PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN - Inicio - UISEK Ecuador · sido una de las principales limitantes para...
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UNIVERSIDAD INTERNACIONAL SEK PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN DESARROLLO TECNOLÓGICO Director del programa: Ing. Edilberto Antonio Llanes Cedeño, PhD. Enero 2017
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UNIVERSIDAD INTERNACIONAL SEK
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN
DESARROLLO TECNOLÓGICO
Director del programa: Ing. Edilberto Antonio Llanes Cedeño, PhD.
Enero 2017
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Contenido 1. Fundamentación: ..................................................................................................................... 2
2. Objetivo General del programa. ............................................................................................ 3
2.1. Objetivos específicos del programa. ........................................................................... 3
3. Estructura del programa. ........................................................................................................ 4
3.1. Línea de investigación ¨Innovación en el Diseño de Procesos y Productos en el
Ecuador¨ .......................................................................................................................... 4
FUNDAMENTACIÓN ................................................................................................................... 5
IMPACTO ESPERADO ............................................................................................................... 7
OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................. 8
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ....................................................................................................... 8
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN ...................................................................................................... 8
PRINCIPALES RESULTADOS .................................................................................................. 0
PRESUPUESTO ........................................................................................................................... 0
POTENCIAL HUMANO Y DE INFRAESTRUCTURA ............................................................. 1
PLAZO DE EJECUCIÓN ............................................................................................................. 2
PROYECTOS ................................................................................................................................ 2
3.2. Línea de investigación “Combustibles y Emisiones” ................................................ 3
FUNDAMENTACIÓN ................................................................................................................... 3
IMPACTO ESPERADO ............................................................................................................... 6
OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................. 7
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ....................................................................................................... 7
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN ...................................................................................................... 7
PRINCIPALES RESULTADOS .................................................................................................. 1
PRESUPUESTO ........................................................................................................................... 1
POTENCIAL HUMANO Y DE INFRAESTRUCTURA ............................................................. 2
PLAZO DE EJECUCIÓN ............................................................................................................. 3
PROYECTOS ................................................................................................................................ 3
BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................................... 4
4. Equipo de dirección del Programa. ....................................................................................... 4
5. Funcionamiento del Programa............................................................................................... 4
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1. Fundamentación:
La matriz energética del Ecuador no hace sino reafirmar la característica del país como
exportador de bienes primarios de bajo valor agregado e importador de bienes industrializados.
La contabilidad energética muestra que la producción nacional, que constituye el 90 % de la
oferta energética total, está concentrada en un 96 % en petróleo crudo y gas natural, quedando
las energías renovables (hidroelectricidad y biomasa) relegadas a un 4 % de la producción
nacional. En contrapartida, el segundo componente de la oferta energética, las importaciones
(que son el 10 % restante de la oferta), corresponden en más del 90 % a derivados de petróleo
(GLP, diésel, nafta de alto octano y otros), además, dependiendo de las circunstancias se
importa electricidad y otros productos no energéticos1 (lubricantes, etc.).
El esfuerzo desarrollado por el país para revertir la situación que actualmente posee,
parte del uso racional y eficiente de la tecnología actual e introducción de nuevas, para lo cual
se necesita el concurso de todas las instituciones y en lo fundamental las universidades.
Por otro lado, los constantes e imprevistos cambios en los precios internacionales de las
materias primas, así como su creciente diferencia frente a los precios de los productos de mayor
valor agregado y alta tecnología, han colocado a la economía ecuatoriana en una situación de
intercambio desigual sujeta a los vaivenes del mercado mundial. La actual matriz productiva ha
sido una de las principales limitantes para que el Ecuador alcance una sociedad del Buen Vivir.
Superar su estructura y configuración actual es por lo tanto uno de los objetivos prioritarios del
gobierno de la Revolución Ciudadana.
En otro ámbito la producción y el uso de la energía suponen la principal causa, junto con
el trasporte, de las emisiones de gases de efecto invernadero, gases responsables del cambio
climático. Por ello, una de las formas de actuar para limitar e impedir sus gravísimas
consecuencias ambientales, sociales y económicas, relacionadas con el aumento de
temperatura, subida del nivel del mar y disminución de precipitaciones, entre otras, consiste en
reducir el consumo energético.
1 Miguel, C. (2011). Hacia una matriz energética diversificada en Ecuador. Centro Ecuatoriano de Derecho
Ambiental, CEDA, Quito.
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Más del 80 % de las personas que viven en zonas urbanas respiran un aire que les podría
causar infartos cerebrales o enfermedades respiratorias crónicas. Esta información destaca la
Organización Mundial para la Salud (OMS) después de haber reunido datos de 3 000 ciudades.
Aunque todas las regiones están afectadas, quienes más sufren este problema son los ciudadanos
que viven en países en vías de desarrollo. Los resultados del informe publicado en mayo de
2016, muestran que más de un cuarto de las ciudades en América Latina y el Caribe duplican o
triplican los límites que la entidad internacional establece como perjudiciales.
De acuerdo a los análisis de la OMS (2012-2013), Santo Domingo, Milagro, Quito,
Latacunga, Manta y Portoviejo sobrepasan los niveles internacionales de contaminación
perjudiciales para la salud. Ibarra, Cuenca y Ambato son las ciudades menos polutas con 9
µg/m3 de PM 2,5. Por otro lado, solo Quito, Santo Domingo y Milagro son las urbes que superan
los límites de contaminación nacionales.
Por estas razones el programa de investigación responde a una necesidad del país.
2. Objetivo General del programa.
Con este programa se persigue alcanzar el objetivo de: Contribuir al desarrollo tecnológico
ecuatoriano en las soluciones a necesidades de la arquitectura, la biotecnología, lo ambiental y
la mecánica, mediante la producción científica universitaria, influenciando en el cambio de la
matriz energética y productiva del Ecuador.
2.1. Objetivos específicos del programa.
Desarrollar proyectos de investigación vinculados a la minimización de los impactos
ambientales producidos por el consumo de fuentes energéticas fósiles, mediante la
experimentación de combustibles alternativos y sus mezclas para su contribución al
cambio de la matriz energética y minimización de la contaminación atmosférica del
Ecuador.
Ejecutar proyectos de ingeniería mecánica, mediante el diseño y la experimentación con
nuevos materiales para la industria ecuatoriana para la contribución al cambio de la matriz
productiva y el desarrollo tecnológico del país.
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3. Estructura del programa.
El programa ¨DESARROLLO TECNOLÓGICO¨, está constituido por dos líneas de
investigación para lograr el objetivo general anteriormente planteado, en las cuales se agrupan
2 sub-líneas, alineadas al desarrollo del pregrado y posgrado impartido en la UISEK y en
especial la Facultad de Arquitectura e Ingeniería, en estas se agrupan los diferentes proyectos
de investigación que contribuyen a su materialización. Estas líneas son:
LINEA 1: “Innovación en el Diseño de Procesos y Productos en el Ecuador”
Jefe de la línea: Ing. Diana Peralta Zurita
LINEA 2: “Combustible y Emisiones”
Jefe de la línea: Ing. Juan Carlos Rocha Hoyos
3.1. Línea de investigación ¨Innovación en el Diseño de
Procesos y Productos en el Ecuador¨
INTRODUCCIÓN
En los últimos años se ha comprendido que las instituciones de Educación Superior ya
no pueden ser entes de cátedra puramente locales, hoy en día la Educación Superior,
especialmente la técnica universitaria, es inseparable de su capacidad para interactuar en
procesos intelectuales, diálogos científicos ampliados, desarrollo e innovación; incorporando a
sus funciones de enseñanza: la investigación, el estudio, análisis y búsqueda de nuevas áreas de
oportunidad para la mejora, desarrollo, manufactura de productos y servicios que sean
deseables, factibles y viables para el desarrollo de la sociedad e industria ecuatoriana.
Los desafíos actuales deben ser orientados a ser partícipes en la transformación de la
matriz productiva iniciando con la incentivación de educandos y educadores a ser aporte con
ideas innovadoras y retadoras que permitan la interacción de fronteras científico-técnica,
produciendo así una transformación en la estructura tradicional.
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Para lograr este desarrollo es fundamental el incremento de las capacidades intelectuales
y competencias de los profesionales, así como el acceso a nuevas tecnologías y la adquisición
de herramientas que permitan la generación de nuevas estrategias para mejora y desarrollo de
productos y servicios que consoliden competitividad, innovación, sostenibilidad,
sustentabilidad y responsabilidad social.
Con el compromiso ferviente de ser parte de esta evolución y transformación, la UISEK
a través de sus carreras de pregrado en Ingeniería Mecánica en Diseño y Materiales; y con las
cátedras de posgrado en la maestría de Diseño Mecánico con Mención en Fabricación de
Autopartes de Vehículos, propone la línea de investigación denominado “Innovación en el
Diseño de Procesos y Productos en el Ecuador” como aporte a las necesidades de evolución
en la matriz productiva.
FUNDAMENTACIÓN
El mundo cada vez es más complejo y difícil de interpretar. Múltiples esfuerzos
tecnológicos, controlados y competitivos actúan en un determinado contexto para dar forma a
las reglas de lo que es posible y probable. El descubrimiento de las más valiosas oportunidades
innovadoras es un reto cada vez más complicado de lograr, especialmente aquellos que utilizan
las herramientas tradicionales.
Cuando nos encontramos en la búsqueda de la innovación, la mayoría de la gente asume
equivocadamente que simplemente se está buscando generar una gran idea. La necesidad por
parte de las empresas e industria ecuatoriana, en ofrecer productos y servicios que aporten a sus
clientes un valor agregado, cada vez es mayor, buscando que esto sea a un precio más
competitivo.
En la mayoría de los casos, la innovación se refiere como la introducción de la nueva
tecnología en un producto o en su proceso de fabricación con el fin de mejorar su rendimiento
y facilidad de uso o para minimizar su costo.
En el objetivo 10 del Plan nacional del buen vivir ecuatoriano (2013-2017) se menciona
que:
“Los desafíos actuales deben orientar la conformación de nuevas industrias y la
promoción de nuevos sectores con alta productividad, competitivos, sostenibles, sustentables y
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diversos, con visión territorial y de inclusión económica, (…) promover la sustitución de
importaciones, desagregación y transferencia tecnológica, conocimiento endógeno, y priorizar
la producción nacional diversificada, con visión de largo plazo en el contexto internacional.”
(p.04).
Como resultado del escenario expuesto anteriormente se propone que la línea de
investigación Innovación en el Diseño de Procesos y Productos en el Ecuador “IDPPE”,
englobe proyectos de investigación que aporte a 4 de los catorce sectores prioritarios que
consolidan la transformación de la matriz productiva en el Ecuador, como son:
Metalmecánica; plásticos y cauchos sintéticos; vehículos, automotores, carrocerías y
partes; construcción.
Como institución de educación superior se propone colaborar con el plan nacional del
buen vivir y después de haber realizado un análisis a los objetivos 2013-2017, en los cuales el
perfil profesional del claustro académico y universitario de las carreras de pregrado y posgrado
de Ingeniería mecánica, será como valioso aporte a los siguientes objetivos:
Objetivo 10.- Impulsar la transformación de la matriz productiva
Objetivo 11.- Asegurar la soberanía y eficiencia de los sectores estratégicos para
la transformación industrial y tecnológica
La IDPPE se compone de tres grandes sub-líneas de investigación que se fundamentan
y aportan al cumplimiento de los objetivos del buen vivir como son:
a) Sub-Línea de investigación en Diseño de Procesos y Productos.
b) Sub-Línea de investigación en Manufactura avanzada para generación de productos
y;
c) Sub-Línea generación y transformación de materiales para diseño de productos y
manufactura avanzada.
Estas sub-líneas de investigación serán la base para la innovación y aporte al desarrollo
de una gran área industrial del país, impulsando la experimentación local, el desarrollo y acceso
al conocimiento, el intercambio y generación de nuevas técnicas y tecnologías, la capacidad de
innovación social, la sistematización de experiencias e interaprendizaje dentro del ámbito
industrial.
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IMPACTO ESPERADO
Con la ejecución de la línea de investigación IDPPE para el año 2017 al 2019, se plantea
iniciar con uno de los cuatro sectores de interés que transformará las necesidades de la matriz
productiva como es:
Industria priorizada: Vehículos, automotores, carrocerías y partes.
Al priorizar con el sector antes mencionado, lo que se busca es generar productos
manufacturados en el país, iniciando desde:
1. La selección, generación, caracterización, transformación y producción de materia
prima en materiales para manufactura avanzada, aplicables a autopartes de vehículos y
elementos mecánicos.
2. El diseño y re-diseño de autopartes de vehículos y elementos mecánicos, enfocados a
mejorar la usabilidad, factibilidad y viabilidad.
3. Diseño, rediseño y mejora continua de procesos y tecnología para la manufactura de
autopartes de vehículos y elementos mecánicos.
Así la industria automotriz ecuatoriana tendría acceso a autopartes más económicas, de
calidad, con un diseño robusto garantizado; eliminando así la necesidad de importar partes a un
alto costo arancelario. Llegando a ser productor y exportador a nivel de América Latina y el
mundo.
Adicional a esto, se consolidan convenios con instituciones y empresas públicas y
privadas para garantizar la investigación científica, actualización de conocimientos y
tecnologías que vayan a la vanguardia y competencia a nivel internacional, haciendo de la
UISEK y de la carrera de Ingeniería Mecánica una Obeya1 receptora de necesidades del sector
automotriz, ofreciendo soluciones innovadoras de gran impacto a nivel de un centro de
investigación y desarrollo I+D.
Es importante mencionar que no se deja de lado la apertura a empresas de otros sectores
que requieran del aporte de esta línea de investigación, a nivel de consultoría o para la
generación de proyectos a futuro.
[1] Significado en japonés "habitación grande" o "habitación de guerra", es un método para la gestión de proyectos que se utiliza en Toyota, donde
pertenece a su sistema de producción, siendo una componente del Lean Management o bien de Lean manufacturing
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OBJETIVO GENERAL
Desarrollar proyectos de ingeniería multidisciplinarios para la solución de
problemáticas industriales mediante la generación, integración o innovación de tecnologías en
las áreas de diseño y manufactura automotriz para la optimización de los medios de producción
de vehículos.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Desarrollar proyectos de investigación deseables para el usuario, con factibilidad
técnica y viabilidad económica.
Crear un espacio para la recepción de problemas de la industria automotriz ecuatoriana,
transformándolas en áreas de oportunidad para proyectos de investigación y desarrollo
de nuevos productos.
Participar activamente en el desarrollo de trabajos industriales o de investigación en
redes colaborativas nacionales e internacionales enfocados a la innovación tecnológica
y desarrollo.
Diseñar estrategias y procesos enfocados a incrementar la competitividad de empresas
existentes mediante la optimización de sistemas de producción.
Investigar sobre nuevas técnicas de desarrollo y fabricación de materiales
biodegradables para el desarrollo de autopartes.
Realizar fuertes convenios con empresas de la industria automotriz para generar
inserción, participación, cooperación y aporte con alumnos y cuerpo docente en
proyectos reales.
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN
Para dar cumplimiento con los objetivos que propone la línea de investigación:
Innovación en el Diseño de Procesos y Productos en el Ecuador “IDPPE”. Se propone tres sub-
líneas que albergarán los proyectos de investigación específicos en la Ingeniería Mecánica de
la UISEK como son:
Sub-Línea de investigación en Diseño de Procesos y Productos.
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Sub-Línea de investigación en Manufactura avanzada para generación de
productos y;
Sub-Línea generación y transformación de materiales compuestos
biodegradables.
Sub-Línea de investigación en Diseño de Procesos y Productos
En el campo profesional y de desarrollo de Ingeniería Mecánica se ha revelado una
tendencia hacia requerimientos de diseño más severos, que brinden una respuesta inmediata a
los nuevos estándares y normas nacionales e internacionales que actualmente maneja la
industria. Llegando a la necesidad de crear sistemas mecánicos más modernos y complejos que
utilicen nuevos y mejores materiales, con el objeto de obtener mejoras en su desempeño y
reducir su costo.
A través del diseño de componentes, mecanismos, elementos de máquinas;
Mejoramiento de autopartes de vehículos aerodinámicos mediante el cambio de la geometría o
del remplazo de materiales; Con un diseño en concepto y mecánico centrado en usuario y; Con
el uso de herramientas computacionales para simulación e infraestructura física para el diseño,
análisis, integración y validación de sistemas y componentes automotrices de vanguardia, se
puede llegar a cumplir grandes retos en innovación industrial, específicamente en el área
automotriz.
Sub-Línea de investigación en Manufactura avanzada para generación de
productos.
Esta sub-línea de investigación en Manufactura Avanzada incluye tecnologías
avanzadas y emergentes que pueden ser implementadas en la industria de la manufactura para
incrementar la eficiencia, productividad y ganancia económica a través de la generación de
productos.
Siendo importante la implementación de procesos productivos destinados a la
transformación de los materiales metálicos y no metálicos en productos manufacturados
destinados a bienes y servicios; Implementación y mejora continua de procesos de
transformación manufacturera; Automatización de procesos de producción; Propuestas de
innovación en Manufactura de herramientas, herramentales y útiles; Implementación de
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gestores de calidad y ambientales; Fabricación de autopartes de vehículos utilizando nuevas
técnicas de manufactura; Implementación y/o desarrollo de nuevas tecnologías para
manufactura avanzada; Diseño de procesos para una manufactura robusta.
Sub-Línea de investigación en generación y transformación de materiales
compuestos biodegradables
La presente sub-línea de investigación aborda el desarrollo teórico-experimental de
nuevas tecnologías y metodologías de fabricación y de transformación de materiales para
procesos de fabricación no convencionales.
Correspondiendo en este ámbito la caracterización de nuevos materiales compuestos
biodegradables aplicados a autopartes de vehículos utilizando materia prima producida y
cultivada en el país como uno de sus componentes; Fabricación de autopartes de vehículos
utilizando fibras naturales utilizadas en las diferentes comunidades del Ecuador;
A continuación, en el Esquema 1, se muestra las sub-líneas de investigación que se
desprende de la línea de investigación IDPPE, con sus respectivas integraciones y posibles
beneficiarios:
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Esquema 1. Línea y sub-líneas de investigación
E
Proyectos relacionados a:
Sub-línea de InvestigaciónLínea de Investigación“Innovación en el Diseño de Procesos y
Productos en el Ecuador” IDPPE
Diseño de Procesos y Productos
-Diseño de componentes, mecanismos, elementos de máquinas;
-Mejoramiento de autopartes de vehículos aerodinámicos mediante el cambio de la geometría o del remplazo de materiales;
-Diseño en concepto y mecánico centrado en usuario y;
-Simulación e infraestructura física para el diseño, análisis, integración y validación de sistemas y componentes automotrices de vanguardia.
Manufactura avanzada para generación de
productos.
-Implementación de procesos productivos destinados a la transformación de los materiales metálicos y no metálicos en productos manufacturados destinados a bienes y servicios;
-Implementación y mejora continua de procesos de transformación manufacturera;
-Automatización de procesos de producción; Propuestas de innovación en Manufactura de herramientas, herramentales y útiles;
-Implementación de gestores de calidad y ambientales; Fabricación de autopartes de vehículos utilizando nuevas técnicas de manufactura;
-Implementación y/o desarrollo de nuevas tecnologías para manufactura avanzada; Diseño de procesos para una manufactura robusta.
Generación y transformación de
materiales compuestos biodegradables
- Correspondiendo en este ámbito la caracterización de nuevos materiales compuestos biodegradables aplicados a autopartes de vehículos utilizando materia prima producida y cultivada en el país como uno de sus componentes;
-Fabricación de autopartes de vehículos utilizando fibras naturales utilizadas en las diferentes comunidades del Ecuador;
Tesis de
Maestría
Tesis de
Pregrado
Publicaciones
Artículos
Nuevos
proyectos
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PRINCIPALES RESULTADOS
Con la línea de investigación: Innovación en el Diseño de Procesos y Productos
en el Ecuador “IDPPE” hasta el momento se tiene:
Generación de proyectos como: Diseño de Guardachoques para la empresa
Ensambladora CIAUTO de la ciudad de Ambato. Esta es un área de
oportunidad de las cuales se derivarán varios sub proyectos para tesis de
pregrado y posgrado.
Generación de proyectos como: Diseño de Alerones para las Carrocerías
Cepeda de la ciudad de Ambato. Esta es un área de oportunidad de las cuales
se derivarán varios sub proyectos para tesis de pregrado y posgrado.
1 artículo en espera de aprobación por revista: Materials Characterization
Thermoplastic ABS and PLA semi - rigid printed in 3D
1 artículo publicado: Airfoil Selection Methodology for Small Wind Turbines
Elaboración de 4 artículos para el 2017
Tesis de posgrado desarrollándose actualmente en la maestría de ¨Diseño
Mecánico con mención en fabricación de autopartes¨
PRESUPUESTO
Se estima ejecutar tres proyectos de investigación y desarrollo, para lo cual se tiene
previsto un presupuesto de como se muestra en la Tabla 1:
Tabla 1. Presuspuesto
Proyecto
Sub-línea de
investigación Tiempo de ejecución Presupuesto
Diseño de Guardachoques para la
empresa Ensambladora CIAUTO
Sub-Línea de
investigación en
Diseño de Procesos y
Productos
1 Año:
Diseño y Simulación
Prototipado rápido
2 Año
Prototipado funcional
Pruebas de factibilidad
técnica
20000
Diseño de Alerones para las
Carrocerías Cepeda
Sub-Línea de
investigación en
Diseño de Procesos y
Productos
1 Año:
Diseño y Simulación
Prototipado rápido
2 Año
Prototipado funcional
Pruebas de factibilidad
técnica
20000
1
Generación de Espacio para
recepción de problemas de la
industria automotriz
Sub-Línea de
investigación en
Manufactura
avanzada para
generación de
productos.
1 Año:
Diseño y Simulación
Prototipado rápido
5000
TOTAL 45000
POTENCIAL HUMANO Y DE INFRAESTRUCTURA
A continuación, en la Tabla 2, se muestra el potencial humano:
Tabla 2. Potencial Humano
Recursos Humanos Cantidad actual Cantidad requerida
Coordinador de la línea 1
Coordinadores de Proyectos 2
Docentes Investigadores de proyecto 2
Grupo de expertos requeridos a contratar 0 5
TOTAL 4 5
En la Tabla 3, se muestra la infraestructura:
Tabla 3. Infraestructura
Requerimientos Disponibilidad
Maquina CNC Disponible
Impresoras 3D Disponible
Post-procesador CNC Adquisición Necesaria
Work-station 12 núcleos Adquisición Necesaria
2
Módulos CFD Nx Adquisición Necesaria
Laboratorio Túnel de Viento Adquisición Necesaria
Material para prototipado Adquisición Necesaria
Material para maquinado Adquisición Necesaria
Plataforma virtual Adquisición Necesaria
PLAZO DE EJECUCIÓN
Se tiene planificado que la línea de investigación tenga una duración de 3 años, en donde
se concluirá con todos los proyectos planteados.
PROYECTOS
Se tiene estimado realizar tres proyectos de investigación y desarrollo:
Diseño de Guardachoques para la empresa Ensambladora CIAUTO, este proyecto
actualmente se encuentra propuesto para desarrollar varias alternativas de diseño,
desde una simulación por computadora hasta llegar a un prototipo funcional. El
mismo que pueda someterse a pruebas.
Diseño de Alerones para las Carrocerías Cepeda este proyecto actualmente se
encuentra propuesto para desarrollar varias alternativas de diseño, desde una
simulación por computadora hasta llegar a un prototipo funcional. El mismo que
pueda someterse a pruebas
Generación de Espacio para recepción de problemas de la industria automotriz, la
idea de este proyecto es generar un espacio tipo consultoría en la UISEK, donde
la industria nos pueda contar sus problemas y convertirlas en áreas de oportunidad
para proyectos de investigación y desarrollo, permitiendo así que los alumnos y
docentes trabajen en problemáticas reales. Abriendo espacios de nuevos
convenios, transferencia de tecnología, intercambios con otras instituciones,
inserción laboral, etc.
3
3.2. Línea de investigación “Combustibles y
Emisiones”
INTRODUCCIÓN
La Institución Internacional SEK (UISEK), cuyos inicios se remontan al año 1892,
en la ciudad de Madrid, con la fundación del Colegio San Estanislao de Kotska (SEK),
hoy se constituye en una red educativa internacional, que, sobre la base del aprendizaje
de calidad y excelencia académica, ha propiciado la creación y afianzamiento de centros
educativos a nivel mundial, con una trayectoria educativa que inicia en Ecuador en el año
de 1984.
La industria automotriz ha impulsado a otras industrias del sector productivo
como la siderúrgica, metalúrgica, metalmecánica, minera, petrolera, petroquímica, del
plástico, vidrio, electricidad, robótica e informática, industrias claves para la elaboración
de los vehículos. De este modo, el sector automotriz integra a diferentes actores, tanto
para las firmas autopartistas proveedoras de partes y piezas; así como para las
ensambladoras que son las firmas que imponen los estándares productivos de la cadena.
El Estado Ecuatoriano en su preocupación por mejorar la calidad del medio
ambiente y principalmente del aire que respiran las personas, ha creado en sectores como
Quito, Guayaquil y Cuenca, el servicio de Revisión Técnica Vehicular que busca entre
otras cosas el determinar y normar la cantidad de gases contaminantes que produce cada
vehículo. En un afán de reducir la contaminación por gases producto de la combustión y
analizar alternativas en los combustibles y los sistemas en el vehículo, se propone la línea
de investigación denominado “Emisiones y Combustibles” como aporte a las necesidades
de evolución en la matriz productiva y que apunta a innova en esta área. Como parte de
evolución de la UISEK que a través de sus carreras de pregrado en ingeniería automotriz
e ingeniería mecánica y con el postgrado, la maestría de Diseño Mecánico con Mención
en Fabricación de Autopartes de Vehículos, se fortalece.
FUNDAMENTACIÓN
4
El parque automotor tiene una gran cantidad de vehículos en donde es necesaria
la introducción de servicios de mantenimiento, gestión, manufactura, comercialización
de autopartes, etc. Lo cual asegura una fuente regular de ingresos a partir de la ubicación
ocupacional del sector. El parque vehicular es amplio en las principales provincias, y con
un número total de 2 267 344 a nivel nacional, que representa al menos un 15% de la
población.
Se debe considerar el desempeño en base a medir la eficiencia de combustible del
vehículo en millas por galón o litros por cada 100 kilómetros. Pruebas de Emisiones de
la medición de las emisiones de los vehículos: los hidrocarburos, los óxidos de nitrógeno
(NOx), monóxido de carbono(CO), dióxido de carbono(CO2), y las emisiones de
evaporación, entonces se crea necesario por parte de las empresas e industria ecuatoriana,
en ofrecer productos y servicios que aporten a mermar las mismas con varias alternativas
con valor agregado, por tanto cada vez es mayor la necesidad de buscar que esto sea algo
primordial.
Las emisiones vehiculares no controladas son la fuente principal de contaminación
del aire de las áreas urbanas (MDMQ, 2011; EMOV, 2012; Flacso – MAE – PNUD,
2008; MAE, 2010b; MAE, 2013b) y las tendencias recientes del crecimiento del parque
automotor sugieren que estos problemas continuarán y posiblemente se agravarán. Entre
2000 y 2010, el parque automotor del Ecuador creció alrededor del 81% y, en un escenario
inercial, podría aumentar 62% más entre 2010 y 2030. Por otro lado, hay evidencia clara
de los avances en el control de la contaminación del aire en los municipios que tienen
programas de monitoreo y gestión ambiental (MAE, 2013b).
Este problema de contaminación, compromete la contribución de la carrera de
Ingeniería Automotriz de la UISEK, para proponer la formación del ingeniero automotriz
con un enfoque en la reducción y optimización de esta compleja temática, además que
hay que promover cambios e innovaciones desde el ensamblaje, mantenimiento,
repotenciación de vehículos y también no perder de vista los vehículos no contaminantes
que utilicen electricidad como su principal fuente de energía.
En el objetivo 3 del Plan nacional del buen vivir ecuatoriano (2013-2017) se
menciona que:
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Mejorar la calidad de vida de la población donde se plantea profundizar el
reencuentro con la naturaleza, para vivir en un ambiente sano y libre de contaminación.
En el objetivo 10 del Plan nacional del buen vivir ecuatoriano (2013-2017) se
menciona que:
Impulsar la transformación de la matriz productiva, apropiándose del concepto y
siendo parte del mismo donde plantea que la transformación de la matriz productiva
supone una interacción con la frontera científico-técnica, en la que se producen cambios
estructurales que direccionan las formas tradicionales del proceso y la estructura
productiva actual, hacia nuevas formas de producir que promueven la diversificación
productiva en nuevos sectores, con mayor intensidad en conocimientos, bajo
consideraciones de asimetrías tecnológicas entre países (eficiencia schumpeteriana) y con
un rápido crecimiento de la demanda interna y externa que promueva el trabajo (eficiencia
keynesiana o de crecimiento). Su combinación se denomina eficiencia dinámica, porque
conlleva altas tasas de crecimiento y la reducción de la brecha tecnológica; la estructura
se transforma para redefinir la inserción externa y la naturaleza del empleo, a medida que
aumenta el número de empleos de calidad en la economía.
Como resultado del escenario expuesto anteriormente se propone que la línea de
investigación “Combustibles y Emisiones”, donde su entorno de trabajo sea proyectos de
investigación que aporte a los catorce sectores prioritarios que consolidan la
transformación de la matriz productiva en el Ecuador, y específicamente a las siguientes:
Energías Renovables
Petroquímica
Vehículos, automotores, carrocerías y partes
Transporte y logística
La línea se compone de dos grandes sub-líneas de investigación que se
fundamentan y aportan al cumplimiento de los objetivos del buen vivir como son:
a) Sub-Línea de investigación en “Análisis del desempeño mecánico, energético
y ambiental en los motores y vehículos”.
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b) Sub-Línea de investigación en “Caracterización de los combustibles usados en
la industria automotriz”
Estas sub-líneas de investigación serán la base para la innovación y aporte al
desarrollo de una gran área industrial del país, para el desarrollo del país y la calidad de
vida de sus ciudadanos dependen de diversos factores: entre los cuales encontramos el
medio ambiente, movilidad, energía para lograr el buen vivir, por lo cual se debe priorizar
estas áreas de trabajo.
IMPACTO ESPERADO
Con la ejecución de la línea de investigación en combustibles y emisiones para el
año 2017 al 2019, se plantea iniciar con uno de los cuatro sectores de interés que
transformará las necesidades de la matriz productiva como es:
Industria priorizada: Vehículos, automotores, carrocerías y partes.
Al priorizar con el sector antes mencionado, lo que se busca es generar productos
que faciliten los procesos en esta área, iniciando desde:
1. Obtención y caracterización de biodiesel a partir de diferentes materias primas
2. Análisis y mejora continua de procesos y tecnología para el comportamiento de
los vehículos y motores
3. El diseño y re-diseño de autopartes de vehículos y elementos mecánicos,
enfocados a mejorar la usabilidad, factibilidad y viabilidad.
Así la industria automotriz ecuatoriana tendría acceso a procesos optimizados;
eliminando así la necesidad de importar materias primas que encarezcan el combustible.
Adicional a esto, se consolidan convenios con instituciones y empresas públicas
y privadas para garantizar la investigación científica, actualización de conocimientos y
tecnologías que vayan a la vanguardia y competencia a nivel internacional, mostrando
soluciones innovadoras de gran impacto a nivel de un centro de investigación y desarrollo
I+D.
Se estima pertinente la apertura a empresas de otros sectores que requieran del
aporte de esta línea de investigación.
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OBJETIVO GENERAL
Estimar los combustibles, y emisiones contaminantes de las fuentes móviles a
través de maximizar el desempeño energético del combustible para el transporte y los
motores en la industria logrando una efectiva producción.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Desarrollar proyectos de investigación deseables para el usuario, con factibilidad
técnica y viabilidad económica.
Participar activamente en el desarrollo de trabajos industriales o de investigación
en redes colaborativas nacionales e internacionales enfocados a la eficiencia
energética.
Investigar sobre nuevas técnicas de extracción y tratamiento de combustibles
alternativos para el desarrollo de la economía y productividad.
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN
Para dar cumplimiento con los objetivos que propone la línea de investigación:
Combustibles y Emisiones. Se propone dos sub-líneas que albergarán los proyectos de
investigación específicos en la Facultad de Arquitectura e Ingenierías, área de Ingeniería
Automotriz de la UISEK como son:
a) Sub-Línea de investigación en “Análisis del desempeño mecánico, energético
y ambiental en los motores y vehículos”.
b) Sub-Línea de investigación en “Caracterización de los combustibles usados en
la industria automotriz”.
Sub-Línea de investigación en “Análisis del desempeño mecánico,
energético y ambiental en los motores y vehículos”.
En el campo profesional y de desarrollo de Ingeniería Automotriz se ha revelado
una tendencia hacia la energía mecánica. La que más se utiliza es la energía térmica
obtenida de los combustibles de naturaleza orgánica. Los equipos energéticos que más
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aceptación han tenido son los motores de combustión interna (MCI), a ellos corresponde
más de un 80 % de la totalidad de la energía producida en el mundo [1,2].
En la Unión Europea aunque los medios de locomoción son responsables únicamente de
un 5 % de las emisiones de dióxido de azufre (SO2), son responsables del 25 % de las
emisiones de dióxido de carbono (CO2), del 87 % de las de monóxido de carbono (CO)
y del 66 % de las de óxidos de nitrógeno (NOx) [3]. El impacto ambiental del MCI está
estrechamente relacionado con un problema social surgido por la utilización creciente del
mismo: la reducción de los niveles de emisión de sustancias tóxicas y de los llamados
"gases de invernadero", y la reducción de los niveles de ruido.
A través del diseño de alternativas en los combustibles; Mejoramiento de
autopartes de vehículos; Con el uso de herramientas computacionales para simulación e
infraestructura física para el diseño, análisis, integración y validación de sistemas, se
puede llegar a cumplir grandes retos en innovación industrial, específicamente en el área
automotriz, en las directrices ambientales, energéticas y de diseño.
Sub-Línea de investigación en caracterización de los combustibles usados
en la industria automotriz
Esta sub-línea de investigación en Energía incluye tecnologías avanzadas que pueden ser
implementadas en la industria de la producción para incrementar la eficiencia,
productividad y ganancia económica a través de evaluar el gasto energético.
Se pretende evaluar el comportamiento de los combustibles obtenidos a partir de
diferentes materias primas bajo diferentes condiciones de producción, obteniéndose
modelos matemáticos que nos permita su optimización, además de obtener la
caracterización de sus propiedades y variar las características para su evaluación futura
en MCI.
A continuación, en el Esquema 2, se muestra las sub-líneas de investigación que
se desprende de la línea de investigación, con sus respectivas integraciones y posibles
beneficiarios:
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8
Esquema 1. Línea y sub-líneas de investigación
E
Proyectos relacionados a:
Sub-línea de InvestigaciónLínea de Investigación
“Combustibles y Emisiones" CYE
Desempeño mecánico, energético y ambiental en los
motores y vehículos
- Análisis y mejora continua de procesos y tecnología para el comportamiento de los
vehículos y motores
-Simulación en el diseño, análisis, integración y validación de sistemas y
componentes automotrices en los MCI.
Combustibles usados en la industria automotriz
- Obtención y caracterización de biodiesel a partir de diferentes materias
primas;
- El diseño y re-diseño de autopartes de vehículos y elementos mecánicos, enfocados a mejorar la usabilidad,
factibilidad y viabilidad;
Tesis de
Maestría
Tesis de
Pregrado
Publicaciones
Artículos
Nuevos
proyectos
Esquema 2: Composición de la línea de investigación “Combustibles y Emisiones”
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PRINCIPALES RESULTADOS
Con la línea de investigación “Combustibles y Emisiones “CYE hasta el momento
se tiene:
Proyecto de I+D+i 2016-2017, denominado: Obtención y caracterización de
biodiesel a partir de diferentes materias primas;
Participación en el IV Congreso de la Red Ecuatoriana de Universidades y
Escuelas Politécnicas para Investigación y Postgrados
Artículo titulado “Evaluación del Sistema de Tracción en el Vehículo
Eléctrico Biplaza de Estructura Tubular”, estado aceptado volumen 28 número
2 del 2017.
Artículo titulado “Análisis comparativo de los gases residuales de la
combustión y fallas en motores Hyundai modelo 9h21/32, en Estación de
Generación Eléctrica Distribuida”, estado en revisión 2017
Libro titulado “Sistema de Gestión Energética. Empresa Metálicas, Quito-
Ecuador”, ISBN 978-3-8417-5484-4, Edit. Académica Española.
Libro titulado “Unidad automatizada de recambio de fluido para transmisión
automática”, ISBN 978-3-639-74510-8, Edit. Académica Española.
Realizar una ponencia en el 2017
Elaboración de 3 artículos regionales para el 2017.
Elaboración de 1 articulo internacional para el 2018.
Tesis de posgrado desarrollándose actualmente
PRESUPUESTO
Se estima la ejecución de proyectos, para lo cual se tiene previsto un presupuesto, como
se muestra en la Tabla 4:
2
Tabla 4. Presuspuesto
Proyecto
Sub-línea de
investigación Tiempo de ejecución Presupuesto
Proyecto de I+D+i 2016-2017,
denominado: Obtención y
caracterización de biodiesel a partir
de diferentes materias primas
Sub-Línea de
investigación
Caracterización de
Combustibles usados
en la industria
automotriz
1 Año:
Caracterización de
combustibles
2 Años:
Aplicación en MCI
20000
Análisis energético de los
combustibles de diferentes materias
primas y sus aplicaciones
Desempeño
mecánico, energético
y ambiental en los
motores y vehículos
1 Año:
Caracterización de
comportamiento de los
combustibles
2 Años:
Aplicación en MCI y
máquinas térmicas
20000
TOTAL 40000
POTENCIAL HUMANO Y DE INFRAESTRUCTURA
A continuación, en la Tabla 5, se muestra el potencial humano:
Tabla 5. Potencial Humano
Recursos Humanos Cantidad actual Cantidad requerida
Coordinador de la línea 1
Coordinadores de Proyectos 2
Docentes Investigadores de proyecto 2
Grupo de expertos requeridos a contratar 0 5
TOTAL 4 5
En la Tabla 6, se muestra la infraestructura:
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Tabla 6. Infraestructura
Requerimientos Disponibilidad
Dinamómetro de vehículos Realizar Mantenimiento
Motor Diesel de experimentación Adquisición Necesaria
Medidor de emisiones portátil Adquisición Necesaria
Escáner automotriz Adquisición Necesaria
Planta Piloto para producción de biodiesel Adquisición Necesaria; Diseño y Construcción
Medición de Material Particulado PM 2.5, portátil Adquisición Necesaria
NORMA ASTM D613, D6751 Adquisición Necesaria
Plataforma virtual Adquisición Necesaria
PLAZO DE EJECUCIÓN
Se tiene planificado que la línea de investigación tenga una duración de 3 años,
en donde se desarrollarán los proyectos planteados.
PROYECTOS
Se tiene estimado realizar dos proyectos:
Obtención y caracterización de biodiesel a partir de diferentes materias primas
este proyecto actualmente se encuentra propuesto para caracterizar los
combustibles de aceite vegetal usado y el producto de micro algas. El mismo que
pueda someterse a pruebas.
Análisis energético de los combustibles de diferentes materias primas y sus
aplicaciones este proyecto actualmente se encuentra propuesto para desarrollar
varias alternativas energéticas, desde su simulación por computadora hasta llegar
a una experimentación real. El mismo que pueda someterse a pruebas.
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BIBLIOGRAFÍA
1. Bald, Jim. Adelantos ergonómicos de la cabina del camión. Revista "Auto y Camión
Internacional en Español. Volumen 75. Número 1. Enero-Febrero, 1998.
2. Fendt. Nuevas tecnologías para el medio ambiente. Noviembre. 1989.
3. Las flotas de camiones y el desafío de los combustibles alternativos. Revista Auto &
Truck International en Español. Volumen 71. No. 4. Julio-Agosto, 1994.
4. Equipo de dirección del Programa.
Director del programa “DESARROLLO TECNOLÓGICO”: Ing. Edilberto
Antonio Llanes Cedeño, PHD.
LINEA 1: “Innovación en el Diseño de Procesos y Productos en el Ecuador”
Jefe de la línea: Ing. Diana Peralta Zurita
LINEA 2: “Combustible y Emisiones”
Jefe de la línea: Ing. Juan Carlos Rocha Hoyos
5. Funcionamiento del Programa.
En la Tabla 7, se muestra las actividades, periodicidad y temas a tratar dentro del
programa con el objetivo de contralar y evaluar las actividades planificadas.
Tabla 7. Funcionamiento del programa “Desarrollo Tecnológico”.
No. Actividades Temas a tratar Periodicidad Resp. Participan
1. Reunión de
integrantes - Información general
- Control en la ejecución de
los proyectos
- Situación de las
publicaciones
- Evaluación de los
resultados investigativos
en la docencia
Bimensual Director
del
Programa
Docentes e
investigadores
Alumnos
investigadores
2. Seminarios
de los
proyectos
- Controlar el proceso de
cumplimiento de los
proyectos
Trimestral Director
del
Programa
Docentes e
investigadores
Alumnos
investigadores
3. Seminario - Rendición de cuenta sobre
la actividad
- Exposición y debate de los
principales resultados
Semestral Director
del
Programa
Docentes e
investigadores
Alumnos
investigadores
