa la posibilidad de implementar sistemas de 
visión de bajo costo y alta confiabilidad para 
automatizar los procesos de inspección. 
 
 Fig. 5: Proceso de clasificación de manzana. 
6.2. Caso 2 
En este proyecto se propuso el diseño y la 
implementación de una celda de manufactura para la 
selección y almacenamiento automático de carnes frías 
en tres presentaciones diferentes: jamón tipo Virginia, 
salchichas y jamón tipo Americano (ver Fig. 6). El 
proceso propuesto debe ser capaz de asegurar que el 
producto correcto, con la calidad apropiada sea 
embarcado al cliente correspondiente de acuerdo a la 
logística de distribución del negocio. 
 
 
Fig. 6: Celda para la selección y almacenamiento de carnes frías. 
 
En la implementación del proyecto se utilizaron 3 
robots, uno para la selección del producto (robot 
cartesiano), otro para reintegrar al proceso el producto 
incorrectamente seleccionado (robot Mitsubishi) y otro 
para almacenar el producto de acuerdo a un pedido 
especifico (ver Fig. 7). 
 Fig. 7: Proceso de selección y almacenamiento de carnes frías. 
 
Los aspectos novedosos que los estudiantes pudieron 
mostrar en su proyecto fueron la identificación y 
validación por fecha de caducidad del producto, así 
como la integración de un sistema de pedidos vía 
internet integrado al proceso. 
 
7. Evaluación y Resultados 
Los proyectos mencionados en la sección anterior 
fueron evaluados en cada caso por un grupo de expertos 
pertenecientes a las empresas que formaron participaron 
en cada proyecto. Adicionalmente se invitaron maestros 
 
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con experiencia en la industria y proveedores de 
equipos industriales para la evaluación del proyecto. 
Como se muestra en la Fig. 8, en ambos casos la 
calificación fue aprobatoria. 
 
92
84
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Caso 2 Caso 1 
Fig. 8: Calificación final del proyecto para cada caso 
 
También se consideró la opinión de los estudiantes 
acerca de su valoración del proyecto, específicamente 
se les preguntó si las actividades que realizaron en el 
proyecto les permitieron comprender la relación de los 
contenidos del curso con la realidad. En la Fig. 9, se 
muestran los resultados para cada caso en términos de 
porcentaje y se agrega la valoración de un proyecto 
anterior de la misma asignatura pero sin incluir la 
vinculación propuesta en este artículo. Se puede 
observar el nivel de alta comprensión se incrementó 
con la vinculación y maduración de la estrategia. 
 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Caso 2 Caso 1 Sin Vinculación
95
75
69
5
12 12
0
13
19
Alto
Medio
Bajo
 
Fig. 9: Nivel de relación teoría-realidad según los estudiantes 
 
8. Conclusiones 
Este artículo describe una alternativa para vincular 
proyectos académicos con la industria, esta estrategia 
es de reciente implementación y se encuentra en un 
proceso de maduración inicial, existen muchos aspectos 
susceptibles de mejora, pero los resultados iniciales nos 
indican que exponer a los estudiantes ante una 
problemática real, los motiva en forma natural a realizar 
su mejor esfuerzo y emplear habilidades que de otro 
modo no desarrollarían. La vinculación escuela-
empresa debe ser un aspecto importante de la 
educación, no sólo por el aprendizaje y experiencia 
obtenida por los estudiantes, sino también por las 
aportaciones tecnológicas que pueden dar ellos a la 
industria regional para impactar en forma positiva a la 
su comunidad. 
Referencias 
[1] R. Morales-Menéndez, J. Limón, R. Ramírez, M. Ramírez-
Cadena, "Educational Technology at Monterrey Tech,” In 
Computers and Advanced Technology for Education, 221-226, 
Oranjestad, Aruba. 
[2] M. Winzker, “Semester Structure with Time Slots for Self-
Learning and Project-Based Learning,” Global Engineering 
Education Conference (EDUCON), 2012. 
[3] B. M. Block and A. Georgiadis, "Project-Mentoring in 
Engineering Education – a competence-oriented teaching and 
learning approach," Global Engineering Education Conference 
(EDUCON), 2012. 
[4] L. E. Sucar, J. Noguez and G. Huesca, " Project oriented 
learning for basic robotics using virtual laboratories and 
intelligent tutors,” 35th ASEE/IEEE Frontiers in Education 
Conference, 2005. 
[5] J. M. de la Rosa, " A Teamwork-based Education Strategy for 
Teaching Lab of Analog Integrated Circuits Design,” Global 
Engineering Education Conference (EDUCON), 2012. 
[6] M. Ramirez-Cadena, R. Vargas Rodriguez, R. Morales-
Menendez and F. Guedea, " Educational Strategy Based on 
Active Learning For Mechatronics Labs,” International 
Federation of Automatic Control Conference (IFAC), 2008. 
[7] W. Bolton, “Mechatronics: electronic control systems in 
mechanical and electrical engineering,” Pearson-Prentice Hall, 
4th ed., 2008. 
[8] Servicio de In formación Agroalimentaria y Pesquera. 
http://www.siap.gob.mx/, SAGARPA 
Camilo Lozoya 
Ingeniero en Electrónica en 1993 por parte del Instituto Tecnológico 
de Chihuahua. En 1995 obtuvo el grado de Maestro en Ciencias en 
Ingeniería en Electrónica en el Instituto Tecnológico y de Estudios 
Superiores de Monterrey campus Monterrey. En 2011 obtuvo el 
título de Doctor en Control, Robótica y Visión por la Universidad 
Politécnica de Cataluña (España). De 1996 a 2005 laboró en la 
industria de manufactura en el área de informática y automatización. 
A partir del 2008 y hasta la fecha se desempeña como maestro e 
investigador del Tecnológico de Monterrey campus Chihuahua. 
Jaime Contreras 
Ingeniero Mecánico egresado por parte de La Universidad de Texas 
en El Paso (UTEP) en el año 2004. En el 2006 obtuvo su grado de 
Maestro en Ciencias en Ingeniería Mecánica por parte de La 
Universidad de Texas en San Antonio (UTSA). De 2006 a 2010 se 
desempeñó como Ingeniero Petrolero y Consultor para Baker-Hughes 
y T H Hill Associates (Houston, Texas). En Junio del 2010, ingresó a 
la empresa Ripipsa como Ingeniero de Soporte y Ventas. Es instructor 
certificado de Bosch-Rexrothen hidráulica, neumática y mecatrónica.