https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20799/Ingenierias_2017_Ano_20_No_76_Julio-Septiembre.pdf 3f5d9fa35cc0cdcb23191fcaf35daa26 PDF Text Text ��76 Contenido Julio-Septiembre de 2017, Vol. XX, No. 76 2 Directorio 3 Editorial: Juntos por FIME con identidad y orgullo Jaime Arturo Castillo Elizondo 6 Modelado de turbina eólica con generador de inducción para análisis de estabilidad de señal pequeña Gina Idárraga Ospina, Gerardo Blanco Bogado, Arturo Conde Enríquez, Vicente Cantú 18 Transmisión de datos mediante onduletas Battle-Lemarié Francisco Javier Pío Mendoza, José Antonio de la O Serna 29 Impacto de la inversión en outsourcing y el desempeño del desarrollador de software José Luis Cantú Mata 42 Proceso de automatización para el envío de información contable a un sistema SAP Sergio Alcaraz Corona, Joel Estrada Gámez 55 Estudio de los mecanismos de conducción eléctrica en películas delgadas de PVB Jesús G. Puente Córdova, Edgar Reyes Melo, Beatriz López Walle 73 Eventos y reconocimientos 75 Tesistas titulados de Maestría en la FIME-UANL 76 Colaboradores 78 Información para colaboradores 79 Código de ética Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 � �DIRECTORIO Ingenierías, Año XX N° 76, julio- septimbre 2017. Es una publicación trimestral, editada por la Universidad Autónoma de Nuevo León, a través de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Domicilio de la Publicación: Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Pedro de Alba S/N, Edificio 7, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 66450. Teléfono: +52 (81) 83294020 Ext. 5854, Fax +52 81 83320904. Editor responsable: Dr. Juan Antonio Aguilar Garib. Reserva de derechos al uso exclusivo No. 04-2011-101411064600-102, ISSN: 1405-0676. Número de certificado de licitud de título y contenido: 15,525, otorgado por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. 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Garza Rivera Rector M.A. Carmen del Rosario de la Fuente García Secretario General Dr. Santos Guzmán López Secretario Académico Dr. Celso José Garza Acuña Secretario de Extensión y Cultura Lic. Antonio Ramos Revillas Director de Editorial Universitaria FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA Dr. Jaime A. Castillo Elizondo Director Dr. Juan Antonio Aguilar Garib Editor responsable M.C. Cyntia Ocañas Galván M.C. Jesús G. Puente Córdova Redacción Gregoria Torres Garay Tipografía y formación M.A. José Luis Martínez Mendoza Diseño M.C. Adán Ávila Cabrera Fotografía Ing. Cosme D. Cavazos Martínez Webmaster René de la Fuente Franco Impresor CONSEJO EDITORIAL INTERNACIONAL Dr. Mauricio Cabrera Ríos, Puerto Rico. UPRM / Dr. Cezar Henrique Gonzalez, Brasil. UFPE, Recife-Pernambuco / Dra. Ruth Kiminami, Brasil. UFSC, San Pablo / Dr. Juan Jorge Martínez Vega, Francia. Universidad de Toulouse III / Dr. Juan Miguel Sánchez, USA. UT-Austin / Dr. Zarel Valdez Nava, Francia. UPS-INPT-LAPLACE-CNRS CONSEJO EDITORIAL MÉXICO Dr. Jesús González Hernández, CIDESI / Dr. Benjamín Limón Rodríguez, FIC-UANL / Dr. José Rubén Morones Ibarra, FCFM-UANL / Dr. Ubaldo Ortiz Méndez, FIME-UANL / Dr. Miguel Ángel Palomo González, FACPYA-UANL / Dr. Félix Sánchez De Jesús, ICBI-UAEH / Dr. Ernesto Vázquez Martínez, FIME-UANL. COMITÉ TÉCNICO Dr. Efraín Alcorta García, FIME-UANL / Dr. Rafael Colás Ortiz, FIME-UANL / Dr. Jesús De León Morales, FIME-UANL / Dr. Virgilio Ángel González González, FIME-UANL / Dr. Carlos Alberto Guerrero Salazar, FIME-UANL / Dra. Oxana Vasilievna Karissova, FCFM-UANL / Dr. Francisco Eugenio López Guerrero, FIME-UANL / Dr. Martín Edgar Reyes Melo, FIME-UANL / Dr. Roger Z. Ríos Mercado, FIME-UANL / Dr. Juan Ángel Rodríguez Liñán, FIME-UANL. � Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 75 �Editorial: Juntos por FIME con identidad y orgullo Jaime Arturo Castillo Elizondo Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica jaime.castilloe@uanl.mx Suelo cerrar mis mensajes con esta expresión: “Juntos por FIME con identidad y orgullo”, que, aunque parece sencilla, lleva el compromiso de la historia que hemos pasado y la que estamos construyendo para el futuro, por lo que es algo que tengo presente en todo momento que dedico a la facultad. Este compromiso me motiva para presentarles una reflexión al respecto de esta expresión con la que seguramente muchos ya estamos familiarizados, y confío que identificados. Precisamente, de los tres elementos que componen esta expresión el más contundente en cuanto a su significado es la identidad, el cual es un concepto que puede tener cierto grado de complejidad porque no se refiere a algo que construimos nosotros mismos, es algo que se recibe como herencia, y se tiene la obligación de fortalecer para transferirlo más adelante, de manera que es común que la descripción de la identidad comience por narraciones en las que hay decisiones acertadas y actuaciones brillantes, que sólo pueden ser valoradas hasta que la historia da constancia de su trascendencia y fundamento de lo que hoy somos. La identidad no puede darse mediante un decreto, sino que se va formando con el trabajo colaborativo, no solo entre contemporáneos, sino que va trascendiendo generaciones. La identidad de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica comenzó a construirse desde su fundación, en parte como heredera de la identidad universitaria, cuyo origen podría rastrearse hasta el Real y Tridentino Colegio Seminario de Monterrey del siglo XVIII, la Escuela de Medicina fundada por el doctor José Eleuterio González “Gonzalitos”, la Escuela de Jurisprudencia y el Colegio Civil. De esa misma manera, la identidad de la FIME se sustenta y se fortalece con la obra de cada generación, o administración de la facultad. Si se hace una comparación con la descripción común de la identidad nacional, se podrá apreciar que se fundamenta en muchos sucesos, los héroes que nos dieron patria son apenas el principio, y aunque son elementos esenciales de la identidad, no lo fueron hasta que se entiende en el presente la importancia de sus actos. Sobre este principio, tan importante como lo que se hizo es lo que se siguió haciendo después y se hace hoy en favor del engrandecimiento social, cultural y económico de México. Cada persona que hace cabalmente lo que le corresponde hacer, contribuye a ese proyecto de nación, y guardando toda proporción, igual ocurre con el proyecto de la FIME. Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 � �Juntos por FIME con identidad y orgullo / Jaime Arturo Castillo Elizondo Las manifestaciones de la identidad están presentes en todas las actividades, ya sean culturales, académicas, artísticas y de folklore. En la FIME se reflejan externamente de la manera más simple en los colores verde y blanco, en la huella y en el oso, pero lo esencial son los valores que nos identifican y que se suman al carácter universitario, al de nuevoleoneses, al de norteños y mexicanos, que en común gustan del trabajo bien hecho. Todo esto se transmite de generación a generación, de padres a hijos, de maestros a alumnos, de compañero a compañero, de modo que se genera un sentido de permanencia y pertinencia que proviene de nuestros intereses y valores comunes y del sentimiento de que, así como los fundadores tuvieron su parte en el nacimiento de la FIME, nosotros tenemos la nuestra en su crecimiento y reputación, y a la vez somos los fundadores de elementos que serán tomados en el futuro. Un ejemplo de la amplitud de la identidad es el número de foros y reuniones que se organizan en diferentes países sobre este concepto, especialmente en su acepción de identidad nacional, a fin de entenderla, fortalecerla y mostrarla. Sin embargo, para los fines de este mensaje considero que ha sido descrita suficientemente y puedo pasar a los otros dos aspectos: juntos y orgullo. Juntar significa reunir, no necesariamente en lo físico, pero si en lo que son nuestros principios comunes que nos invitan a unirnos, en este caso, “juntos” es un recordatorio de que aprovechando la riqueza que brinda la diversidad ideológica propia de un medio universitario, la unión en una causa hace la fuerza, así de simple. El orgullo por otra parte resulta mucho más natural, convencidos de que lo que hacemos tiene valor, y los logros nos proporcionan un cierto sentido de satisfacción, y los hacemos nuestros en trabajo y mérito, independientemente del lugar de la universidad en el que se generen. El crecimiento del país, la UANL y la FIME, depende de las acciones de todos, recordando que ninguna se puede considerar tan pequeña que no sea digna de crédito ni tan grande que vuelva insignificantes a las demás. Entre las muchas formas que tiene la FIME de mostrar su obra, aparte de la propia formación de ingenieros y científicos, está la difusión del conocimiento mediante la revista Ingenierías, y quiero aprovechar la ocasión para felicitar a la FIME por esta publicación que celebra en este año su 20 aniversario. Esta revista también construye su propia identidad a partir de sus antecedentes en boletines departamentales y publicaciones que a pesar de su vida corta, proporcionaron enseñanzas que fueron de gran utilidad para lanzar en 1998 esta revista. Quiero agradecer a todos los autores que han enviado trabajos para su arbitraje y posible publicación en esta revista, especialmente a los autores que proveyeron los primeros artículos, aceptando la invitación para escribir y ofreciendo su reputación en favor de la identidad de nuestra facultad, ya que su alcance no se limita a la comunidad universitaria por estar en el sitio web de publicaciones de la UANL, sino que puede ser consultada desde cualquier parte del mundo. También quiero reconocer a los estudiantes que han presentado su primera publicación arbitrada en esta revista, ya que cumplen con un ejercicio esencial en la formación de investigadores y muy importante en la formación de profesionistas. � Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 75 �Juntos por FIME con identidad y orgullo / Jaime Arturo Castillo Elizondo Al igual que muchos logros de la FIME, tales como el Reconocimiento Internacional Europeo sello EUR-ACE para los programas IAS e IMA, además de las certificaciones de CACEI, CIEES y ABET, la revista Ingenierías es también objeto de identidad y orgullo. De algún modo todos apreciamos la unión, la identidad y el orgullo por nuestra facultad, y en lo particular suelo expresarlo en voz alta, suelo escribirlo y recalcarlo, porque así lo siento: “Juntos por FIME con identidad y orgullo”, es un reconocimiento al trabajo colaborativo de muchos y a la labor que fortalece la identidad y el sentido de pertenencia, al mismo tiempo que es un llamado para que todos asumamos el compromiso de actuar en favor de nuestra facultad. Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 � �Modelado de turbina eólica con generador de inducción para análisis de estabilidad de señal pequeña Gina Idárraga Ospina*, Gerardo Blanco Bogado**, Arturo Conde Enríquez*, Vicente Cantú Gutierrez* *Universidad Autónoma de Nuevo León, FIME **Universidad Nacional de Asunción, Asunción, Paraguay gidarraga@gmail.com RESUMEN En este trabajo se presenta un modelo de turbina eólica de velocidad variable con generador de inducción doblemente alimentado, para análisis de estabilidad de pequeña señal. Los modelos de los componentes del sistema en espacio de estados son presentados en una estructura general. Los resultados obtenidos muestran la respuesta del modelo ante una señal de velocidad de viento generada y el análisis de estabilidad de pequeña señal realizado para diferentes escenarios de red. Se define claramente el efecto de la robustez de la red eléctrica sobre la estabilidad de pequeña señal de este sistema de turbina eólica y generador, conectada a la red por medio de una línea de transmisión. PALABRAS CLAVE Turbina eólica de velocidad variable, generador de inducción doblemente alimentado, estabilidad de pequeña señal. ABSTRACT A model of a variable speed eolic turbine with a double fed induction generator for analysis of small signal is presented in this work. The models of the components of the system in space state are presented in a general structure. The results show the response of the model before a generated signal of wind speed and the stability analysis of the small signal for different network scenarios. The effect of robustness of the electric network over the stability of the small signal in this system of eolic turbine and generator connected to the network by means of transmission lines is clearly defined. KEYWORDS Variable speed eolic turbine, double fed induction generator, small signal stability. � Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Modelado de turbina eólica con generador de inducción para análisis de estabilidad... / Gina Idárraga Ospina, et al. INTRODUCCIÓN Las energías renovables han tenido un importante desarrollo como generación distribuida en los sistemas eléctricos de potencia (SEP) como una alternativa de bajo costo para alimentar zonas de consumo aisladas reduciendo las pérdidas de suministro al evitar la construcción de líneas de transmisión y aprovechando los recursos naturales existentes en la región, principalmente la energía solar y la energía eólica. Además, la generación eólica se ha desarrollado rápidamente debido a que disminuye la producción de gases de efecto invernadero y apoya a la sustentabilidad del medio ambiente. Por otro lado, el aumento en la penetración de energía eólica hacia el SEP está incrementando la preocupación del impacto de las turbinas eólicas (TE) en la estabilidad del SEP. En ese sentido, se presenta el desarrollo de un modelo completo de la generación eólica para realizar estudios dinámicos en corto intervalo, con el fin de apreciar el efecto que pueda tener la integración de este tipo de generación en puntos claves de la red eléctrica. Debido principalmente a la naturaleza estocástica del viento, se han presentado nuevos desafíos relativos al control, modelado y simulación de la operación integrada de sistemas de generación eólicos en los SEP modernos. Es importante representar este comportamiento del viento porque de ahí proviene la energía mecánica que hace girar a la TE. Es necesario, para el análisis de la red eléctrica, entender cómo la penetración de energía eólica afecta a un SEP existente interconectado, especialmente para el análisis de estabilidad de pequeña señal (AEPS). Se han publicado trabajos relacionados al modelado, control y AEPS de TE con generador de inducción doblemente alimentado (GIDA),2-8 pero en su mayoría se realiza el AEPS enfocado a evaluar las técnicas de control para los convertidores. Por ejemplo, se presentan modelados del convertidor hasta de 16 variables de estado, simplificando los modelos de la red eléctrica, como son las líneas de transmisión y la compañía eléctrica, y el análisis de la interacción de sistemas. El caso de estudio del presente trabajo, se basa en el modelado de cada uno de los subsistemas que conforman una turbina eólica de velocidad variable (TEVV) con generador de inducción doblemente alimentado GIDA. Se realizan simulaciones para apreciar la respuesta del modelo completo ante señales de velocidad de viento generadas. Para el AEPS se consideran dos escenarios, la conexión a una red robusta y la conexión a una red débil para analizar su impacto en la red eléctrica. MODELADO COMPLETO DE LA TEVV CON GIDA La figura (1) muestra la estructura general del modelo de la TEVV con GIDA. A su vez, la figura (2) muestra el diagrama de la TEVV con GIDA conectada a un sistema SEP en un esquema máquina bus infinito. En breve se describen cada uno de los bloques. La primera señal necesaria para modelar una TE es la velocidad del viento. Una forma de modelar la velocidad del viento, es con base en mediciones, pero en este caso utilizaremos un enfoque clásico presentado en.1,2,9-11 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 � �Modelado de turbina eólica con generador de inducción para análisis de estabilidad... / Gina Idárraga Ospina, et al. Fig. 1. Estructura general del modelo de la TEVV con GIDA, Fig. 2. Configuración de la TEVV con GIDA. La manera convencional de representar al rotor de una TE es utilizando la ecuación de potencia extraída del viento expresada como (1) donde PV es la potencia extraída del viento en W; ρ es la densidad del aire en kg⁄m3; Cp es el coeficiente de potencia; λ es la relación de velocidad de punta, entre la velocidad de punta de las aspas (ωtR/VV, donde ωt y R son la velocidad rotacional y el radio de la TE respectivamente y VV es la velocidad del viento); β es el ángulo de inclinación de las aspas en grados y por último At es el área cubierta por el rotor de la TE en m2. Cp se representa empíricamente como (2) donde y c1=0,5176, c2=116, c3=0,4, c4=5, c5=21 y c6=0,0068. Las ecuaciones que describen al GIDA son idénticas a las del generador de inducción de jaula de ardilla y se encuentran en.12 Sin embargo, no es conveniente utilizarlas directamente de esta forma para el AEPS. Se deben � Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Modelado de turbina eólica con generador de inducción para análisis de estabilidad... / Gina Idárraga Ospina, et al. respetar los requerimientos resultantes de los principios en los cuales están basados los programas de simulación dinámica; esto es, considerar sólo las componentes fundamentales de frecuencia de voltajes y corrientes. Para cumplir con estos requerimientos, es necesario deducir un modelo práctico con ciertas simplificaciones, basado en las siguientes suposiciones: • Despreciar la saturación magnética. • Considerar los voltajes y corrientes del GIDA sinusoidales a frecuencia fundamental. • Todas las masas rotatorias se representan por un elemento: es decir, se utiliza la representación masa concentrada. • Despreciar los transitorios y resistencia en el estator. Por lo tanto, las ecuaciones de voltajes y corrientes del GIDA se pueden reescribir como (3) (4) (5) (6) (7) (8) donde ut es el voltaje en terminales, el cual se mantiene constante durante el AEPS; y Xs=Xsσ+Xm. Las ecuaciones de potencia activa y reactiva del estator se simplifican y resultan de la siguiente manera: (10) Las potencias activa y reactiva del rotor y total del GIDA se expresan en las siguientes ecuaciones: (11) (12) (13) (14) En estado estable, de acuerdo a las Ecs. (9) y (11), se puede probar que Pr=sPs, y como el deslizamiento, s, es usualmente pequeño, Pr puede ser ignorada. Finalmente asumimos que PTOT≈Ps. La ecuación de movimiento del generador es: Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 � �Modelado de turbina eólica con generador de inducción para análisis de estabilidad... / Gina Idárraga Ospina, et al. (15) donde Hm es la constante de inercia de la máquina y Tm es el par mecánico. El convertidor se modela como fuentes de corriente de voltaje controlado a frecuencia fundamental. Por lo tanto, los puntos de ajuste de corriente serán las corrientes del rotor. Los diagramas de bloque de los controladores del convertidor se presentan en la figura (3), mientras que las ecuaciones de control están dadas por: (16) (17) (18) (19) (20) (21) El controlador del ángulo de inclinación se activa sólo para altas velocidades del viento. El ángulo de inclinación se modifica para limitar la eficiencia aerodinámica del rotor. Si se aumenta el ángulo de inclinación β, se disminuye el coeficiente de potencia Cp y por lo tanto disminuye PV. Esto permite que la velocidad del rotor no sea muy alta, evitando así un daño mecánico para la TE. El controlador del ángulo de inclinación se muestra en la figura (4). Fig. 3. Diagrama de los controladores: a) control de velocidad y b) control de voltaje. Fig. 4. 10 Diagrama del controlador del ángulo de inclinación. Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Modelado de turbina eólica con generador de inducción para análisis de estabilidad... / Gina Idárraga Ospina, et al. RESPUESTA DEL MODELO SIMULADO Después de la integración del modelo de la turbina eólica de velocidad variable con GIDA en MATLAB/Simulink se simuló un caso de estudio usando una turbina eólica de 2 MW. Se analiza la respuesta de los modelos al aplicarse una secuencia de viento generada. Los parámetros del generador y de la turbina se presentan en las tablas I y II. La velocidad del viento inicial está por debajo de la velocidad nominal. A los 5 s inicia una rampa de velocidad, lo cual significa un incremento en la velocidad promedio del viento de 4 m/s en 30 s. Después de 10 s, ocurre una ráfaga de viento con una amplitud de -3 m/s con una duración de 10 s. Se asume que la turbina eólica está montada en un terreno con las siguientes parámetros: KN=0,004, F=600 y μ=11,5 m/s. Se ha tomado en cuenta que el nodo de conexión es un nodo robusto, Xl/Xm =0,01, donde Xl es la reactancia entre las terminales de la turbina y la barra infinita. Los resultados se muestran en las figuras (5). En esta figura podemos observar la velocidad del viento, la velocidad del rotor, el ángulo de inclinación de las aspas del rotor, y las potencias activa y reactiva. Un poco después de los 20 s se observa cómo se alcanza el valor de potencia nominal y, en ese instante, actúa el controlador del ángulo de inclinación para prevenir sobre-velocidades. Cabe destacar que gran parte de la turbulencia es filtrada por la inercia del rotor una vez que se alcanza la velocidad nominal de la turbina, y es poco notable en la potencia de salida. Este alisamiento de las fluctuaciones de la potencia de salida causadas por ráfagas de viento y turbulencias es una de las principales ventajas de las TEVV sobre las turbinas eólicas de velocidad fija. También, podemos concluir que el desempeño del controlador de voltaje en terminales es bueno porque mantiene el voltaje en 1,0 pu, aun cuando la velocidad del viento y la potencia generada cambian constantemente durante el intervalo de simulación. Tabla I. Parámetros del GIDA. Inductancia mutua, Lm, (pu) 3,0 Inductancia de encadenamiento del estator, Lsσ, (pu) 0,10 Inductancia de encadenamiento del rotor, Lrσ, (pu) 0,08 Resistencia del estator, Rs, (pu) 0,01 Resistencia del rotor, Rr, (pu) 0,01 Constante de inercia, Hm, (seg) 3,5 Tabla II: Parámetros de la TE. Diámetro del rotor, (m) Área de barrido del rotor (“m” ^2) Potencia nominal (MW) 75 4418 2 Velocidad nominal del viento (m/s) 11,5 Velocidad nominal del rotor (rpm) 18 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 11 �Modelado de turbina eólica con generador de inducción para análisis de estabilidad... / Gina Idárraga Ospina, et al. Fig. 5. Respuesta del modelo ante una señal de velocidad de viento simulada. 12 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Modelado de turbina eólica con generador de inducción para análisis de estabilidad... / Gina Idárraga Ospina, et al. ESTABILIDAD DE PEQUEÑA SEÑAL CON GIDA La estabilidad de pequeña señal es la habilidad de los SEP para mantener el sincronismo durante pequeños cambios de las condiciones de operación básicamente relacionados con variaciones de cargas y generación. La estabilidad de pequeña señal depende del estado de operación inicial del sistema ya que en este tipo de análisis son consideradas pequeñas perturbaciones, aquellas en las que es posible linealizar el sistema de ecuaciones algebraicas diferenciales (EAD) simulando el comportamiento del sistema. El objetivo de realizar el AEPS con el modelo desarrollado es visualizar su capacidad para mantenerse estable ante alguna pequeña perturbación. La simplicidad de las ecuaciones reducidas que resultaron de las simplificaciones tomadas en cuenta facilita la linealización y por ende el análisis. Por otro lado, en un SEP siempre están presentes las variaciones de carga y generación consideradas como pequeñas perturbaciones, por lo que se justifica así la realización del AEPS considerando la integración de energía eólica al SEP. MODELO DINÁMICO NO LINEAL El modelo no lineal del sistema del GIDA conectado a la red se puede escribir como un conjunto de EAD de la siguiente manera: (22) (23) donde x, z, y u son las variables de estado, algebráicas y de entrada, respectivamente, mientras que y son las variables de salida. El conjunto de EAD del sistema del GIDA conectado a la red se resume en la tabla III. Tabla III: EAD del modelo del GIDA. f(x,z,u) (7) (8) (15) (16) (17) (19) g(x,z,u) (5) (6) x idr, iqr, ω, x1, x2, x3 z ids, iqs u Tm, uqs y udr, uqr CONDICIONES INICIALES El punto de partida de un AEPS es la inicialización del modelo del SEP, la cual se realiza calculando flujos de potencia. Después, se inicializa el sistema resolviendo sus EAD con todas las derivadas iguales a cero para obtener así los puntos de equilibrio (x0,z0,u0). Para el caso de estudio de la figura (2), la red se modela por su equivalente de Thevenin; es decir, una barra infinita detrás de una reactancia (de la línea) Xl. Una red robusta se modela con un valor pequeño de Xl (mayor relación de corto circuito) y viceversa. Las ecuaciones de flujos de potencia en pu, de acuerdo a la figura (2) son: (24) Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 13 �Modelado de turbina eólica con generador de inducción para análisis de estabilidad... / Gina Idárraga Ospina, et al. (25) donde γ es el ángulo del voltaje en terminales del GIDA y Xl es la reactancia de la línea. LINEALIZACIÓN Como se asume que las perturbaciones son pequeñas, las Ecs. (22) y (23) se linealizan por un expansión de series de Taylor. Despreciando los términos de segundo orden y mayor, y eliminando las variables algebraicas, z, el modelo lineal correspondiente se obtiene de la siguiente manera: (26) donde: (27) La matriz A es la matriz de estados del sistema. Sus valores propios, reales y/o complejos, dan los modos naturales del sistema y permiten la valoración de la estabilidad de pequeña señal. Si A es real, y tiene valores propios complejos, estos siempre aparecerán en pares conjugados. RESULTADOS La solución de flujos de potencia se realiza con las ecuaciones (24) y (25). Para los parámetros dados por la tablas I y II, la tabla IV muestra algunos valores en estado estable correspondientes a las siguientes condiciones de post-disturbio en pu: PTOT =0,9 pu y ut=1,0 pu, considerando una red robusta (Xl/Xm=0,01). Tabla IV. Valores iniciales para el sistema de generación eólico de la figuras (1) con PTOT =0,9 pu y ut=1,0 pu, donde us0=|usdq0 |, is0=|isdq0 |, ur0=|urdq0 |, ir0=|irdq0 |, PTOT0 y QTOT0= potencia activa y reactiva total entregada a la red, Tm0= par mecánico de entrada, con Xl/Xm=0,01. us0 PTOT0 QTOT0 Tm0 ur0 ir0 is0 1,0 0,9 0,013 0,775 0,267 1,049 0,985 En la tabla V, λ = σ ± j ω son los valores propios, donde la parte real proporciona el amortiguamiento y la componente imaginaria da la frecuencia de oscilación. ξ es el factor de amortiguamiento, dado por Tabla V: Valores propios para el modelo de la TEVV con GIDA con PTOT=0,9 pu y ut=1,0 pu conectada a una red robusta. Valor propio σ ω ξ f λ1, λ2 -28,37 320,56 0,0882 51,019 λ3, λ4 -63,76 49,01 0,792 7,8 λ5 -98,13 0 1 0 λ6 -43,95 0 1 0 14 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Modelado de turbina eólica con generador de inducción para análisis de estabilidad... / Gina Idárraga Ospina, et al. el cual determina la taza de decaimiento de la amplitud de la oscilación y f=ω/(2π) es la frecuencia de oscilación en Hz. La tabla VI contiene los factores de participación de cada variable de estado con respecto a cada modo. Como se puede observar, todos los valores propios tienen partes reales negativas, por lo tanto el sistema de la figura (1) es estable ante pequeñas perturbaciones. Los resultados validan que el sistema de generación eólico es estable. En particular, se presentan dos modos oscilantes con frecuencias de 51,019 Hz y 7,80 Hz. De acuerdo a la tabla VI, los factores de participación indican que estos modos oscilantes se deben a la corriente del rotor y a la velocidad rotacional de la máquina. Los modos de oscilación rápida, λ1 y λ2, se asocian en mayor medida a los transitorios en el rotor (idr, iqr). Los modos de oscilación media, están asociados mayormente con los transitorios del tren de mando, ωm. Por último los modos λ5 y λ6 son debidos a las variables de control x2 y x3 las cuales están en función de la potencia activa y reactiva respectivamente. Considerando ahora una red débil, (Xl/Xm=0,1), y tomando en cuenta que las condiciones de post-disturbio en pu son las mismas que en el caso anterior, resolvemos flujos de potencia y se obtienen los valores iniciales presentes en la tabla VII. Se puede observar que, para la red débil, la potencia reactiva requerida del GIDA es substancialmente mayor que la potencia reactiva requerida en el caso de una red robusta. Tabla VI: Factores de participación del modelo de la TEVV con GIDA. λ1, λ2 λ3, λ4 λ5 λ6 0,589 0 0,043 0,043 idr 0,565 0,018 0,035 0,035 iqr 0 0,512 0 0 wm 0 0,003 0 0 x1 0,023 0,007 0,478 0 x2 0,024 0,005 0 0,396 x3 Tabla VII: Valores iniciales para el sistema de generación eólico de la figura (1) con PTOT =0,9 pu y ut=1,0 pu, donde us0=|usdq0 |, is0=|isdq0 |, ur0=|urdq0 |, ir0=|irdq0 |, PTOT0 y QTOT0= potencia activa y reactiva total entregada a la red, Tm0= par mecánico de entrada, con Xl/Xm=0,1. us0 PTOT0 QTOT0 Tm0 ur0 ir0 is0 1,0 0,9 0,136 0,764 0,267 1,101 0,998 En la tabla VIII se presentan los valores propios de la matriz de estados del modelo de la TEVV con GIDA conectada a una red débil. El sistema sigue siendo estable, pero su respuesta es más lenta con respecto al caso de una red robusta, porque el valor de λ1 se hace menos negativo. Además, aumenta la frecuencia de oscilación en el modo oscilante λ2. Este aumento conlleva a una disminución en el factor de amortiguamiento ξ, lo cual significa que la respuesta asociada a estos valores propios tendrá una mayor duración. Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 15 �Modelado de turbina eólica con generador de inducción para análisis de estabilidad... / Gina Idárraga Ospina, et al. Tabla VIII: Valores propios para el modelo de la TEVV con GIDA con PTOT =0,9 pu y ut=1,0 pu conectada a una red débil. Valor propio σ ω ξ ƒ λ1, λ2 -18,151 359,43 0,0504 57,21 λ3, λ4 -63,603 50,018 0,795 7,961 λ5 -99,428 0 1 0 λ6 -32,395 0 1 0 CONCLUSIONES La respuesta del modelo ante una secuencia de velocidad de viento generada mostró un acertado grado de correspondencia. Esto otorga confianza en los modelos derivados y muestra que los resultados de las simplificaciones y suposiciones realizadas son aceptables. Con la realización del AEPS se derivaron las siguientes conclusiones: resultó que todos los valores propios tienen parte real negativa, por lo tanto el sistema es estable, tanto para el caso de una red robusta, como para el caso de una red débil; se presentaron dos modos oscilantes, los cuales se asociaron a las corrientes del rotor y a la velocidad rotacional del GIDA. Estos modos fueron más severos en el caso de una red débil, que aunque no se perdió estabilidad, la respuesta asociada a esos modos es más lenta. En relación a este resultado, se puede concluir también que el impacto de la conexión de turbinas eólicas en puntos débiles de la red conlleva a riesgos de estabilidad. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen al Ing. César Heberto Ochoa Ruiz por la realización de su tesis de maestría en el tema relacionados, los datos aportados ayudaron en la realización del presente artículo. BIBLIOGRAFÍA 1. Ackermann T. Wind Power in Power System, Chichester: John Wiley & Sons, 2005. 742p. 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Se definen parámetros de diseño para su implementación como base vectorial sintetizadora de símbolos. Se realizan experimentos de transmisión de datos y se evalúa el esquema usando los criterios de BER, BE y PAR. Se compara con sistemas basados en OFDM. PALABRAS CLAVE Onduletas, Battle-Lemarié, modulación digital. ABSTRACT It is shown that a digital modulation scheme based on Battle-Lemarie wavelets (BL) has notable noise immunity and low intersymbolic interference. This is supported on the orthogonality, the fast decay of the BL wavelets and its energy lumped in limited regions of the time-frequency plane. The analytic construction of BL wavelets and scaling functions is studied. Design parameters for its implementation as a symbol synthesizer vector base are defined. Data transmission experiments are conducted and the scheme is evaluated using the criteria of BER, BE and PAR. Comparison is made with OFDM based systems. KEYWORDS Wavelets, Battle-Lemarie, digital modulation. INTRODUCCIÓN En una modulación digital,1 existe una relación biyectiva entre los elementos del conjunto de secuencias binarias y los elementos del conjunto de símbolos sn (t), ver figura 1. Existen diferentes esquemas y métodos de modulación que permiten obtener un conjunto de señales simbólicas adecuado para la representación de las secuencias binarias. De la teoría de onduletas,2- 4 una función φ(x) es refinable si puede ser expresada como la sumatoria de dilataciones trasladadas y escaladas de ella misma. El análisis multiresolución (multiresolution analysis, MRA) es un conjunto de condiciones aplicadas sobre una función refinable φ(x) y un conjunto de espacios 18 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Transmisión de datos mediante onduletas Battle-Lemarié / Francisco Javier Pío Mendoza, et al. Fig. 1. Relación biyectiva entre secuencias binarias y símbolos. funcionales definidos por φ(x). Si φ(x) satisface al MRA, se le denomina función escalante (scaling function). Luego, la función escalante, tras un proceso similar al de un filtrado, da lugar a la función onduleta madre ψ(x) (mother wavelet function). La onduleta madre, por medio de dilataciones y traslaciones temporales, genera onduletas de menor escala temporal y en un espectro de frecuencia más elevado. La función escalante y las onduletas conforman una base funcional con la que es posible representar otras funciones. Adicionalmente, cada una concentra su energía en regiones del plano tiempo-frecuencia independientes entre sí; ver figura 2. Fig. 2. Localización de la función escalante φ y funciones onduletas ψ en el plano tiempo-frecuencia. Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 19 �Transmisión de datos mediante onduletas Battle-Lemarié / Francisco Javier Pío Mendoza, et al. ¿Existe alguna ventaja en la utilización de una base de onduletas como base funcional que genere el conjunto de símbolos de un esquema de modulación digital? En el presente trabajo, se estudian las propiedades de las onduletas BattleLemarié (BL) para proponer un esquema de modulación digital. La tabla I indica que las onduletas BL se caracterizan por su ortogonalidad, ya sea entre onduletas de distintas escalas, así como entre onduletas de la misma escala pero trasladadas. Aunado a esto, las onduletas BL tienen un decaimiento rápido y su energía se concentra en un intervalo de tiempo y en un ancho de banda acotados. Tabla I. Clasificación de onduletas spline con sus propiedades principales.5 Tipo de onduleta Spline ortogonal (Battle-Lemarié, Mallat) Ortogonalidad Soporte compacto Sí No Propiedades clave *Simetría y regularidad *Ortogonalidad Spline semiortogonales (ChuiInter-escala Wang, Unser-Aldroubi) *Simetría y regularidad Análisis o *Localización en tiemposíntesis frecuencia óptima Spline ortogonal recorrido Intra-escala (Unser-Thévenaz-Aldroubi) No *Simetría y regularidad *Cuasiortogonalidad *Decaimiento rápido Spline biortogonal ( C o h e n - D a u b e c h i e s - No Feauveau) Sí *Simetría y regularidad *Soporte compacto Se plantea la hipótesis de que un esquema de modulación digital basado en onduletas BL tendrá inmunidad al ruido notable y baja interferencia intersimbólica. Lo anterior debido a que: a) la ortogonalidad facilita recuperar la señal afectada por el ruido del canal ya que propicia que la proyección del ruido en los vectores que componen la base sea uniforme. La ortogonalidad elimina la interferencia intersimbólica y facilita la demodulación y detección de las señales recibidas. Además, b) el decaimiento exponencial facilita su implementación en dispositivos digitales sin que el truncamiento de la onduleta signifique pérdida de ortogonalidad considerable. Como antecedente, la aplicación de onduletas en sistemas de comunicaciones ha sido propuesta en esquemas de modulación del tipo OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing). En este caso, se remplazó el uso de exponenciales complejas portadoras basadas en el análisis Fourier por una base de onduletas ortonormales. Fueron utilizadas onduletas Haar y Daubechies.6 Por otro lado, existe el antecedente del uso de onduletas BL de spline cúbico, y principalmente de onduletas Daubechies como formas de onda para codificación en banda base de esquemas BPSK (binary phase-shift keying) y QPSK (quaternary phase-shift keying).7 20 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Transmisión de datos mediante onduletas Battle-Lemarié / Francisco Javier Pío Mendoza, et al. ONDULETAS BATTLE-LEMARIÉ El término de spline se refiere a las funciones que se definen por segmentos mediante polinomios. Las denominadas onduletas spline son construidas a partir de un B-spline. Los B-spline centrados B1 y B(m+1) se definen como:4 (1) y (2) respectivamente. Luego, los espectros de frecuencia de B1 y Bm son: (3) y (4) respectivamente. En la figura 3, se observa el B-spline de quinto orden en el dominio temporal y su densidad espectral de energía. Para obtener las funciones escalante φ(x) y onduleta ψ(x) a partir de un Bspline, se procede, en un primer paso, a normalizar el B-spline en la frecuencia Fig. 3. B-spline de quinto orden B5 en el tiempo (arriba) y su densidad espectral (abajo). mediante4: (5) donde (6) Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 21 �Transmisión de datos mediante onduletas Battle-Lemarié / Francisco Javier Pío Mendoza, et al. El desarrollo algebraico de (6) permite obtener en (5) una expresión en el dominio temporal consistente en una suma de versiones trasladadas y ponderadas del B-spline original de la forma: (7) donde φ†(x) es la función escalante que satisface el MRA, son los coeficientes de ponderación, δ(x) es la función impulso y el símbolo * indica la operación de convolución. La figura 4 muestra la función escalante y su densidad espectral. La tabla II contiene los primeros coeficientes para m = 5. Fig. 4. Función escalante normalizada φ† de orden m = 5 (arriba) y su densidad espectral (abajo). Tabla II. Coeficientes de ponderación utilizados en la obtención de función escalante correspondiente al B-spline B5(x). 0 4.9833 5 − 0.1442 10 0.0085 15 1 − 2.1660 2 1.0055 6 0.0801 11 − 0.0049 16 0.0003 7 − 0.0451 12 0.0029 17 − 0.0002 3 − 0.5035 4 0.2651 8 0.0257 13 − 0.0017 18 0.0001 9 − 0.0147 14 0.0010 19 − 0.0001 − 0.0006 El segundo paso es hallar las funciones H0(γ) y H1(γ) que satisfacen las ecuaciones:4 (8) y (9) 22 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Transmisión de datos mediante onduletas Battle-Lemarié / Francisco Javier Pío Mendoza, et al. donde H0(γ) y H1(γ) se relacionan mediante: (10) El desarrollo de (8), (9) y (10) conducen al resultado: (11) donde ψ(I)(x) hace referencia a la onduleta madre (el subíndice indica la ordinalidad con respecto a las onduletas de las siguientes escalas), indica el B-spline centrado y normalizado, y hm,k son coeficientes de ponderación. Aplicando operaciones de dilatación y traslación sobre ψ(I)(x) se generan las onduletas de las siguientes escalas. Por ejemplo, la siguiente generación se expresa con: (12) y (13) La figura 5 muestra la función onduleta madre de orden 5 y su densidad espectral. La tabla III indica los primeros coeficientes h5,k no nulos. Fig. 5. Función onduleta madre ψ de orden m = 5 (arriba) y su densidad espectral (abajo). Tabla III. Coeficientes de ponderación utilizados en la obtención de función onduleta correspondiente del B-spline B5(x). k h5,k k h5,k k h5,k k h5,k 1 j0.471151 11 −j0.010772 21 −j0.007183 31 j0.000176 3 −j0.119680 13 −j0.024218 23 j0.000766 33 j0.001296 5 −j0.097851 15 j0.004107 25 j0.004016 35 −j0.000089 7 j0.031501 17 j0.013048 27 −j0.000361 37 −j0.000745 9 j0.046451 19 −j0.001713 29 −j0.002271 39 j0.000046 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 23 �Transmisión de datos mediante onduletas Battle-Lemarié / Francisco Javier Pío Mendoza, et al. BASE VECTORIAL La implementación de los resultados analíticos previos en un esquema de modulación digital requiere crear una base vectorial. La base funcional contiene P funciones: una función escalante más P-1 funciones onduletas (onduleta madre y onduletas hijas de las escalas subsecuentes). En el presente trabajo, se propone fijar en 16 el número de elementos de la base. Si P < 16, se complementa la base de funciones onduletas BL con la modulación por exponenciales complejas de la P-tupla de funciones originales, similar a lo desarrollado en 8 y 9. Para ello, se definen parámetros y constantes de diseño, ver tabla IV. La figura 6 muestra la densidad espectral de un ejemplo de base vectorial. MODULACIÓN DIGITAL La base vectorial, mediante combinaciones lineales, genera un espacio vectorial. Los coeficientes que ponderan la combinación de los vectores se utilizan para codificar información. En el presente trabajo, la simulación del sistema de transmisión de datos emplea el esquema BPSK. Los bloques binarios para determinar cada coeficiente o amplitud compleja son de un solo bit. En consecuencia, las amplitudes que modulan a los vectores de la base son de 1 y −1. Las señales simbólicas, o símbolos, se generan con la suma de las 16 señales moduladas. Por lo tanto, cada símbolo representa la información de palabras binarias de 16 bits. El símbolo se sintetiza en forma discreta mediante: (14) Tabla IV. Parámetros y constantes de diseño de la base vectorial. Par. o cons. Significado Unidad S Intervalo de soporte finito P Rango de funciones onduletas no Adimensional moduladas BWP Ancho de banda de onduletas no Frecuencia moduladas Q Frecuencia fundamental de Frecuencia modulación kmax Armónica máxima de Q Adimensional fmax Frecuencia máxima de BWΦ Frecuencia BWΦ Ancho de banda de la base extendida Frecuencia por modulación fs Frecuencia de muestreo Nsam Número de elementos del vector Elementos (muestras) Tiempo Valores sugeridos o dados > 4 seg 1, 2, 4, 8 ó 16 Muestras / Tiempo Factor de corrección entre tiempo Adimensional continuo y discreto 24 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Transmisión de datos mediante onduletas Battle-Lemarié / Francisco Javier Pío Mendoza, et al. Fig. 6. Densidad espectral de funciones de la base vectorial de orden m = 5 con S = 4 s, P = 4, Q = 7.5 Hz, fs = 64 Hz. Para P = 4, cada P-tupla consiste en función escalante (línea sólida), onduleta madre (línea intermitente) y dos onduletas hijas de primera generación (línea punteada). y en su forma continua se expresa como: (15) donde αk,l son las amplitudes complejas. La figura 7 da un ejemplo de señal simbólica. En la recepción, la señal recibida contiene una componente de ruido. La base vectorial se emplea como operador de análisis o correlador y permite encontrar los coeficientes de la señal dentro del espacio vectorial que es proyectada ortogonalmente por la señal recibida. Los coeficientes obtenidos son comparados con el conjunto de amplitudes complejas predefinidas por la modulación BPSK para establecer la correspondencia a los datos binarios. Las propiedades de las onduletas permiten dos escenarios en la transmisión de símbolos. En el primero, no existe superposición entre símbolos consecutivos; y en el segundo, el símbolo siguiente se genera una unidad temporal después y se superpone al previo pese a que su transmisión no haya concluido. La ortogonalidad de las onduletas BL permite este caso. Los resultados en las simulaciones muestran que la afectación por el ruido del canal es menor con la no superposición de símbolos y es comparable con el de un sistema basado en OFDM. Lo anterior, en términos de tasa de error binario (bit error rate, BER). Mientras que, para la superposición, se tiene un desempeño inferior de la BER. La figura 8 muestra BER para ambos casos en presencia de ruido blanco aditivo gaussiano (additive white gaussian noise, AWGN). Por otro lado, se verificaron aspectos que exhiben resultados poco alentadores. La eficiencia de ancho de banda (bandwidth efficiency, BE) depende del parámetro Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 25 �Transmisión de datos mediante onduletas Battle-Lemarié / Francisco Javier Pío Mendoza, et al. Fig. 7. Señal simbólica s(x) de la secuencia binaria correspondiente al número 5432110 (arriba) y su densidad espectral (abajo) usando los parámetros m = 5, P = 8, Q = 10 Hz, S = 4 s. Fig. 8. Tasa de error binario vs relación señal a ruido por bit para base vectorial BL con m = 5, P = 4, Q = 5 Hz, S = 4 s y fs = 64 Hz y base vectorial OFDM con 16 portadoras. 26 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Transmisión de datos mediante onduletas Battle-Lemarié / Francisco Javier Pío Mendoza, et al. S y la constante BWΦ para la no superposición; y solamente de BWΦ para la superposición simbólica. Las ecuaciones: (16) y (17) calculan la BE para la no superposición y la superposición simbólica, respectivamente. Conforme la tabla IV, los valores mínimos sugeridos para S = 4 s, Q = BWP implican un valor de BWΦ = 20 Hz. Por lo que la BE es 0.2 bps/Hz para la no superposición y 0.8 bps/Hz para la superposición simbólica; ambos casos son inferiores a un sistema OFDM con BE = 1 bps/Hz. La razón de valor pico a valor promedio (peak-to-average ratio, PAR) presenta valores elevados para la no superposición de símbolos, lo cual es indeseable, ver figura 9; y mejora con la superposición simbólica (máximo detectado de 16 dB) pero sin superar a los sistemas OFDM (≈12 dB). CONCLUSIONES En la construcción de las funciones onduletas BL, se obtienen expresiones formuladas y conjuntos de coeficientes que permiten la obtención numérica de los vectores que representan a las funciones analíticas. Esto facilita la implementación en los esquemas de modulación y los sistemas de transmisión de datos. Se verifica que el truncamiento del soporte infinito no compromete la ortonormalidad de la base resultante. Se observa que la base puede comprender las Fig. 9. PAR en función de P y S para bases de onduletas expandidas por modulación y base OFDM. Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 27 �Transmisión de datos mediante onduletas Battle-Lemarié / Francisco Javier Pío Mendoza, et al. escalas de onduletas como sea requerido, o bien, que es posible extender la base por medio de modulación con exponenciales complejas. Cada escala de onduletas tiene un ancho de banda definido. Las onduletas BL mejoran sus características en frecuencia conforme aumenta el orden del B-spline asociado. Para un orden m > 3, se acerca bastante a la respuesta en frecuencia de filtros ideales. Cuando la implementación como sistema de transmisión de datos se realiza mediante el uso de símbolos no superpuestos, la tasa error binario es comparable con los sistemas OFDM. Sin embargo, la eficiencia de ancho de banda y la razón de valor pico a valor promedio distan notablemente de un valor comparable con el de OFDM. Aprovechando la ortogonalidad entre translaciones, la superposición de símbolos permite sacrificar, en cierta medida, la BER para que la BE y la PAR se vean beneficiados. De tal forma que, solo en aplicaciones donde la eficiencia en el uso del ancho de banda y los picos en las señales simbólicas sean criterios desestimables, el esquema propuesto basado en onduletas BL representa una alternativa a los sistemas OFDM. REFERENCIAS 1. Proakis, John G. y Masoud Salehi. Digital Communications. 5th ed. McgrawHill Higher Education. Boston: McGraw-Hill, 2008. 2. Chui, C K. Wavelet Analysis and Its Applications. Vol. v. 1, An Introduction to Wavelets. Boston: Academic Press, ©1992. 3. Keinert, Fritz. Wavelets and Multiwavelets. Studies in Advanced Mathematics. Boca Raton, FL: Chapman & Hall/CRC Press, ©2004. 4. Christensen, Ole. 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Los resultados cumplen con el ajuste del modelo, y aunque no demuestran relaciones causa efecto entre las variables, si es posible realizar una cuantificación de la relación. PALABRAS CLAVE Outsourcing, software, competencias del desarrollador de software. ABSTRACT This research aims to analyze the impact of the variables: outsourcing investment (Y1) and performance of the software developer (Y2), from the perspective of an organization that hires software outsourcing service, through a structural model. To perform this analysis, a multivariate model was designed and filled with data from a sample of 32 organizations that contracted this service, measured using a Likert scale. The results comply with the model fit, although they do not demostrate cause - effect relationships among the analyzed variables, still quantifying the relationship is possible. KEYWORDS Outsourcing, Software, software developer performance. INTRODUCCIÓN El empeño de las empresas por ser más competitivas les genera la necesidad de buscar nuevas formas de alcanzar sus metas, ordinariamente asociadas al costo del producto que ofrecen. El outsourcing es una estrategia de negocios para las organizaciones que les permite reducir sus costos operativos, delegando actividades no centrales a proveedores que las entregan como bienes o servicios. Lo más común es que sean actividades intensivas en capital humano, por lo que en ese caso esta estrategia repercute en ahorro en el reclutamiento y selección de personal, transfiriendo las prestaciones laborales a la empresa outsourcing. Uno de los departamentos en los que es posible aplicar esta estrategia es el de Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 29 �Impacto de la inversión en outsourcing y el desempeño del desarrollador de software / José Luis Cantú Mata informática, en el que de paso, la disminución de necesidades de personal ha propiciado que la competencia vaya en ascenso, ya que, como señala Arora,1 las empresas no desean invertir en personal con capacidades fuera de sus áreas de competencia. Un ejemplo de la reducción de costos mediante outsourcing es el caso de Kodak, que a finales de la década de los 80’s contrató a un proveedor para administrar sus sistemas de información, ya que detectaron que gastaban sumas considerables en un rubro que no correspondía al de su giro empresarial. Al externalizar el departamento de informática, la empresa obtuvo las mismas funciones con personal especializado, evitando invertir en su contratación y en herramientas tecnológicas dedicadas a esa área. Sin embargo, no es posible imitar simplemente el caso de Kodak porque no es garantía que el outsourcing por si mismo resulte en la reducción de costos o que constituya alguna ventaja competitiva. La valoración de la inversión realizada en outsourcing para desarrollo de software requiere el análisis de la administración de costos,2 la innovación 3 y el desempeño del desarrollador 4. Esta último factor es el objeto de este trabajo: Determinar si además de que la paga el servicio implica por si misma una entrega con un grado de satisfacción acorde a esa pago, validar si esa inversión repercute en una mejora en el desempeño del desarrollador de software. ANTECEDENTES Outsourcing de procesos informáticos La informática es un área altamente dependiente de la tecnología de cómputo y comunicaciones, y ha sido un elemento de gran importancia para mejorar la eficiencia, la productividad y la competitividad de las organizaciones. Las empresas que requieren servicios informáticos, sin que la informática sea su actividad preponderante, son algunas de las que encuentran adecuado recurrir al outsourcing, a fin de evitar distracciones de su giro principal cuidando aspectos que corresponden a la obsolescencia debida a los rápidos avances tecnológicos en materia de los equipos que se requieren para mantener la operación de esos servicios. Como definición, el outsourcing representa los procesos del negocio que son realizados por un proveedor. Hacer que el proveedor asuma la responsabilidad de desarrollar este tipo de proceso del negocio no es una tarea fácil para los administradores a cargo debido a la especificación de sus propias necesidades y las respectivas actividades que van a ser realizadas por el proveedor,5 analizando los costos involucrados en las actividades a externalizar.2 Es común considerar a la reducción de costos como factor principal de contratación de un proveedor. Del caso Kodak se puede resaltar que el proceso de decisión para reducir costos comenzó por identificar los rubros en los que se estaba gastando y decidir quién puede realizar las mismas actividades, por lo menos con la misma calidad, sin incurrir en costos que no correspondieran rigurosamente a su actividad central. Este caso es un claro ejemplo de que los costos operativos internos pueden llegar a ser altos en relación a la contratación de un proveedor. 30 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Impacto de la inversión en outsourcing y el desempeño del desarrollador de software / José Luis Cantú Mata De acuerdo a la OCDE y EUROSTAT,6, la innovación se refiere a la introducción de un bien o servicio, ya sea nuevo o mejorado, en relación a sus características o al uso destinado. Las empresas se enfocan en su actividad principal con la finalidad de proporcionar su producto o servicio a sus clientes y el outsourcing se encarga de realizar sus otros procesos operativos.7 Ahora que la vida de un producto como novedad es cada vez más corta, el outsourcing permite disminuir el tiempo de salida al mercado de un producto.3 Desde este punto, el outsourcing es considerado un factor estratégico que permite a la empresa cliente lanzar nuevos productos o servicios al mercado debido a que la empresa está enfocada en desarrollar su actividad principal. Desempeño desarrollador de software El desempeño se refiere al comportamiento en el logro de los objetivos propuestos, y constituye la estrategia individual para alcanzarlos, centrándose en identificar las necesidades de capacitación y desarrollo, señalando las habilidades y destrezas de un individuo 9 con conocimientos especializados que involucran la mejora de la calidad del software.4 En este sentido, la actividad principal del proveedor representa el conjunto de habilidades y recursos aprovechados de la forma brinden valor agregado.9 Existen empresas que no piensan solamente en reducir costos operativos a través del outsourcing, sino que consideran contratar a un proveedor porque requieren de un bien o servicio de calidad que cumpla con sus necesidades y el proveedor, siendo el desarrollo de software su actividad principal, le permite ofrecerlo de acuerdo a la preparación del personal (diplomas, certificaciones, conocimiento de lenguajes de programación), en relación a la contratación de personal internamente. Entre algunas causas del por qué una empresa recurre al outsourcing son:10 a. La falta de mano de obra calificada. b. Reemplazar un mal servicio del personal. c. Recursos no disponibles internamente. d. Dificultad en administrar los procesos operativos. Entre algunos retos a los que se enfrentan las empresas de desarrollo de software es la contratación del capital humano, con las competencias que permitan desempeñar el proceso de desarrollo de software efectivamente: a. Experiencia, liderazgo, razonamiento lógico, y pensamiento creativo, entre otros.11 b. Toma de riesgos (por trabajo bajo presión) y las relaciones interpersonales.12 c. Identificar y resolver problemas complejos.13 MÉTODO Dado que en este trabajo no se lleva a cabo ningún análisis que relacione las variables en términos de causa y efecto, es decir que se desconoce la manera conceptual en que las variables se relacionan, teniendo acceso únicamente a parámetros que muestran la existencia de una relación antecedente - consecuencia, pero no a una del tipo causa efecto. Para explicar mejor esta afirmación, se puede Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 31 �Impacto de la inversión en outsourcing y el desempeño del desarrollador de software / José Luis Cantú Mata tomar un ejemplo que muestra la valoración empírica de una relación, se trata de la propuesta del cofundador de Intel, Gordon E. Moore, quien afirmó hace 50 años que cada año la cantidad de transistores en un circuito integrado se multiplicaría por dos. Esa afirmación provino de que esa fue la tasa de avance que se observó en los primeros años de producción de circuitos integrados y la extrapoló en una tendencia a la que se le llamó “Ley” de Moore. La relación mostrada no estaba fundamentada con algún reto conocido del mercado o meta establecida por las propias compañías. Llanamente se graficó el número de transistores de un circuito integrado contra el año en que fue producido y se observó la tendencia. La relación es empírica y no muestra alguna base con respecto a variables tecnológicas. Pronto la “ley” comenzó a mostrar variaciones y se realizaron algunos ajustes porque el tipo de circuitos integrados ha cambiado ya que no se han establecido funciones entre las variables tecnológicas y esa predicción. Aunque la relación empírica podría validarse con un buen número de casos, sus parámetros no se pueden utilizar de manera específica para interpretar las razones de ese avance o comportamiento en el futuro. Lo mismo ocurre en este trabajo, se tienen una tabla con las respuestas dadas a diferentes preguntas y se pueden establecer tantas hipótesis como combinaciones de variables pueda haber, de manera que se puedan calcular coeficientes mediante regresión, sin que tengan de por sí algún significado. De las combinaciones posibles se propusieron las siguientes hipótesis según las variables de la tabla I: H1: La administración de costos (X1) tiene impacto significativo en la inversión en outsourcing (Y1). H2: La innovación (X2) tiene impacto significativo en la inversión en outsourcing (Y1). H3: El liderazgo (X3) tiene impacto significativo en el desempeño del desarrollador de software (Y2). H4: La resolución de problemas (X4) tiene impacto significativo en el desempeño del desarrollador de software (Y2). H5: La experiencia (X5) tiene impacto significativo en el desempeño del desarrollador de software (Y2). H6: El desempeño del desarrollador de software (Y2) tiene impacto significativo en la inversión en outsourcing (Y1). En la presente investigación se abordó el enfoque cuantitativo con alcance exploratorio y el diseño es no experimental, transeccional, con recolección de los datos en un solo momento.14 El tamaño de la población fue determinado mediante la base de datos proporcionada por el Consejo de Software de Nuevo León (CSOFTMTY). Se aplicó un cuestionario que fue contestado por 32 empresas que corresponden: 31.25 % del sector industria, 9.375 % del sector comercio y 59.375 % del sector servicio. El género de los participantes corresponde a 90.63 % hombres y 9.37 mujeres, distribuidos por puesto de trabajo, donde los resultados son de 71.88 % directores de departamento de informática; 12.50 % subdirectores de tecnología; 6.25 % gerentes de sistemas; y 9.37 % líderes de proyecto. El instrumento de medida, está preparado para analizar el comportamiento de las organizaciones que están adquiriendo software administrativo a través del 32 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Impacto de la inversión en outsourcing y el desempeño del desarrollador de software / José Luis Cantú Mata Tabla I. Variables de estudio. Variables Definición Indicadores v 2 . El costo propuesto cumple con el presupuesto otorgado Es el proceso que permite a la contratación de servicios Administración planificar y controlar el costo informáticos. de costos X1 de un producto o servicio a v3. En caso de incrementar el costo adquirir del servicio, se ha otorgado un margen de error económico para concluir el proyecto Innovación X2 v4. La contratación del outsourcing Es la creación o mejora de un le permite lanzar nuevos productos producto o servicio o servicios al mercado con mayor frecuencia. Liderazgo X3 v 5 . El personal asignado tiene la habilidad para relacionarse con otros individualmente y en equipo. Es el individuo que posee un v . El personal tiene la determinación conjunto de habilidades que influye 6 e iniciativa para desarrollar en otros individuos para realizar una adecuadamente sus funciones. actividad v 7 . El personal toma los riesgos necesarios para cumplir adecuadamente con sus funciones. v8. El personal asignado demostró una visión a largo plazo para la usabilidad del producto final. Capacidad de solucionar las v9. El personal posee la habilidad para Resolución de dificultades que impiden cumplir resolver los problemas presentados problemas X4 durante el desarrollo del proyecto. con los objetivos propuestos v10. El criterio de decisión del personal en relación a la usabilidad del producto final fue el adecuado. Experiencia X5 v11. El personal demostró un adecuado manejo de las herramientas tecnológicas utilizadas para el desarrollo del proyecto. Conocimiento adquirido v12. El personal demostró un adecuado de acuerdo a la practica conocimiento para cumplir con los desarrollada objetivos propuestos. v13. El personal capacito adecuadamente al cliente para el uso del producto final. Inversión en Es la cantidad económica destinada v1. La inversión en outsourcing cumplió con sus expectativas outsourcing Y1 a adquirir productos o servicios v14. El personal asignado cumplió con Desempeño los objetivos de acuerdo al tiempo Cumplimiento de actividades desarrollador de estipulado. realizadas por un individuo software Y2 v15. El producto final fue entregado en el tiempo acordado. Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 33 �Impacto de la inversión en outsourcing y el desempeño del desarrollador de software / José Luis Cantú Mata servicio de un proveedor que su actividad principal es el desarrollo de software, bajo el criterio de la escala Likert, donde el encuestado califica cada ítem según su percepción en puntuaciones de 1 a 5 para la recolección de los datos. Se utilizó el método de análisis factorial exploratorio mediante el software SMART – PLS. Modelo estructural Para analizar la información se utilizó el software SMART-PLS empleando ecuaciones estructurales. Esta técnica permite separar las relaciones de las variables para cada conjunto de variables dependientes, empleando el uso de variables latentes. Este tipo de variables simplifica la información contenida en los indicadores así como la cantidad de datos a manejar. En el análisis, se parte de variables observables que pueden ser medidas en unidades y pueden ser objetivas o subjetivas. Se propone este modelo para analizar el efecto sobre las variables dependientes, predecir su valor y la influencia de las variables latentes. En la figura 1 se muestra el modelo estructural que realiza el análisis de las variables dependientes: inversión en outsourcing (Y1) y desempeño del desarrollador de software (Y2). La primer variable se relaciona con la administración de costos (X), la innovación (X2) y desempeño del desarrollador de software (Y1) y la segunda variable se relaciona con liderazgo (X3), resolución de problemas (X4) y experiencia (X5). Fig. 1. Modelo estructural. Fuente: Análisis de resultados con SMART-PLS. 34 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Impacto de la inversión en outsourcing y el desempeño del desarrollador de software / José Luis Cantú Mata RESULTADOS Para complementar el análisis multivariante se realizaron dos preguntas a los participantes: 1. ¿Con que frecuencia realiza reuniones de planeación sobre outsourcing de software? A. 1 vez cada 2 años. B. 1 vez al año. C. 2 veces al año. D. 3 veces al año. E. 4 veces o más al año. Se identificó que los resultados se concentran en: 1 vez cada dos años con el 9.375 %, 1 vez cada año con el 43.75 %, 2 veces al año tuvo el 31.25 %, 3 veces al año con el 0 %, y 4 veces o más al año tuvo el 15.625 %. 2. ¿Como impactó la inversión del outsourcing en relación al costo de la producción interna? A. Disminuyó drásticamente. B. disminuyó ligeramente. C. sin cambios. D. incrementó ligeramente. E. incrementó drásticamente. El 12.5 % mencionó que sus costos disminuyeron drásticamente, el 28.125 % sus costos diminuyeron ligeramente, el 6.25 % mencionó que no tuvo cambios, el 43.75 % mencionó que sus costos se incrementaron ligeramente, y por último el 9.375 % respondó que sus costos incrementaron drásticamente. Consecuentemente se realizó un análisis de Pearson para comprobar el grado de correlación entre la planeación y el impacto de la inversión en la contratación de outsourcing. El resultado es de -0.516 con significancia de 0.003. Este resultado indica que la falta de planificación de las empresas ocasionó mayor inversión en outsourcing, es decir, el incremento ocasionado es gasto que genera pérdidas económicas a la organización, por lo tanto, como podría esperarse, la falta de planificación de las actividades aumenta el costo para la empresa. A fin de demostrar la validez del modelo estructural, se realizan los siguientes análisis: i. Multicolinealidad. En las tablas II y III de colinealidad se muestran los valores correspondiente a cada una de las variables latentes en su respectivo análisis con la variable dependiente, el Factor de Inflación de la Varianza (FIV) muestra valores por debajo de 4 y el índice de tolerancia se encuentran en un nivel aceptable (los valores no son bajos, cerca de 0, y no son altos, no sobrepasan el valor de 1). Esto nos indica que no hay presencia de colinealidad entre las variables latentes. En la tabla IV “Criterios de calidad” se evalúa lo siguiente: i. Validez convergente. Se refiere a evaluar si un conjunto de indicadores miden realmente un constructo determinado y no están midiendo otro concepto Tabla II. Estadísticos de colinealidad Y1 Tolerancia FIV X1 0.941 1.065 X2 0.950 1.053 Y2 0.966 1.038 Fuente: Análisis de resultados con SPSS. Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 35 �Impacto de la inversión en outsourcing y el desempeño del desarrollador de software / José Luis Cantú Mata Tabla III. Estadísticos de colinealidad Y2 Tolerancia FIV X3 0.681 1.470 X4 0.484 2.065 X5 0.544 1.840 Fuente: Análisis de resultados con SPSS. Tabla IV. Criterios de calidad. AVE Confiabilidad compuesta Promedio cargas cruzadas X1 0.707 0.827 X2 1.000 X3 0.636 X4 R2 Alpha de Cronbach KMO - Sig. 0.116 0.601 0.500 – 0.014 1.000 -0.018 1.000 – 0.838 0.397 0.714 0.551 – 0.000 0.667 0.856 0.455 0.749 0.649 – 0.000 X5 0.683 0.866 0.401 0.768 0.665 – 0.000 Y1 1.000 1.000 0.086 0.757 1.000 – Y2 0.753 0.859 0.446 0.820 0.671 0.500 – 0.003 Fuente: Análisis de resultados con SMART-PLS. distinto.15 En primer lugar, la Varianza Extraída Media (AVE), es la variación promedio que una variable latente explica a las variables observables en relación a su teoría.16 Valores superiores a 0.5 son aceptables.17 Como se muestra en la tabla, todos los valores son superiores a 0.5, así mismo, se obtiene el promedio de la AVE, cuyo resultado es de 0.778. Por tanto, se cumple con la validez convergente.16-17 ii. Confiabilidad compuesta. Se refiere a la consistencia interna de una variable latente y no supone que los indicadores son fiables por el contrario los prioriza. Valores entre 0.6 y 0.7 son aceptables como límite inferior.17-18 El respectivo resultado, por variable, es superior a 0.8. iii. Validez discriminante. Se refiere a comprobar que un constructo mide un concepto distinto de otros constructos. Esta validez se realizó en dos partes, la primera parte consiste en el método Fornell – Larcker, el cual, compara el valor más alto de las correlaciones al cuadrado (0.617) con la AVE por variable, se puede comprobar que la AVE es superior. Por tanto, se procede a realizar la segunda parte, en donde, se obtiene el promedio por variable latente de las cargas cruzadas y se compara con los valores obtenidos de la confiabilidad compuesta. 15 Por variable latente, la confiabilidad compuesta es superior al promedio de las cargas cruzadas. iv. Se obtiene el resultado de R2 que corresponde a 0.757 para Y1 y 0.820 para la variable Y2. De acuerdo a Hair,17 valores superiores a 0.750 son denominados como “sustancial”. v. Alpha de Cronbach. Se refiere a la correlación interna o confiabilidad de un conjunto de indicadores observables para medir una variable que no es observable o medida directamente. En este caso, cada una de las variables propuestas X1, X3, X4, X5, Y2 han sido medidas con sus respectivos indicadores 36 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Impacto de la inversión en outsourcing y el desempeño del desarrollador de software / José Luis Cantú Mata y los resultados indican que son aceptables cumpliendo con el valor establecido de 0.6 como límite inferior según Hair.17 Por otro lado, las variables X2 y Y1 son medidas con un solo indicador y por esta razón tiene la puntuación más alta disponible (1.000). vi. Validez de contenido. Permite evaluar cada una de las variables latentes y comprobar su respectivo agrupamiento. El análisis se realiza en dos partes, la primera parte se realiza con la medida de adecuación muestral Kaiser-MeyerOlkin (KMO). Esta prueba indica si los factores analizados son candidatos a ser agrupados y conformar una variable.19 La segunda parte se realiza para definir si el análisis es apropiado utilizando la prueba de esfericidad de Bartlett. Esta prueba indica si es significativa mediante el p – valor (Sig.) del análisis realizado, comparando este resultado con el valor de significancia del nivel de confianza perteneciente al 95 % que corresponde a 0.05, basado en la suposición que la población es normal.19 Los valores son superiores a 0.500 de la prueba KMO e indica que la primera parte es aceptable, y la segunda parte con la prueba de esfericidad de Bartlett es significativa. La prueba se omitió para las variables X2 y Y1 debido a que son medidas con un indicador y por lo tanto, no suministran resultados. COMPROBACIÓN DE LAS HIPÓTESIS Para comprobar las hipótesis (Xi – Y) se utilizó el estadístico “t” para la prueba de una cola, el cual, tiene establecido como límite inferior 0.98 para un nivel de confianza del 95 %. 20 Este estadístico permite identificar cuáles son las variables de estudio significativas sobre las variables dependientes. De acuerdo a Anderson, 21 la forma de saber la representatividad de las variables latentes sobre la variable dependiente es comparar la “t” teórica (valor de 0.98) con el resultado de la “t” práctica. Se puede observar ambos estadísticos en la tabla Estadístico “t”, al realizar dicha comparación, se puede apreciar que el valor de la “t” práctica, en cada uno de los casos, es mayor que la “t” teórica. Por lo tanto, se acepta cada una de las hipótesis propuestas. Ver tabla V. DISCUSIÓN Con este estudio, se identificó que la correlación entre planeación e inversión es negativa, en medida que se realicen las reuniones de planeación para administrar la inversión del proyecto de outsourcing, no repercutirá en un incremento del costo en el bien o servicio. Por lo tanto, debido la baja cantidad de reuniones de planificación sobre outsourcing no se estipulan las propias necesidades de la empresa en relación al proyecto de outsourcing, además de no permitir analizar los costos involucrados en las respectivas actividades a realizar, coincidiendo con McIvor.2 Por otro lado, el modelo estructural permitió identificar lo siguiente en la variable inversión en outsourcing (Y1): la administración de costos (X1). Las empresas que han contratado el servicio no han presentado problemas de cancelación por incremento en costos, aunque han sufrido retrasos en la entrega de los objetivos propuestos, han culminado con el desarrollo del proyecto. Tiene relevancia predictiva alta por la capacidad de decisión de invertir o no de acuerdo Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 37 �Impacto de la inversión en outsourcing y el desempeño del desarrollador de software / José Luis Cantú Mata Tabla V. Estadístico “t”. Relación Estadístico Estadístico causal T (“t” T (“t” práctica) teórica) 1 Cola 0.98 Hipótesis Comentarios X1 -> Y1 0.697 16.825 H1: Se realizó la inversión con Aceptada el presupuesto necesario para la finalización del proyecto. X2 -> Y1 -0.372 5.909 H2: Las empresas se enfocan en Aceptada sus competencias centrales para desarrollar su producto o servicio, sin embargo, están fallando en la innovación de sus productos o servicios, ya que éstos no están disponibles a tiempo en el mercado. X3 -> Y2 0.417 6.094 H3: El personal demostró: tener Aceptada la capacidad de relacionase con el personal asignado de su cliente, tener determinación e iniciativa, además de tomar los riesgos necesarios para cumplir con sus funciones. X4 -> Y2 0.256 3.463 H4: El personal cumple con su Aceptada trabajo, pero con retraso. X5 -> Y2 0.408 5.477 H5: El personal demostró su Aceptada conocimiento al utilizar las herramientas tecnológicas y capacitar al cliente sobre el uso del producto final. Y2 -> Y1 -0.138 2.838 H6: El proveedor no está Aceptada cumpliendo a tiempo con los objetivos afectando la inversión de su cliente, lo cual lo obliga a distraerse de su actividad principal. Aunque esto constituye una ineficiencia, no ha afectado la finalización del proyecto. Fuente: Análisis de resultados con SMART-PLS. al presupuesto otorgado y su margen de error en caso de incremento económico; tiene relación negativa con innovación (X2) y relevancia predictiva alta. Las empresas contratan este tipo de servicio para que le permita enfocarse en su actividad principal, sin embargo, las empresas están fallando en la innovación de sus productos o servicios, estos no están siendo lanzados a tiempo al mercado por el incumplimiento de los objetivos propuestos, por lo tanto debe enfocarse al proyecto en lugar de enfocarse a su actividad principal; y, desempeño del desarrollador de software (Y2), el proveedor no está cumpliendo a tiempo con los objetivos y el 38 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Impacto de la inversión en outsourcing y el desempeño del desarrollador de software / José Luis Cantú Mata desarrollo de las actividades, está afectando la inversión de su cliente que pasa a transformarse en un gasto que genera pérdidas económicas. Tiene relevancia predictiva baja, coincidiendo con Balmelli,22 quienes han mencionado que los proyectos que no cumplen con el tiempo de entrega suelen tener mayor inversión en el proyecto. Esto ocasiona que el cliente no se enfoque a su actividad principal. Sin embargo, en este caso, esto no ha afectado la finalización del proyecto. Por otro lado, el desempeño del desarrollador de software (Y2) como variable dependiente fue explicada en un 82 % por sus respectivas variables. De acuerdo al análisis, se distingue la importancia que genera cada una de las competencias del desarrollador de software. El liderazgo (X3), en el presente estudio es considerada como sustancial, tiene relevancia predictiva alta, sin embargo, el personal del proveedor se integra adecuadamente con el personal cliente, lo cual, su determinación y toma de riesgos son apropiadas, sin embargo, no se comprenden los requerimientos y necesidades del cliente, probablemente esto se debe a la baja planificación y el no saber especificar sus necesidades informáticas; en la variable resolución de problemas (X4), el personal está cumpliendo con su trabajo, sin embargo, puede afectar en el cumplimiento a tiempo de los objetivos. Desde la perspectiva de Colomo,12 coincidimos teóricamente con la capacidad para identificar y resolver problemas complejos que el desarrollador de software debe tener, sin embargo, de acuerdo a nuestros hallazgos esta variable tiene relevancia predictiva media, probablemente este resultado es debido a que la resolución de problemas es una cualidad adquirida durante la preparación profesional y forma parte de la personalidad del desarrollador de software, es decir, ya está adaptada a su forma de trabajo al momento de comenzar a desarrollar sus habilidades en proyectos laborales. Por último, en el caso de la variable experiencia (X5) el proveedor cumple con el desarrollo de sus actividades, aunque no en el tiempo señalado. Desde la perspectiva de Gorla,23 la preocupación que tiene la empresa cliente sobre las habilidades, la capacidad y la experiencia del proveedor, ha sido demostrada. Tiene relevancia predictiva media. El proveedor asigna personal que no tiene la experiencia suficiente, el estudio comprueba que el personal no está actualizado en el uso de los lenguajes de programación utilizados para cumplir con el proyecto de desarrollo de software, no ha demostrado el conocimiento suficiente para cumplir con el tiempo de los objetivos propuestos y no proporcionó el curso de capacitación adecuadamente. CONCLUSIONES En el presente estudio se plantea un modelo estructural con dos variables dependientes, en la literatura no se encontró evidencia sobre el análisis de estas variables al mismo tiempo. Tampoco se encontró algún análisis del impacto de las variables desempeño del desarrollador de software e inversión de outsourcing. En este trabajo fue posible cuantificar la existencia de la relación, pero no es posible extraer la casusa - efecto, ya que no se deben tomar antecedentes por causas. De acuerdo al impacto de la inversión del outsourcing en relación al costo de producción interna, debido a la falta de planeación, las empresas presentaron incrementos de costo en sus proyectos, lo que inmediatamente se traduce en pérdidas. Aunque parecería obvio, se confirma que las reuniones de planeación deben realizarse durante toda la vigencia de los proyectos. También se confirma Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 39 �Impacto de la inversión en outsourcing y el desempeño del desarrollador de software / José Luis Cantú Mata que si el desempeño del desarrollador de software es de mala calidad, la inversión tiende a subir y se convierte en gasto. Por último, aunque el modelo cumple con los criterios de calidad mencionados, el análisis para cada variable dependiente ha sido hecho solamente con tres relaciones cada una y no permite establecer relaciones conceptuales porque se propusieron según la información disponible. Esta limitación no es exclusiva de este trabajo, sino que es propia de que se establecen hipótesis en busca de correlaciones estadísticas sin que se conozca la naturaleza de la relación entre ellas. El hecho de que algunas prácticas con afectación cuantificable, pero con consecuencias variables, obedece además a que no se consideraron interacciones entre variables como primera aproximación para relaciones empíricas. REFERENCIAS 1. Arora, A., Arunachalam, V. S., Asundi, J. and Fernandes, R., (1999). The Indian Software Services Industry. Research Policy, 30, 1267-1287. 2. McIvor, R. (2000) “A practical framework for understanding the outsourcing process”. Supply Chain Management: An International Journal, 5: 22 – 36. 3. Mierau A., Strategic Importance of Knowledge Process Outsourcing, Technical University of Kaiserslautern, Kaiseslautern, Germany 2007, pp. 4–17. 4. Abraham, K. y Taylor, S. K. (1993). Firms Use of Outside Contractors: Theory and Evidence. 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Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 41 �Proceso de automatización para el envío de información contable a un sistema SAP Sergio Alcaraz CoronaA, Joel Estrada GámezB Universidad Autónoma de Nuevo León CIDET, FIME Universidad Autónoma de Nuevo León, FIME, Maestría en Ingeniería con orientación en Tecnologías de Información, sergio.alcarazcrn@uanl.edu.mx A B RESUMEN En este trabajo, presentamos el diseño e implementación de un proceso de automatización para el envío de información contable entre bases de datos de una empresa comercial siguiendo una metodología de desarrollo de software profesional. El proceso de automatización propuesto es indispensable para la correcta facturación de clientes de la empresa comercial en tiempo y forma, así como evitar diversos problemas tales como pérdidas económicas, múltiples retrasos e inconsistencias en la información contable que se derivan de realizar el envío de esta información tan importante de forma manual. PALABRAS CLAVE Desarrollo de software, bases de datos, sistemas administrativos empresariales, SAP, facturación electrónica. ABSTRACT In this work, we present the design and development of a process to automate the transmission of billing information between database systems of a commercial enterprise. The proposed automated process is necessary for the correct billing of customer information on a timely manner and also to avoid further problems such as, economic losses as well as multiple information delays and inconsistencies all due to the current manual transmission of this sensitive information. KEYWORDS Software development, databases, enterprise management systems, SAP, electronic billing. INTRODUCCIÓN Antecedentes La informática es un área de las ciencias computacionales y tecnologías de información que está en constante evolución, en donde es posible encontrar una amplia gama de productos o servicios cuya funcionalidad se basa o depende de alguna forma de software. En particular, el software se ha convertido en un componente fundamental en una creciente lista de aplicaciones prácticas en 42 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Proceso de automatización para el envío de información contable.../ Sergio Alcaraz Corona, et al. diversos sectores productivos de cualquier país o región. Actualmente, existe una gran diversidad de aplicaciones de software construidas con una gran variedad de lenguajes de programación, estructuras, herramientas y ambientes de desarrollo, entre otros elementos. Por tanto, es muy común encontrar casos en donde una empresa u organización utilice un número considerable de aplicaciones o sistemas para diferentes propósitos o necesidades de información. A pesar de los grandes avances en materia de desarrollo del software, todavía es frecuente encontrar dentro de las organizaciones algunos sistemas que fueron desarrollados desde los años 80 y que continúan vigentes en la actualidad. Debido a las condiciones que existían en aquel entonces, dichos sistemas eran producidos en su totalidad por los pocos aunque grandes fabricantes de sistemas de información, lo cual a su vez generó una alta dependencia por parte de las organizaciones contratantes con los proveedores. Este tipo de sistemas son conocidos como sistemas legados (Legacy Systems) los cuales se caracterizan por estar creados con lenguajes llamados de tercera generación tales como Fortran, Cobol, Basic, Pascal, RPG, C, entre otros.1 Algunas otras de las características principales de los sistemas legados son:2 • Es un tipo de sistema principalmente dirigido a apoyar la parte operativa de una empresa por lo cual requiere estar disponible en todo momento por tratarse de una área crítica para una organización. • Suelen ser sistemas bastantes complejos y grandes, pudiendo llegar al orden de varios cientos de miles de líneas de código que contienen la mayoría o toda la lógica del negocio. • Su estructura es rígida y de tipo procedimental, es decir, todas las funciones están codificadas una seguida de otra en uno solo programa en lugar de distribuir cada una en diferentes subprogramas. • La documentación en este tipo de sistemas es escasa o nula lo cual en conjunto con los puntos anteriores dificulta las labores de mantenimiento, actualización, trazabilidad de funcionalidades, entre otras. Debido a lo anterior, las empresas han buscado otras alternativas con el fin de renovar sus sistemas de información y con ello hacer más eficiente la gestión de las diferentes funciones operativas y administrativas de la empresa. Una de estas medidas se ha enfocado en el traspaso gradual de cierta información relevante de los sistemas legados a plataformas tales como el sistema SAP (Systems, Applications, Products in Data Processing) en donde el procesamiento de la información pueda ser en general más eficiente.3 Básicamente, SAP es un sistema de gestión que permite a las empresas administrar sus recursos humanos, financieros, contables, productivos, logísticos, entre otros. Para lograr lo anterior, el sistema SAP está conformado por varios módulos que se encargan de soportar cada una de las áreas antes mencionadas. En términos generales, SAP se utiliza para gestionar todas las fases de los modelos de negocio pertenecientes a una corporación y debido a eso es también catalogado como un sistema ERP (Enterprise Resource Planning), es decir, un sistema de planificación de recursos empresariales que integra en un único sistema todos los procesos de negocio de una empresa.4 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 43 �Proceso de automatización para el envío de información contable.../ Sergio Alcaraz Corona, et al. Por otra parte, la informática también ha contribuido de manera importante en lo que se refiere a la automatización de procesos, con lo cual se busca mejorar la eficiencia de dichos procesos dentro de una empresa principalmente con el fin de satisfacer las expectativas de sus clientes. La automatización consiste en obtener información en o cercano a tiempo real de manera que este accesible para todo el personal involucrado. En general, la automatización de procesos es un mecanismo que, en varios casos, implica emplear un conjunto de técnicas de comunicación, computación y equipamiento, todo con el objetivo de aumentar la productividad y eficiencia de los procesos administrativos de rutina así como la actividad gerencial, mejorando el desempeño humano ante problemas complejos y dinámicos.5,6 Objetivo El objetivo de este trabajo es presentar el diseño e implementación de un proceso de automatización para el envío de información contable desde un sistema legado a un sistema SAP, en específico al módulo FI (Finanzas), el cual no solo se encarga de gestionar todos los procesos financieros y contables de una empresa sino que también es uno de los módulos más importantes del sistema SAP.7 Entre los diferentes tipos de movimientos que se pueden realizar en este módulo se encuentra el procesamiento de cuentas por pagar, cuentas por cobrar y la contabilización general de una empresa. El desarrollo de dicho proceso de automatización se realizó siguiendo una metodología de desarrollo de software empleada ampliamente en la industria como una secuencia ordenada de actividades cada una con su respectivo entregable. Justificación La organización para la cual se realiza este proyecto de automatización es Soriana la cual es una empresa mexicana de giro comercial que surgió en 1968 y actualmente está presente en 277 municipios a lo largo de los 32 estados de México. En el año 2014, la empresa OMONEL realizó un convenio con Soriana en el cual por medio de la tarjeta OMONEL, clientes terceros y empresas filiales de Soriana podrán realizar diversas compras. La problemática actual es que la información contable que fue facturada por la venta de bonos a clientes terceros y empresas filiales a través de dicho convenio no está siendo procesada de la manera correcta, además de no estar disponible en el momento que es requerida o bien la información presenta datos incorrectos o esta duplicada. El origen de esta problemática se debe a que la información de facturación de ventas y generación de notas de crédito se almacena en la base de datos del sistema legado. Dicha información debe ser enviada al módulo FI del SAP después de haber validado ciertos datos y generado la póliza contable correspondiente. En este caso, la información contable a procesar son Cuentas por Pagar (AP – Accounts Payable), Cuentas por Cobrar (AR – Accounts Receivable) y Contabilidad General (GL – General Ledger). Actualmente, el envío de esta información se debe hacer de forma manual, es decir, requiere de alguien que se encargue de realizar este traspaso diariamente mediante la ejecución de un programa que opera directamente en la base de datos del sistema legado para extraer la información, procesarla y enviarla a SAP. Por lo regular, lo anterior es una tarea que se lleva 44 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Proceso de automatización para el envío de información contable.../ Sergio Alcaraz Corona, et al. de una a dos horas para completarlo. La forma de envío manual presenta los siguientes inconvenientes. Por un lado, afecta al cliente en su línea de crédito para liberar su saldo y pueda seguir con la adquisición de vales electrónicos debido principalmente a que la información contable todavía no haya podido ser procesada o bien contenía errores. Actualmente, se cuenta con solo dos personas capacitadas para realizar el traspaso manual de esta información, teniendo que dejar sus actividades diarias y dedicar dos horas de su tiempo para esto. Adicionalmente, el área de finanzas no puede conciliar las cuentas bancarias por falta de esta información, generando problemas críticos en los cierres de mes y anuales. Por lo tanto, la automatización de esta tarea es de alta importancia para la empresa Soriana ya que con ello se podrá eliminar o al menos reducir significativamente los inconvenientes anteriores que vienen sucediendo desde Junio de 2014.8 Básicamente, con la automatización del traspaso de la información contable será posible tenerla disponible en tiempo y forma de manera que el área de Control de Ingresos pueda realizar el cobro diariamente de todos los clientes que participan en el convenio. De igual forma, los clientes también se verán beneficiados ya que podrán hacer comentarios o aclaraciones sobre la información facturada. En general, el procesamiento de esta información representa el 10% de la facturación total de la empresa que a diario realiza a nivel nacional. Por último, el alcance de este trabajo va enfocado al área contable de la empresa, sin embargo, su impacto y relevancia es global debido a que su ausencia genera grandes pérdidas e inconvenientes. METODOLOGÍA DE DESARROLLO En general, cualquier software comercial o empresarial debe construirse utilizando una metodología que permita crear al final un producto de utilidad y de la más alta calidad. En la actualidad, existe una gran variedad de metodologías de desarrollo de software, cada una con diferentes características, formas y mecanismos para producirlo. Sin embargo, para una implementación eficiente y confiable, se decidió emplear la metodología de desarrollo de software llamada Programación Extrema o también conocida como XP. Dicha metodología se eligió debido principalmente a su naturaleza ágil, iterativa, en donde el software se va construyendo en pequeños incrementos de corta duración como comúnmente sucede en este tipo de metodologías. Cada incremento produce una versión cada vez más completa del sistema hasta eventualmente terminarlo. Adicionalmente, es adecuada para proyectos cortos con pocos desarrolladores concentrados en un solo cliente, que en este caso es el Departamento de Control de Ingresos. Al igual que prácticamente todas las metodologías de desarrollo de software, la metodología XP consta de 4 fases o etapas principales de trabajo que son:9,10,11 Planificación, Diseño, Codificación y Pruebas. Planificación Como su nombre lo dice, esta etapa inicial de cualquier proyecto de desarrollo de software se enfoca en definir cada uno de los requerimientos tanto funcionales y no funcionales del sistema o aplicación solicitada. Es indispensable que Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 45 �Proceso de automatización para el envío de información contable.../ Sergio Alcaraz Corona, et al. cada requerimiento describa solamente una función específica, es decir, si un requerimiento abarca dos o más funciones entonces deberá dividirse en igual número de requerimientos. La definición de requerimientos anterior debe registrarse en un documento comúnmente llamado documento de especificación de requerimientos de software. Otra ventaja de utilizar la metodología XP es su flexibilidad para incorporar adecuaciones o ciertas modificaciones a los requerimientos durante el desarrollo.12 Por otra parte, en esta etapa también se realiza la planeación del proyecto con apoyo de un cronograma de actividades con sus respectivas fechas de inicio y terminación para un mejor control y administración de las actividades a realizar. El cronograma que se definió para este proyecto se muestra en la tabla I seguido de la lista de requerimientos. En general, en esta etapa se define el “que” deberá hacer el software. Tabla I. Cronograma de actividades. ETAPA Planificación Diseño Codificación Pruebas INICIO 13/06/2016 01/07/2016 02/09/2016 01/12/2016 FIN 30/06/2016 02/09/2016 01/12/2016 03/02/2017 Dentro de cada etapa se realizan ciertas actividades específicas que contribuyen a la implementación del proceso de automatización cuyas descripciones continúan en las siguientes secciones. La lista de requerimientos de un proyecto de desarrollo de software, casi por lo regular, se representan ya sea en una lista o bien de forma tabular, siendo esta última la que se muestra a continuación. Diseño Esta etapa tiene como objetivo elaborar el diseño de la estructura general del sistema o aplicación que sea capaz de realizar todas las funciones descritas en los requerimientos definidos en la etapa anterior. Es común que en esta etapa se utilicen ciertas herramientas o productos de software adicionales de apoyo en la definición del diseño del software a desarrollar. Por lo regular, un diseño se puede representar por algún tipo de modelo gráfico de la estructura del o de los componentes que se desarrollarán posteriormente. Por ejemplo, algunos diseños pueden incluir diagramas de flujo, diagramas de secuencia, diagramas de clases, algoritmos, entre otro tipo de representaciones gráficas que facilitan tanto la comprensión del funcionamiento lógico del software así como su implementación en la actividad de codificación. La metodología XP sugiere que los diseños sean simples y sencillos de modo que sean fáciles de entender e implementar en la etapa subsecuente de codificación. Al igual que en la etapa anterior, el diseño de la solución a implementar debe documentarse ya sea en el documento de requerimientos o bien en uno llamado documento de diseño. La figura 1 muestra el diagrama de flujo en donde se representan en forma de bloques las diferentes funcionalidades que se deberán ejecutar al llevar a cabo el proceso de automatización. Básicamente, el programa 1 46 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Proceso de automatización para el envío de información contable.../ Sergio Alcaraz Corona, et al. Identificación del R-01 Recopilar información a contabilizar requerimiento: Característica: Tomar de la base de datos origen, la información necesaria para la contabilización de facturas. Descripción: A través de un programa extraer información de la base de datos origen de facturación para la generación de pólizas contables. Identificación del R-02 Generación de póliza contable Cuentas por Cobrar (AR) requerimiento: Característica: La póliza generada contiene la misma estructura de SAP para su inserción y contabilización. La póliza debe ser enviada a través de la Interface de legados a SAP. Descripción: Esta póliza debe contener información de la base de datos origen de facturación generada por la adquisición de vales electrónicos. Esta póliza debe identificarse con Serie “A” Identificación del R-02.1 Generación de póliza de bonificación Cuentas por Cobrar requerimiento: (AR) Característica: La póliza generada contiene la misma estructura de SAP para su inserción y contabilización. La póliza debe ser enviada a través de la Interface de legados a SAP. Descripción: Esta póliza debe contener información de la base de datos origen de facturación para la generación de pólizas que bonificaran importes al cliente. Esta póliza debe identificarse con Serie “B” Identificación del R-03 Generación de póliza contable Cuentas por Pagar (AP) requerimiento: Característica: La póliza generada contiene la misma estructura de SAP para su inserción y contabilización. La póliza debe ser enviada a través de la Interface de legados a SAP. Descripción: Esta póliza debe contener información de la base de datos origen de facturación generada por la bonificación de importes. Identificación del R-04 Generación de póliza contable Contabilización General requerimiento: (GL) Característica: La póliza generada contiene la misma estructura de SAP para su inserción y contabilización. La póliza debe ser enviada a través de la Interface de legados a SAP. Descripción: Esta póliza debe contener información de los ingresos y egresos diarios. Identificación del R-05 Procesamiento de AR pólizas con error requerimiento: Característica: El proceso debe actualizar las cuentas en las pólizas que se generan erróneas desde el origen. El proceso debe hacer uso del programa de reprocesos de la Interface a SAP. Descripción: El proceso actualizará cuentas e insertará registros de bases de impuestos, con base al número de procesamiento con el que se generaron. Identificación del R-06 Procesamiento de AP pólizas con error requerimiento: Característica: El proceso debe actualizar las cuentas en las pólizas que se generan erróneas desde el origen. El proceso debe hacer uso del programa de reprocesos de la Interface a SAP. Descripción: El proceso actualizará cuentas e insertará registros de bases de impuestos, con base al número de procesamiento con el que se generaron. Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 47 �Proceso de automatización para el envío de información contable.../ Sergio Alcaraz Corona, et al. se encargará de extraer la información, procesar los datos para generar las pólizas y finalmente enviarlas a SAP. Al llegar a SAP, la información es verificada, en caso de contener datos incorrectos, el programa 2 realizará la actualización y ejecutará un reproceso por medio de la base de datos de la interface. Cabe mencionar que la interface es otro componente de SAP y se utiliza principalmente para realizar los ajustes de las cuentas contables que presenten errores de manera que sus pólizas puedan ser reprocesadas. En términos generales, esta etapa define el “como” el software deberá trabajar. Fig. 1. Diagrama general de flujo. Codificación Una vez que se tienen documentados tanto los requerimientos como el diseño, se procede con la implementación del sistema empleando uno o más lenguajes de programación, herramientas y ambientes de desarrollo, entre otros elementos. 48 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Proceso de automatización para el envío de información contable.../ Sergio Alcaraz Corona, et al. Dado que el proceso que se busca automatizar, implica enviar datos de una base de datos a otra, se presenta una descripción del sistema de administración de bases de datos así como el lenguaje de programación a utilizar en este trabajo. En primer lugar, se va a estar trabajando con Microsoft SQL Server, el cual es un sistema de administración y análisis de bases de datos relacionales.13 En particular, el término SQL (Structured Query Language) representa un lenguaje estándar de consulta con el cual se puede tanto obtener como actualizar cualquier dato o conjunto de datos en bases de datos relacionales.14,15 Adicionalmente, el lenguaje SQL contiene una variedad de comandos que permiten seleccionar, insertar, actualizar o bien eliminar datos. Por tanto, el lenguaje de programación seleccionado es SQL. Al utilizar un sistema de administración de bases de datos como Microsoft SQL Server, no solamente es posible ejecutar los comandos anteriores de forma individual, sino que también es posible crear programas en lenguaje SQL conformados por dos o más comandos o sentencias comúnmente conocidos con el nombre de Stored Procedures (SP) o bien como procedimientos almacenados en una base de datos. Por lo tanto, un procedimiento almacenado o SP se define como un programa que contiene varias sentencias o comandos en lenguaje SQL capaz de realizar diversas funciones o actividades sobre algún conjunto de datos, en este caso, los datos para la facturación. Como se mencionó en la parte de la justificación, actualmente existen dos programas que deben ser ejecutados necesariamente por alguien para el procesamiento y envío de la información contable desde la base de datos del sistema legado hacia la base de datos de SAP diariamente. Como parte del proceso de automatización, se realizaron adecuaciones a estos programas para que, entre otras cosas, se puedan ejecutar de forma automática, es decir, sin la intervención de nadie. En particular, la adecuación más importante consistió en implementar los dos programas anteriores en forma de procedimiento almacenado o SP. Por lo cual, la ejecución automática de los nuevos procedimientos almacenados (SP1 y SP2) se dividió en dos tareas principales. Por un lado, la tarea 1 que por medio del SP1 se encarga de enviar toda la información contable (AR, AP y GL) del sistema legado a SAP y, por otro lado, la tarea 2 que hace uso del SP2 para realizar todos los reprocesos de las pólizas AP y AR que hayan presentado errores para que sean corregidos y posteriormente reenviados a SAP. Por lo tanto, la ejecución de las tareas anteriores quedó de la siguiente manera: Tarea 1: SAP Traspaso de Pólizas OMONEL Frecuencia: Diaria Horario: 00:30 horas. Base de datos origen en el sistema legado Tarea 2: SAP Procesa Pólizas AP – AR OMONEL Frecuencia: Diaria Horario: 01:00 horas. Base de datos de la Interface en SAP Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 49 �Proceso de automatización para el envío de información contable.../ Sergio Alcaraz Corona, et al. En particular, el Departamento de Soporte Técnico es el responsable de programar las tareas anteriores en el agente de SQL que está instalado en el servidor en la sección denominada “Jobs”, es decir, en dicha sección se define el nombre de la tarea para lo cual se debe también definir la base de datos, el programa, la frecuencia y hora en la que deberá ejecutarse. Una vez automatizadas las tareas anteriores, el Departamento de Operaciones se encargará de monitorear diariamente (24 horas x 7 días) y con ello asegurar su buen funcionamiento de estas dos tareas que en conjunto forman el proceso de automatización. La figura 2 muestra todo el flujo de información de interés en este proyecto. En particular, el flujo de información inicia en la base de datos del sistema legado que es en donde se captura la información contable. El proceso de automatización ejecuta el SP1 que se encarga de generar el tipo de póliza contable (AP, AR o GL) para su envío al módulo FI de SAP. Como se mencionó en la sección del diseño, cuando la información llega a SAP, ésta es validada y en caso de que contenga errores, el SP2 ejecutará un reproceso por medio de la base de datos de la interface (DB Interface) en donde se corregirán todos los errores para su posterior envío a SAP. Por último, la etapa de pruebas se describe a detalle en la siguiente sección de los resultados. Fig. 2. Diagrama de procesos. RESULTADOS Normalmente, en cualquier proyecto de desarrollo de software profesional existen diferentes tipos de pruebas que se deben aplicar para así poder entregar un producto final que funcione correctamente y de acuerdo a las expectativas del cliente10,11. Por tanto, la realización de pruebas es una de las actividades más importantes de cualquier metodología de desarrollo de software profesional. Sin embargo, por cuestiones de espacio, solo se describe un caso de prueba con el cual se pueda demostrar el buen funcionamiento de todo el proceso de automatización. 50 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Proceso de automatización para el envío de información contable.../ Sergio Alcaraz Corona, et al. Descripción de la prueba La prueba consiste en evaluar el desempeño y los resultados obtenidos después de que el proceso de automatización realiza la funcionalidad correspondiente a los requerimientos definidos en la etapa de planificación. El proceso comienza con la ejecución de la tarea 1, descrita en la sección anterior, en donde el SP1 se encarga de extraer la información necesaria para la generación de la estructura de las pólizas, así como el llenado de tablas para cada uno de los módulos de Cuentas por Pagar (AP), Cuentas por Cobrar (AR) y Contabilidad General (GL) para su envío a SAP. Como se mencionó con anterioridad, se necesitan al menos dos personas que se encarguen de realizar diariamente este proceso de forma manual el cual toma aproximadamente dos horas en completarse. Con el proceso de automatización, la tarea 1 tomó en promedio 14 minutos para enviar un total de 180 pólizas observadas para este caso de prueba en particular. Evidentemente, el tiempo anterior puede variar dependiendo de la cantidad de información que se deba procesar en cierto día siendo regularmente alrededor de 190 pólizas diarias que requieren enviarse. Sin embargo, puede haber días en donde se envíen hasta 270 pólizas en un tiempo máximo estimado de 20 minutos. Por lo tanto, se puede apreciar una reducción en el tiempo de envío de dos horas a un rango de 15 a 20 minutos sin la necesidad de asignar a alguien para ello. Una vez en SAP, se verifica el contenido de la información de las pólizas y con esto fue posible comprobar el buen funcionamiento de los requerimientos R01 al R04. Por otro lado, las pólizas de tipo AR y AP son las que normalmente presentan errores o inconsistencias en los datos que contienen. La figura 3 muestra una vista desde la base de datos de SAP (DB Interface) de una póliza de tipo AR que contiene varios errores. La figura 3 muestra el desglose de la póliza B-53076 (campo Ref) en donde los campos con información incorrecta se muestran dentro de los recuadros. Fig. 3. Ejemplo de una póliza con errores. Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 51 �Proceso de automatización para el envío de información contable.../ Sergio Alcaraz Corona, et al. Por un lado, esta póliza no cuenta con indicador de impuestos para la cuenta 6906000002 (Cta_Mayor), es decir, el campo Ind_Imp esta vacío. Por otra parte, en la parte inferior de la figura se muestra la respuesta de SAP acerca del estado de esta póliza: El centro 5801 no existe. Actualmente, una póliza con este tipo de errores tarda aproximadamente 10 minutos en corregirse y reenviarse a SAP debido a que comúnmente se necesita modificar varios datos tales como el importe, número de cuenta, e incluso existen casos en donde además se necesita agregar alguna línea con cuentas e indicadores de impuestos específicos. Considerando que de las 190 pólizas que normalmente se envían diariamente, en promedio 60 presentan errores entonces el tiempo total para corregir todos esos casos es de al menos 10 horas lo cual ocasiona una serie de retrasos e inconvenientes tanto para la empresa como para los clientes. Con la inclusión del proceso de automatización, en específico la tarea 2 que se encarga de ejecutar el SP2 para reprocesar las pólizas que presenten errores ahora todos esos casos podrán ser corregidos y reenviados a SAP en tan solo 1 minuto aproximadamente (42 segundos para la presente prueba) mientras que el tiempo máximo registrado es de alrededor de 3 minutos. Al igual que con el tiempo de envío, lo anterior representa un cambio significativo en el tiempo requerido para corregir pólizas incorrectas, pasando de 10 minutos al orden de unos cuantos segundos por póliza en promedio. La figura 4 muestra los cambios necesarios que el SP2 realizó a esta póliza para su correcto procesamiento vistos desde la base de datos de SAP. Entre los cambios, se observa que la póliza ahora cuenta con el indicador de impuestos “A4” para la cuenta 6906000002 y la base de impuestos contiene un importe de $0.00. En general, lo más importante es el mensaje que aparece al final de la figura en donde se confirma la validez de la póliza de acuerdo a las reglas en SAP. Para el caso de pólizas tipo AP con errores, el proceso de corrección es el mismo y los tiempos de respuesta son similares. Por tanto, con el caso de prueba Fig. 4. Póliza corregida y validada en base de datos de SAP. 52 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Proceso de automatización para el envío de información contable.../ Sergio Alcaraz Corona, et al. presentado queda demostrado el correcto funcionamiento del proceso en base a los requerimientos R05 y R06. Por último, en la figura 5 se muestra la póliza correcta desde una de las ventanas del módulo FI de SAP. Fig. 5. Póliza corregida vista desde el módulo FI de SAP. CONCLUSIONES En este trabajo hemos presentado el diseño e implementación de un proceso de automatización para el envío de información contable entre dos bases de datos de sistemas administrativos pertenecientes a una empresa comercial siguiendo una metodología de desarrollo de software profesional. En específico, el uso de la metodología XP permitió construir el proceso de automatización como una secuencia ordenada de actividades cada una con sus respectivos objetivos, alcance y entregables. Adicionalmente, seguir dicha metodología sobre otras y adaptarla al contexto mostrado no fue una tarea trivial, sin embargo, hizo posible que se alcanzaran los objetivos y se obtuvieran los resultados esperados en el tiempo programado. De acuerdo a los resultados de las pruebas realizadas al proceso se pudo comprobar por un lado su buen funcionamiento en base a los requerimientos establecidos en relación al envío de la información contable hacia el sistema SAP, así como el reproceso de pólizas incorrectas. Por otro lado, fue posible también constatar los diversos beneficios que ofrecen este tipo de desarrollos tecnológicos para mejorar la operatividad dentro de una empresa u organización. En particular, los resultados muestran una mejora significativa en los tiempos de envío y de reproceso de las pólizas ya sin la necesidad de que nadie intervenga para realizar estas funciones. Por último, el trabajo desarrollado en este proyecto ya se encuentra oficialmente en operación, lo cual beneficia a varias áreas de la empresa, así como a los clientes al contar ellos con información contable correcta en mucho menor tiempo. Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 53 �Proceso de automatización para el envío de información contable.../ Sergio Alcaraz Corona, et al. REFERENCIAS 1. Oz, E. (2008). Administración de los sistemas de información. 5ª. Edición, Thomson, México, ISBN 970-686-776-7. 2. Rojas, N. J. (2015). Conviviendo con sistemas legados. Bogotá, Colombia: Paradigma revista electronica en construcción de software. 3. SAP. (2017). www.sap.com. Obtenido de www.sap.com: https://www.sap. com/corporate/en/company.html 4. González, D. (08 de 06 de 2016). http://aprendesap.com. Obtenido de http:// aprendesap.com: http://aprendesap.com/blog/modulos-de-sap-erp-mm-sd-fipp-pm/ 5. Tesoro, J. y. (1993). Automatización administrativa y desempeño gerencial. 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Puente Córdova, Edgar Reyes Melo, Beatriz López Walle UANL, CIIDIT, FIME jesus.puentecr@uanl.edu.mx RESUMEN El polivinil butiral (PVB) es un polímero que debido a sus propiedades reológicas, ópticas y de adherencia, se utiliza como elemento clave en la fabricación de vidrio laminado. Sin embargo, sus propiedades eléctricas también lo posicionan como un candidato importante para aplicaciones en las áreas de la ingeniería eléctrica, electrónica y/o mecatrónica. El carácter covalente y macromolecular de la estructura del PVB, le confiere una movilidad restringida a sus portadores de carga eléctrica. En este trabajo, a través de mediciones experimentales de I(t) a temperatura y voltaje constantes, se caracterizaron los mecanismos de conducción eléctrica presentes en una película de PVB, para lo cual se describieron y utilizaron los modelos físicos necesarios pertinentes, que describen el movimiento de los portadores de carga eléctrica en la matriz polimérica. Estos resultados, son fundamentales para la optimización de la utilización del PVB como “electret”, material dieléctrico dotado de una carga eléctrica o momento dipolar “cuasi” permanente. PALABRAS CLAVE Polímero, polivinil butiral, dieléctricos, conducción eléctrica. ABSTRACT Polyvinyl butyral (PVB) is a polymer which, due to its rheological, optical and adhesion properties, is used as a key element in the manufacture of laminated glass. However, its electrical properties also position it as an important candidate for applications in the areas of electrical, electronics and mechatronics engineering. The covalent and macromolecular character of the structure of the PVB, confers a restricted mobility to its carriers of electric charge. In this work, the electrical conduction mechanisms present in a PVB film were characterized by experimental measurements of I(t) at constant temperature and voltage, for which the relevant necessary physical models were described and used, describing the motion of the electric charge carriers in the polymer matrix. These results are fundamental for the optimization of the use of PVB as “electret”, a dielectric material with a quasi-permanent electric charge. KEYWORDS Polymer, polyvinyl butyral, dielectrics, electrical conduction. Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 55 �Estudio de los mecanismos de conducción eléctrica en películas delgadas de PVB / Jesús G. Puente Córdova, et al. INTRODUCCIÓN El polivinil butiral o PVB es un polímero sintetizado a partir de la reacción del alcohol de polivinilo con butiraldehído, y la estructura resultante de su unidad repetitiva se esquematiza en la figura 1a. La diferencia, tanto en el tamaño como en la configuración electrónica de los átomos que conforman al PVB, inducen una distribución espacial asimétrica de sus portadores de carga eléctrica, de tal manera que a cada uno de los grupos químicos de las cadenas poliméricas se les asocia un dipolo eléctrico. La movilidad de estos grupos químicos (dipolos), por efecto de un estímulo aplicado, es de gran ayuda para la caracterización de la estructura polimérica. Por ejemplo, la aplicación de una radiación infrarroja produce desplazamientos oscilatorios específicos para cada tipo de grupo químico. La figura 1b muestra el espectro de infrarrojo (FTIR) obtenido para una muestra de PVB, en los que se identifican para cada grupo químico, los diferentes modos de vibración producidos. a) b) Fig. 1. a) Esquema de la unidad repetitiva del PVB y b) su espectro FTIR. De lo anterior, es evidente que, la aplicación de un campo eléctrico constante, o variable, pero de menor frecuencia que la radiación IR, produce desplazamientos de los portadores de carga eléctrica (electrones, dipolos, cationes, aniones, huecos, 56 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Estudio de los mecanismos de conducción eléctrica en películas delgadas de PVB / Jesús G. Puente Córdova, et al. etc.), los cuales se manifiestan a través de corrientes eléctricas. En consecuencia, en una curva experimental I(t), obtenida a voltaje y temperatura constantes, deben estar registradas las contribuciones individuales de cada uno de los desplazamientos de los portadores de carga eléctrica de la muestra. En este trabajo, se obtuvieron y analizaron curvas isotérmicas I(t) a diferentes voltajes constantes, con la finalidad de identificar los mecanismos de conducción eléctrica que definen el comportamiento eléctrico del PVB. Se busca con este estudio, contribuir a la optimización de las películas delgadas de PVB, para su utilización como material aislante y/o como dieléctrico. Como aislante eléctrico, su función es impedir el paso de corriente eléctrica entre materiales conductores. Como dieléctrico, debe realizar la función de almacenar carga eléctrica, para lo cual es necesario caracterizar los fenómenos de polarización eléctrica y el de carga de espacio. En este sentido, los trabajos de investigación1-5 son escasos para el PVB, quedando muchas interrogantes aún por resolver, principalmente, en lo que respecta al efecto de la carga de espacio sobre el desempeño del PVB, ya sea como aislante o como dieléctrico. Como estrategia de estudio, en este trabajo se agruparon los mecanismos de conducción eléctrica que se pueden presentar en los polímeros, en dos grupos. El primero de ellos, corresponde a corrientes eléctricas que son función de la inyección de electrones en el polímero a través de la interfaz polímero-electrodo. El segundo grupo, corresponde a corrientes eléctricas asociadas a los movimientos de los portadores de carga eléctrica que se encuentran al interior o en el volumen de la muestra. Entre estos portadores de carga eléctrica, se encuentran principalmente los diferentes tipos de grupos químicos del PVB, representados cada uno de ellos por su momento dipolar eléctrico (ver figura 1), y también se encuentran los aditivos, impurezas y posibles productos de degradación presentes en la muestra. Aunado a lo anterior, se deben tomar en cuenta también, a los electrones atrapados en la muestra, los cuales previamente debieron haber sido inyectados a través de la interfaz electrodo-polímero. Los mecanismos de conducción controlados por el volumen pueden tener varios orígenes. En este sentido, la orientación de dipolos eléctricos (permanentes o inducidos) por efecto del campo eléctrico aplicado produce una corriente eléctrica que se puede medir experimentalmente. Paralelo a esto, cuando se dan las condiciones necesarias, la inyección de electrones también puede ser evaluada a través de una corriente eléctrica. Posterior a la inyección de electrones, estos pueden ser atrapados de dos maneras, produciéndose una acumulación de carga eléctrica en la muestra (carga de espacio). El primer tipo de atrapamiento se identifica como de tipo físico o trampas superficiales, y corresponden a cambios de los estados conformacionales del polímero, la energía asociada a este mecanismo de atrapamiento es de alrededor de 0.15 eV.6,7 El segundo mecanismo de atrapamiento se identifica como de tipo químico o trampas profundas, y se relaciona con la formación de radicales libres, entrecruzamiento químico, y/o ruptura de enlaces covalentes; la energía asociada a estas trampas se ha reportado como >1 eV. En la siguiente sección, se describen los modelos físicos que definen a los diferentes mecanismos de conducción posibles que puede presentar el PVB. Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 57 �Estudio de los mecanismos de conducción eléctrica en películas delgadas de PVB / Jesús G. Puente Córdova, et al. MECANISMOS DE CONDUCCIÓN ELÉCTRICA EN POLÍMEROS Un polímero libre de imperfecciones e impurezas, no tiene electrones libres que puedan manifestar una corriente electrónica. Sin embargo, si puede manifestar corrientes eléctricas del orden de los pico-amperes, la cual es función de la estructura, la temperatura y del campo aplicado. De acuerdo con la teoría de bandas energéticas,6,8 los polímeros tienen una energía de banda prohibida (Eg) superior a los 5 eV, pero no explica el origen de las corrientes eléctricas producidas. Por lo tanto, para describir los mecanismos de conducción de los polímeros, se deben tomar en cuenta, además de la estructura atómica, también el tipo y la densidad de trampas presentes. En este sentido, varios autores han modificado la teoría de bandas energéticas para adaptarla al estudio del comportamiento eléctrico de los polímeros.8-10 La teoría de bandas energéticas, establece que para una red cristalina de material aislante o semiconductor, el campo eléctrico producido por los electrones de átomos vecinos modifica los niveles energéticos de los electrones de los átomos que constituyen sus alrededores, en acorde con el principio de exclusión de Pauli, lo que produce niveles discretos de energía muy próximos pero diferentes, dando origen a bandas de energía, y las separaciones entre dichas bandas corresponden a zonas o bandas prohibidas.6 Como se mencionó anteriormente, esta teoría no predice de manera satisfactoria el comportamiento eléctrico de los polímeros, entre otras razones, porque los polímeros no pueden cristalizar en un 100%, existiendo casos también en que los polímeros son amorfos. Consecuencia de este estado amorfo, las fronteras entre la banda de valencia, la banda prohibida y la banda de conducción no están perfectamente definidas (ver figura 2), y se han determinado experimentalmente “estados energéticos” que corresponden a zonas dentro de lo que se supone es una banda prohibida. Estos “estados energéticos”, que pueden estar ocupados o vacíos por portadores de carga eléctrica (electrones o huecos), se identifican como “estados localizados” porque son energéticamente distintos de sus vecinos más cercanos, y también se les conoce con el nombre de estados de Anderson, en honor a P. W. Anderson, quien fue el primero en sugerir que la “localización de electrones” es posible en un potencial no periódico o amorfo.9 Estos estados localizados corresponden a las “trampas” anteriormente mencionadas, y corresponden a pozos de energía potencial, que como se mencionó anteriormente pueden ser de naturaleza física o química. En la figura 2 se esquematizan estos pozos de potencial U(x) para un sistema cristalino (potencial periódico) y uno amorfo (potencial no periódico), y a efecto Fig. 2. Esquema de bandas energéticas en materiales poliméricos. 58 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Estudio de los mecanismos de conducción eléctrica en películas delgadas de PVB / Jesús G. Puente Córdova, et al. de comparación se muestran también las correspondientes bandas energéticas para un sistema cristalino y para un sistema amorfo, en este último se identifica una distribución de estados energéticos localizados. Fig. 3. Esquema de mecanismos de conducción en materiales poliméricos. La movilidad de los portadores de carga eléctrica se restringe de manera importante cuando son atrapados, o dicho de otra manera cuando ocupan los estados energéticos localizados. La energía asociada al atrapamiento de portadores de carga eléctrica depende además de la temperatura y del campo eléctrico, también de la profundidad energética de las trampas respecto al nivel de Fermi, razón por la cual se clasifican, como “trampas superficiales” con energía de 0.10.5 eV y de naturaleza física o como “trampas profundas” con energía mayor a 1 eV y de naturaleza química.11,12 Tomando en cuenta lo anterior, en la figura 3 se muestra un esquema que enlista a los modelos físicos que son utilizados para describir los mecanismos de conducción en polímeros. Para la utilización de estos modelos, es importante definir previamente, tanto la geometría de la muestra bajo estudio, como el protocolo utilizado para obtener las curvas experimentales de corriente. En este trabajo, la muestra de PVB utilizada tiene forma de película con un espesor x menor a 100 micrómetros, y debe estar colocada entre dos electrodos metálicos planos y paralelos. Tomando en cuenta lo anterior, la figura 4a, es un esquema que representa a las bandas energéticas del electrodo y del polímero, sin aplicación de campo eléctrico, la diferencia entre estas bandas, es una barrera de energía ϕ0, que a lo largo del espesor de la muestra es constante. Esta barrera ϕ0, es la que deben superar los portadores de carga eléctrica para ser inyectados al interior del polímero. Cuando se aplica un campo eléctrico uniforme, E, al polímero, la barrera de potencial de la figura 4a, cambia de forma a una barrera de potencial triangular, la cual está asociada a la energía potencial del electrón (-qEx) que todavía no es inyectado al polímero, ver la figura 4b. Una vez que un electrón es inyectado, se crea un hueco (carga eléctrica positiva) en el electrodo, y la fuerza de tipo Coulomb entre esta carga positiva y la carga negativa del electrón, produce una “fuerza imagen” que genera una diferencia de potencial, V(x), ver figura 4c. De lo anterior se deduce que, la aplicación del campo eléctrico produce una reducción de la barrera de potencial, ver figura 4d, que es el resultado de la superposición de los efectos de las figuras 4b y 4c. Además de reducir la barrera de potencial, el campo eléctrico Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 59 �Estudio de los mecanismos de conducción eléctrica en películas delgadas de PVB / Jesús G. Puente Córdova, et al. aplicado, también orienta los dipolos permanentes de la muestra. Paralelo a esto, los portadores de carga eléctrica (electrones) que ya han sido inyectados, reducen su movilidad por efecto de las trampas superficiales y profundas de la muestra, de tal manera, que los diferentes mecanismos de conducción que se pueden presentar en la película polimérica no dependen solamente del campo eléctrico aplicado, sino también de otros factores como lo son la temperatura, la naturaleza del polímero (tipos de trampas) y del tipo de electrodo.10,13 Fig. 4. Barrera de potencial de la interfaz entre electrodo (metal) y polímero. La modificación de la barrera energética, ϕ0, es un elemento clave para el desarrollo de los modelos de conducción eléctrica identificados en la figura 3, y en lo que sigue se describen en mayor detalle cada uno de estos modelos. Modelo de Schottky En este modelo, se considera que el abatimiento de la barrera de potencial es producto del campo eléctrico aplicado, y la figura 5 es un esquema que representa la manera en como un electrón supera dicha barrera para ser inyectado al polímero. Fig. 5. Esquema del mecanismo de conducción Schottky. A partir de las ecuaciones que definen los gráficos de las figuras 4 y 5, se deduce una expresión matemática (ecuación 1) que define la densidad de corriente J, para este mecanismo de conducción eléctrica, es importante mencionar que 60 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Estudio de los mecanismos de conducción eléctrica en películas delgadas de PVB / Jesús G. Puente Córdova, et al. se consideró como material modelo de estudio, a una película polimérica ideal, libre de trampas superficiales y profundas en su interior. (1) Donde T es la temperatura absoluta, kB es la constante de Boltzmann, y A* es la constante de Richardson, que se calcula mediante la ecuación 2, donde h es la constante de Planck, y para el caso de un electrón, con carga q y masa m, A* tiene un valor de 120 A/cm2K2.14 (2) Y βS es la constante de Schottky dada por la ecuación 3: (3) Donde εr es la permitividad dieléctrica relativa del polímero y ε0 representa la permitividad dieléctrica del vacío. La ecuación 1 muestra que la densidad de corriente depende de la temperatura y de la naturaleza del electrodo (ϕ0, barrera de potencial). Si a partir de los datos experimentales, se grafica el logaritmo natural de la densidad de corriente, contra la raíz cuadrada del campo eléctrico externo, y se obtiene una línea recta, puede decirse que la inyección de electrones puede ser descrita por el modelo de Schottky, la pendiente de dicha línea es igual a βS/kBT. Modelo de Fowler-Nordheim Aplicando un campo eléctrico (~109 V/m) a la muestra, aún y que la barrera de potencial disminuya, y si el electrón no puede superarla, existe la posibilidad de que debido a la dualidad onda-partícula del electrón, éste puede llegar a atravesar la barrera. Este fenómeno ondulatorio del electrón, también se conoce como “efecto túnel”.15 La figura 6 muestra un esquema cualitativo del efecto túnel. Fig. 6. Esquema del mecanismo de conducción por efecto túnel. Tomando en cuenta el carácter cuántico del electrón, la expresión matemática que describe la densidad de corriente es independiente de la temperatura, para lo cual también fue necesario asumir una barrera de potencial triangular, definida por la energía potencial del electrón.16 La expresión matemática obtenida queda definida por la ecuación 4: Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 61 �Estudio de los mecanismos de conducción eléctrica en películas delgadas de PVB / Jesús G. Puente Córdova, et al. (4) Sin embargo, para que se dé el fenómeno de tunelamiento entre dos electrodos metálicos con un material polimérico intermedio, la distancia entre ellos debe ser menor a 10 nm.17 Es simple identificar este mecanismo a partir de resultados experimentales, pues muestra una relación con el campo eléctrico aplicado, del tipo exp(-1⁄E). En base a lo anterior, es posible construir un gráfico Ln(J⁄E2) vs (1/E), el cual deberá ser una línea recta si el efecto túnel está presente. Modelo de Poole-Frenkel Este modelo, es similar al modelo de Schottky, con la variante de que se presenta en el volumen del polímero. En la figura 7, se representa un pozo de potencial o trampa, donde el efecto Poole-Frenkel es el abatimiento de la energía de atrapamiento, bajo el efecto combinado del potencial coulombiano (potencial que da origen a una fuerza electrostática clásica, pero cuya naturaleza es cuántica), y el potencial eléctrico asociado con el campo eléctrico externo. Fig. 7. Esquema del mecanismo de conducción Poole-Frenkel. En una película polimérica delgada, los centros de atrapamiento pueden considerarse como fijos, por lo que la conducción eléctrica se puede llevar a cabo sólo por los electrones que han superado la barrera de potencial. La expresión para la densidad de corriente del tipo Poole-Frenkel se puede obtener en la forma: (5) Con la constante de Poole-Frenkel (βPF) dada por la siguiente relación: (6) Para identificar este mecanismo de conducción, se construye un gráfico del logaritmo natural de la densidad de corriente contra la raíz cuadrada del voltaje aplicado, y como la ecuación es igual en forma a la que describe el mecanismo de Schottky, se obtiene una línea recta, y es a través del valor de la pendiente con lo cual se puede distinguir, en primera aproximación, que mecanismo de conducción eléctrica está presente en el polímero, ya que se pueden calcular los valores teóricos de dichas pendientes (βPF=2βS). 18 62 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Estudio de los mecanismos de conducción eléctrica en películas delgadas de PVB / Jesús G. Puente Córdova, et al. Modelo de corriente limitada por carga de espacio En este modelo se asume que la inyección de electrones al interior de la muestra es muy probable. Se asume también, que los electrones inyectados se distribuyen espacialmente de manera uniforme dentro del material.19,20 Bajo este contexto, la corriente limitada por carga de espacio (SCLC, siglas del término en inglés Space Charge Limited Current) es una medida de la rapidez de inyección y extracción de los portadores de carga eléctrica, entre los electrodos metálicos. Dado lo anterior, la corriente limitada por carga de espacio, depende de la concentración de los portadores de carga eléctrica, del tipo de carga eléctrica, de su movilidad, de la naturaleza de los electrodos y de las características de atrapamiento de cargas eléctricas. El análisis de la SCLC se lleva a cabo tomando en cuenta que, en primera instancia, el material polimérico está libre de trampas, y en segunda instancia, que el material posee trampas. Para un polímero libre de trampas, sin generación térmica de portadores de carga eléctrica, con contactos óhmicos que aseguran la inyección de un solo tipo de portadores de carga eléctrica (electrones), la densidad de corriente obtenida (ecuación 7) está compuesta de tres términos: corriente de deriva o conducción, corriente de difusión y corriente de desplazamiento.21 (7) Asumiendo condiciones en estado estable (dE/dt=0) en la ecuación 7, y un campo eléctrico uniforme a través del espesor, es posible obtener una expresión matemática para la densidad de corriente en términos de parámetros que se puedan medir de forma experimental, como el voltaje (V) y la densidad de corriente (J), la ecuación 8 es la ecuación obtenida, la cual es conocida como la ley de Mott-Gurney.19,21 (8) Donde d es el espesor de la película polimérica bajo estudio y μ la movilidad de los portadores de carga eléctrica (electrones). Por otra parte, pare el caso de un polímero, donde se tome en cuenta la presencia de trampas, se obtiene una expresión similar a la ecuación 8, pero influenciada por un factor θ, que denota la proporción entre portadores de carga eléctrica libres y portadores de carga atrapados, que están presentes en el volumen de material estudiado. La figura 7 es una representación esquemática de las ecuaciones 8 y 9. (9) Fig. 8. Esquema del comportamiento eléctrico de polímeros para corriente limitada por carga de espacio. Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 63 �Estudio de los mecanismos de conducción eléctrica en películas delgadas de PVB / Jesús G. Puente Córdova, et al. A partir de la figura 8, se establecen ciertas consideraciones sobre el comportamiento de la corriente limitada por la carga de espacio. Para un nivel de voltaje bajo, se obtiene una pendiente igual a 1, lo que sugiere un comportamiento óhmico (la densidad de portadores de carga inyectados es despreciable en torno a la densidad de portadores intrínsecos). Si el material está o no libre de trampas, a partir de un cierto valor de voltaje se presentará una pendiente igual a 2, lo que sugiere la presencia de carga de espacio (las cargas inyectadas se acumulan en el material). Si el voltaje se sigue incrementando, se alcanza la ruptura eléctrica, lo cual involucra otros mecanismos, por ejemplo, ruptura intrínseca y/o ruptura térmica. Modelo de “Hopping” En este modelo, los defectos estructurales en las cadenas poliméricas se asumen como trampas o sitios energéticos que pueden ser ocupados por portadores de carga eléctrica. Cada sitio está asociado a una función de onda, relacionada con la probabilidad de ser ocupado por un portador de carga eléctrica (electrón). Cuando los sitios antes mencionados se encuentran muy cerca unos de otros, se produce un solapamiento significativo de las funciones de onda de los electrones, y por lo tanto una probabilidad de “saltar” de un sitio a otro (en realidad se trata de un efecto túnel asistido térmicamente). Cuanto más cerca se encuentren del nivel de Fermi, mayor será la probabilidad de que un electrón sea atrapado, y se pueden encontrar sitios donantes (ocupados) o aceptores (vacíos). Esto resulta en un proceso cuántico de movilidad de portadores de carga eléctrica, que se manifiesta en torno al nivel de Fermi. La conductividad (expresada como densidad de corriente por unidad de campo eléctrico) de este mecanismo se ha determinado experimentalmente, y se ha demostrado que sigue un comportamiento del tipo σ ∝ 1/T, lo cual se muestra en la ecuación 10, inicialmente propuesta por N. Mott.22 (10) Donde A es una constante de proporcionalidad, B es un factor que depende de la estructura electrónica del material, y n toma valores entre ¼ y ½. Modelo de conducción iónica En los polímeros existen iones en cantidades suficientes como para poder manifestarse en forma de una corriente eléctrica, bajo la acción de un campo eléctrico. Estos iones pueden provenir de impurezas, de los procesos de síntesis, y del uso de aditivos químicos. Aunque también se pueden generar por procesos de ionización, o de la absorción de contaminación, como moléculas de agua que pueden formar iones –OH (hidroxilos). El transporte de estos iones a través del material resulta en un transporte de materia, razón por la cual la movilidad iónica es inferior en varios órdenes de magnitud a la corriente de tipo electrónico. En este caso el mecanismo de transporte se da a través de una serie de “saltos” sobre las barreras de potencial, que permiten que los iones se muevan de un sitio a otro.14,17,21 Una expresión para la densidad de corriente para el mecanismo de conducción iónica es la siguiente (siguiendo la hipótesis de sitios energéticos distribuidos uniformemente): 64 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Estudio de los mecanismos de conducción eléctrica en películas delgadas de PVB / Jesús G. Puente Córdova, et al. (11) Cuando el campo eléctrico aplicado es fuerte (del orden ~107 V/m), para identificar este mecanismo, se construye un gráfico de Ln(J) vs E, el cual da como resultado una línea recta, con pendiente igual a qλ⁄kBT, que permite calcular λ, la distancia media entre saltos. Modelo de corriente eléctrica por orientación de dipolos eléctricos La corriente por orientación dipolar, también conocida como corriente transitoria, se manifiesta de manera importante en materiales poliméricos dieléctricos. La figura 9 muestra la dependencia temporal de la corriente de polarización, bajo la aplicación de voltaje constante. Esta corriente disminuye en función del tiempo, y cuando el voltaje es eliminado, se registra una corriente eléctrica de despolarización cuya dirección es contraria a la corriente de polarización. Fig. 9. Curva corriente vs tiempo, para un material polimérico. Ambos procesos, el de polarización y el de despolarización, son el resultado de la orientación de dipolos eléctricos en la dirección del campo eléctrico aplicado, y la forma de las curvas de corriente que se muestran en la figura 9, pueden ser modeladas como una primera aproximación mediante una función exponencial21,23 En los párrafos anteriores, se describieron de manera teórica los mecanismos de conducción que se pueden presentar en una película polimérica delgada, y en las secciones siguientes se presenta la parte experimental de este trabajo, cuyos resultados serán comparados con lo que describen cada uno de los modelos físicos, para con esto identificar los mecanismos de conducción que se presentan en la muestra estudiada. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL Se manufacturaron probetas en forma de película delgada a partir de disoluciones de PVB en tetrahidrofurano (THF) como solvente (10% en peso). Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 65 �Estudio de los mecanismos de conducción eléctrica en películas delgadas de PVB / Jesús G. Puente Córdova, et al. Para asegurar el proceso de disolución, la mezcla PVB-THF fue sometida a un proceso de agitación a 700 RPM durante 1 hora, a 40°C. Las disoluciones obtenidas, se sometieron a un proceso tipo “tape casting” sobre una superficie de teflón, para separar parcialmente el solvente mediante convección natural, a temperatura ambiente durante 24 horas. El espesor de las películas obtenidas fue medido con un micrómetro Mitutoyo, obteniéndose un valor de ~20 µm. Las películas de PVB obtenidas, fueron sometidas a un voltaje constante, el cual produce un campo eléctrico también constante, esto con la finalidad de registrar la corriente eléctrica producida en función del tiempo, es importante mencionar que este procedimiento experimental se llevó a cabo a temperatura y presión constantes. El esquema del dispositivo experimental utilizado se muestra en la figura 10, el cual consiste en dos electrodos planos y paralelos de cobre, entre los cuales se coloca la muestra en forma de película delgada. Con la finalidad de generar entre los electrodos, un campo eléctrico uniforme y perpendicular a los planos de dichos electrodos, uno de ellos es de mayor área que el otro, dicho en otras palabras, se busca eliminar con esto el efecto de los bordes sobre las líneas imaginarias que constituyen el campo eléctrico. La interfaz electrodo-polímero juega un papel importante en la medición experimental de la corriente eléctrica, razón por la cual, el conjunto electrodos-polímero fue colocado en una cámara de vacío, se busca con esto disminuir considerablemente el efecto de la humedad sobre las mediciones de la corriente eléctrica que se produce a través del espesor de la muestra. Fig. 10. Esquema de la configuración experimental empleada para medición de la corriente eléctrica en función del tiempo. El circuito eléctrico exterior de la configuración experimental de la figura 10, fue conectado a un electrómetro Keithley 6517B, el cual tiene la capacidad de registrar corrientes eléctricas de órdenes de magnitud que van desde los femto-amperes (1 fA) a veinte micro-amperes (20 mA); y al mismo tiempo se puede proporcionar al circuito un voltaje de ±1 kV en corriente directa. Para la adquisición de datos se utilizó una interfase GPIB mediante un programa desarrollado en LabVIEW, esto con la finalidad de registrar la corriente en función del tiempo en la computadora, para su posterior análisis y procesamiento. Las mediciones experimentales de I(t) se registraron a diferentes voltajes constantes durante un tiempo de 1000 segundos (corriente de polarización), transcurrido este tiempo, el voltaje aplicado se reduce a cero durante un tiempo 66 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Estudio de los mecanismos de conducción eléctrica en películas delgadas de PVB / Jesús G. Puente Córdova, et al. de 1000 segundos (corriente de despolarización). Posterior a esto, se repite el protocolo anterior, pero aplicando un voltaje de mayor magnitud. En total se registraron curvas I(t) para voltajes de 100, 200, 300, 400 y 500 volts. RESULTADOS Y DISCUSIÓN La figura 11 muestra las curvas isotérmicas I(t) obtenidas para los cinco voltajes aplicados. Las curvas experimentales describen corrientes eléctricas en un orden de magnitud de los pA, y aumentan globalmente a medida que el voltaje aplicado se incrementa, pero cada curva muestra una disminución de I cuanto transcurre el tiempo. La forma de las cinco curvas I(t) no parece ser afectada de manera importante por el voltaje aplicado, este comportamiento puede ser considerado como un indicador cualitativo de que la naturaleza de los movimientos inducidos a los portadores de carga eléctrica no varía de manera importante cuando el voltaje aplicado se incrementa, sin embargo, no se puede identificar con precisión la naturaleza de las curvas I(t). Considerando que los grupos químicos que conforman la estructura de las cadenas poliméricas del PVB, son “dipolos permanentes”, se establece que la orientación dipolar es un mecanismo que contribuye a la forma de las curvas I(t), pero no es posible identificar si un proceso de inyección y posterior atrapamiento de los portadores de carga eléctrica (electrones), también contribuye a dichas curvas. Como una primera aproximación, las curvas I(t) para varios polímeros se han modelado de manera empírica considerando una disminución exponencial.24-26 De acuerdo con este modelo experimental, y asumiendo que solamente se presenta la orientación de dipolos eléctricos permanentes o inducidos, se puede concluir que, al incrementarse el voltaje aplicado, el incremento global de las curvas I(t) son consecuencia directa de que un número mayor de dipolos eléctricos se orientan cuando el campo eléctrico aumenta (principalmente a tiempos cortos de análisis, menores a 100 s). Para tiempos mayores pero cercanos a 1000 s, en la figura 11 se observa un “plato” de corriente, lo cual puede ser asociado a que una gran parte de la población de dipolos eléctricos ya se han orientado por efecto del campo eléctrico Fig. 11. Corriente vs tiempo para el PVB, a diferentes niveles de voltaje. Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 67 �Estudio de los mecanismos de conducción eléctrica en películas delgadas de PVB / Jesús G. Puente Córdova, et al. aplicado, lo cual parecería indicar, que se ha alcanzado un estado “estable”, el cual podría estar relacionado con portadores de carga eléctrica intrínsecos, o bien, que han sido inyectados al polímero a partir de los electrodos metálicos (portadores de carga eléctrica extrínsecos). Producto de lo anterior, las curvas I(t) de la figura 11, fueron analizadas utilizando los modelos físicos anteriormente descritos y que se resumen en la figura 3. A partir de estas curvas I(t), para cada uno de los voltajes aplicados, se construyó un conjunto de datos V-I para un tiempo de 1000 segundos (en los platos de corriente), y se construyó el gráfico de la figura 12. Los datos experimentales de esta figura fueron ajustados a una línea recta (ley de Ohm), lo que permitió estimar un parámetro eléctrico importante en el diseño de aislantes eléctricos, la resistencia eléctrica de volumen del PVB, cuyo valor fue de 3.29x1012 Ω. El conjunto de datos experimentales de la figura 12, fue utilizado para su evaluación con los modelos físicos pertinentes, para la identificación de los mecanismos de conducción que predominan para el PVB. Fig. 12. Corriente vs voltaje, para el PVB. Debido a que los modelos físicos de la figura 3, por lo general relacionan una densidad de corriente eléctrica (J) con un campo eléctrico (E), las parejas de datos V-I, fueron transformados a parejas de datos J-E. Para tal efecto, se tomó en cuenta la geometría de la muestra analizada (área A, y espesor d), y una vez calculado el conjunto de datos J-E, se construyó el gráfico de la figura 13, que representa la densidad de corriente (J=I/A) vs el campo eléctrico aplicado (E=V/d). Los datos experimentales de la figura 13, fueron ajustados a una línea recta, que representa a la ley de Ohm “microscópica”, J=σE, lo que permitió estimar la conductividad del PVB, σ=2.7x10-14 S/m, la cual es función, además, de la densidad de portadores de carga eléctrica presentes en el PVB, y de su movilidad; este valor calculado se encuentra en el orden de magnitud reportado para otros materiales poliméricos.3,10,25 Para la identificación de los mecanismos de conducción presentes en la figura 13, el conjunto de datos J-E fue transformado en acorde con las ecuaciones que definen la densidad de corriente para cada uno de los modelos físicos 68 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Estudio de los mecanismos de conducción eléctrica en películas delgadas de PVB / Jesús G. Puente Córdova, et al. Fig. 13. Densidad de corriente vs campo eléctrico, para el PVB. que se muestran en la figura 3. Producto de esta comparación, solamente los modelos de Schottky y el de corriente limitada por carga de espacio (SCLC), arrojaron resultados positivos, a partir de los cuales se obtuvo información de los mecanismos de conducción que rigen el comportamiento eléctrico del PVB, y por razones de espacio, solamente se presentan los resultados obtenidos para estos dos modelos. El resultado obtenido a partir del modelo de Schottky se muestra en la figura 14. Este modelo describe un mecanismo de conducción a través de la interfaz electrodo-polímero. Los datos experimentales de la figura 14 fueron calculados a partir de los datos experimentales de la figura 13, tomando el logaritmo natural de J, Ln(J), vs la raíz cuadrada de E. Este resultado sugiere que, a voltajes mayores a 100 V, existe la probabilidad de que portadores de carga, del tipo electrónico, sean inyectados al polímero a través de la interfaz. Para el caso del modelo de SCLC, también se construyó un gráfico a partir de las figuras 12 y 13, tomando el logaritmo natural de J, Ln(J) vs el logaritmo natural Fig. 14. Gráfico de Schottky para el PVB. Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 69 �Estudio de los mecanismos de conducción eléctrica en películas delgadas de PVB / Jesús G. Puente Córdova, et al. de V, Ln(V). La finalidad de este gráfico (figura 15) es observar un cambio de pendiente (denotada en esta sección como “m”), con m=1 se dice que el mecanismo de conducción sigue un comportamiento óhmico, y si m=2, el mecanismo de conducción es asociado a la presencia de carga de espacio. En este caso, m=0.802, el cual es menor a la unidad, lo que sugiere una aproximación al comportamiento óhmico por parte del material (se cumple con un contacto óhmico). Fig. 15. Gráfico Ln(J) vs Ln(V), para el PVB. A partir de los modelos de Schottky y el de SCLC, se establece que las curvas isotérmicas I(t) obtenidas para el PVB, son el resultado de la contribución por inyección de electrones, y también del proceso de orientación dipolar. Por otra parte, no existe evidencia de corriente eléctrica limitada por carga de espacio, bajo las condiciones experimentales analizadas. Esto no es suficiente, para establecer que los electrones inyectados no hayan restringido su movilidad por efecto de las trampas (superficiales o profundas) en el volumen del polímero, lo que produciría una acumulación de carga eléctrica al interior de la muestra (carga de espacio). No existe evidencia de carga de espacio en el gráfico de la figura 15, esto debido a que no se suministró la energía suficiente a la muestra para liberar los electrones localizados en las trampas, y así poder manifestarse en forma de corriente eléctrica. CONCLUSIONES La compleja estructura macromolecular del PVB está constituida de varios tipos de portadores de carga eléctrica que participan de manera conjunta en la manifestación de la corriente eléctrica producida por efecto de un campo eléctrico aplicado. A nivel de la interfaz electrodo-polímero, la corriente eléctrica producida es consecuencia de la inyección de electrones a la muestra de PVB. A nivel del volumen de la muestra, la corriente eléctrica producida, es el resultado de la orientación de los dipolos eléctricos. Dependiendo de su nivel energético, los electrones inyectados al polímero pueden restringir su movilidad por efecto de las trampas superficiales y/o las trampas profundas que forman parte de la 70 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Estudio de los mecanismos de conducción eléctrica en películas delgadas de PVB / Jesús G. Puente Córdova, et al. estructura del PVB. Los resultados obtenidos en este trabajo, son fundamentales para la optimización de las potenciales aplicaciones de películas de PVB, ya sea como material aislante o como dieléctrico. REFERENCIAS 1. Jain K., Kumar N., Mehendru P. C.; Electrical and Dielectric Properties of Polyvinyl Butyral I. Studies of Charge Storage Mechanism, Journal of the Electrochemical Society, 126 (11), 1979, pp. 1958-1963. 2. Chand S., Kumar N.; Effect of iodine doping on electrical conduction in PVB films, Journal of Materials Science Letters, 8, 1989, pp. 1009-1010. 3. Santos S., Salazar I., Gómez C.; Dielectric Response and dc Conductivity in Polyvinylbutyral: An Analysis in the Complex Conductivity Plane, Japanese Journal of Applied Physics, 40, 2001, pp. 6077-6080. 4. Puente-Córdova J. G., Reyes-Melo M. E., López-Walle B. C., GonzálezGonzález V. A.; Materiales poliméricos dieléctricos, Ingenierías, 15 (57), 2012, pp. 29-37. 5. Reyes-Melo M. E., Puente-Córdova J. G., López-Walle B.; La carga de espacio en materiales híbridos, Ingenierías, 18 (67), 2015, pp. 38-47. 6. Teyssedre G., Laurent C.; Charge Transport Modeling in Insulating Polymers: From Molecular to Macroscopic Scale, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 12 (5), 2005, pp. 857-875. 7. Martínez-Vega J., ed. Dielectric Materials for Electrical Engineering. ISTEWiley, 2010. 8. Dissado L. A., Fothergill J. C. Electrical Degradation and Breakdown in Polymers, Peter Peregrinus, London, 1992. 9. Mott N. F.; Conduction in non-Crystalline systems IV. Anderson Localization in a Disordered Lattice, Philosophical Magazine, 22 (175), 1970, pp. 7-29. 10. Ieda M.; Electrical conduction and carrier traps in polymeric materials, IEEE Transactions in Electrical Insulation, EI-19 (3), 1984, pp. 162-178. 11. Blaise G.; Charge localization and transport in disordered dielectric materials, Journal of Electrostatics, 50, 2001, pp. 69-89. 12. Meunier M., Quirke N.; Molecular modeling of electron trapping in polymer insulators, Journal of Chemical Physics, 113 (1), 2000, pp. 369-376. 13. Lewis T. J.; Charge transport, charge injection and breakdown in polymeric insulators, Journal of Physics D: Applied Physics, 23, 1990, pp. 1469-1478. 14. Chiu F.-C.; A Review on Conduction Mechanisms in Dielectric Films, Advances in Materials Science and Engineering, article ID 578168, 2014, 18pp. 15. Fowler R. H., Nordheim L.; Electron Emission in Intense Electric Fields, Proceedings of the Royal Society of London, 119 (781), 1928, pp. 173-181. 16. Ghatak A. K., Sauter E. G., Goyal I. C.; Validity of the JWKB formula for a triangular potential barrier, European Journal of Physics, 18, 1997, pp.199204. 17. Simmons J. G.; Conduction in thin dielectric films, Journal of Physics D: Applied Physics, 4 (5), 1971, pp. 613-657. Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 71 �Estudio de los mecanismos de conducción eléctrica en películas delgadas de PVB / Jesús G. Puente Córdova, et al. 18. Simmons J. G.; Poole-Frenkel Effect and Schottky Effect in Metal-InsulatorMetal Systems, Physical Review, 155 (3), 1967, pp. 657-660. 19. Diaham S., Locatelli M.-L.; Space-charge-limited currents in polyimide films, Applied Physics Letters, 101, 2012, 242905, 4pp. 20. Chavez J. L., Martinez-Vega J. J.; The High Electric Field Behavior in PEN, Proceedings of the IEEE International Conference on Solid Dielectrics, 2004, 4pp. 21. Segui Y. Diélectriques - Courants de conduction. Techniques de l’Ingénieur, 2000. 22. Mott N. F.; The effect of electron interaction on variable-range hopping, Philosophical Magazine, 34 (4), 1976, pp. 643-645. 23. Coelho R. Physics of dielectrics for the engineers. Elsevier Scientific Publishing Co., 1979. 24. Adamec V., Calderwood J. H.; Electrical conduction and polarization phenomena in polymeric dielectrics at low fields, Journal of Physics D: Applied Physics, 11, 1978, pp. 781-800. 25. Hadri B., Mamy P. R., Martinez J., Mostefa M.; Electrical conduction in a semicrystalline polyethylene terephthalate in high electric field, Solid State Communications, 139, 2006, pp. 35-39. 26. Guillermin C., Rain P., Rowe S. W.; Transient and steady-state currents in epoxy resin, Journal of Physics D: Applied Physics, 39, 2006, pp. 515-524. 72 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Eventos y reconocimientos PRIMER ENCUENTRO DE INVENTORES UANL El pasado 26 de abril se celebró el Primer Encuentro de Inventores 2017: Conocimiento protegido al servicio de la sociedad, en la UANL ,en el Marco del Día Mundial de la Propiedad Intelectual. La Dra. María de los Ángeles Pozas García, investigadora del Colegio de México, comento sobre la situación en México en cuanto al desarrollo en innovación y creación de nuevos productos, señalando la importancia de la transferencia de conocimiento. En ese mismo evento, el Centro de Incubación de Empresas y Transferencia de Tecnología (CIETT) de la UANL presentó algunos resultados en materia de invención, ya que en el primer trimestre del 2017, se aprobaron catorce diseños industriales, CERTIFICAN PROGRAMAS DE LA FIME CON EL SELLO EUR-ACE El pasado 27 de mayo, la European Network for Accreditation of Engineering Education (EURACE) entregó el certificado con el sello EUR-ACE a 6 programas que se imparten en México, dos de ellos en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Los programas reconocidos en la UANL son: Ingeniero Administrador de Sistemas e Ingeniero Mecánico Administrador, Este acto es una referencia, ya que es la primera vez que se entrega el que es la primera vez que se entrega este reconocimiento a programas educativos que se imparte fuera de la Unión Europea. cinco patentes y un modelo de utilidad, algunas de ellas desarrolladas en la FIME. Organizadores del encuentro de inventores con la expositora María de los Ángeles Pozas García (Centro). Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 El Mtro. Rogelio G. Garza Rivera (izq.), rector de la UANL, y el Dr. Jaime Arturo Castillo Elizondo, director de la FIME, muestran los certificados. 73 �Eventos y reconocimientos RECONOCIMIENTO A LA EIAO El pasado 7 de junio, el rector de la UANL, Mtro. Rogelio G. Garza Rivera, recibió de manos del presidente de México, Lic. Enrique Peña Nieto, el Premio Nacional de Calidad, en su edición XXVII, para la Escuela Industrial y Preparatoria Técnica “Álvaro Obregón” (EIAO) en la categoría de educación media superior, con lo que muestra su compromiso con la juventud nuevoleonesa, de ofrecer educación y servicios con estándares de clase mundial. COLABORACIÓN UANL - UNAQ La Universidad Autónoma de Nuevo León y la Universidad Aeronáutica en Querétaro colaborarán en proyectos conjuntos de investigación científica e innovación tecnológica para impulsar el desarrollo de la aviación en México. A fin de formalizar compromiso, el pasado 6 de junio, los rectores: Mtro. Rogelio G. Garza Rivera e Ing. Jorge Gutiérrez de Velasco Rodríguez, firmaron un convenio de colaboración en materia educativa, científica y tecnológica. El director de la EIAO , Ing. Fernando Rodríguez Gutiérrez, mostrando el diploma del premio, que le fue entregado por el presidente de México. Los rectores Mtro. Rogelio G. Garza Rivera, de la UANL e Ing. Jorge Gutiérrez de Velasco Rodríguez, de la UNAQ, Muestran el convenio de colaboración firmado. 74 Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Tesistas titulados de Maestría en la FIME-UANL * Abril - Junio 2017 Rodrigo Xavier San Miguel Becerra, Maestría en Ciencias en Ingeniería de Sistemas. Asignación de pagos de préstamos, 4 de mayo. José Guadalupe Torres Chavarria, Maestría en Ciencias en Ingeniería de Sistemas. Secuenciación de trabajos en una empresa que fabrica producto de papel, 4 de mayo. Ruth Berenice Cisneros Aldama, Maestría en Ciencias en Ingeniería de Sistemas. Simulación Basada en agentes para la distribución del bienestar en México, 12 de mayo. Pablo Gómez - Gordo Villa, Maestría en Ciencias de la Ingeniería con orientación en Energías Térmica y Renovable. Desarrollo de un sistema de control automático inplementado en un motor CFR para el estudio físico-químico de la combustión, 19 de mayo. Hernán Alberto Ramirez Hernández, Maestría en Ciencias de la Ingeniería con orientación en Energías Térmica y Renovable, Treansferencia de calor y masa durante la formación de escarcha en superficies horizontales con flujo paralelo, 9 de junio del 2017. Llizeth Carolina Riascos Alvarez, Maestría en Ciencias en Ingeniería de Sistemas. Formulations and algorithms for the kidney exchanc problem, 9 de Junio del 2017. Armando Ramirez Cuevas, Maestría en Ciencias de la Ingeniería Automotriz. Desarrollo de interfaz para lectura y almacenamiento de parametros CAN Bajo la Norma SAE-J1939, 12 de junio del 2017. José Agusitn Aquino Ramos, Maestría en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con especialidad en Materiales. “Cooper antimony sulfide thin films by spray pyolysis for photovoltaic applications”, 15 de junio del 2017. * Información proporcionada por la Coordinación de Titulación de Posgrado. Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 75 �Colaboradores Alcaraz Corona, Sergio Cantú Gutierrez, Vicente Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones del ITESM, Maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica de Illinois Institute of Technology, Chicago, IL y Doctorado en Ingeniería en Tecnologías de Información del ITESM Campus Monterrey. Trabajó por varios años como analista-programador en empresas de desarrollo de software y servicios de tecnologías de información. Actualmente es profesor investigador del Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico CIDET FIME UANL y su línea de investigación es en desarrollo de sistemas inteligentes y adaptativos de información. Ingeniero Electricista (1977) y Maestro en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica con especialidad en Potencia (1993) por la UANL–FIME, donde es profesor desde 1974. Blanco Bogado, Gerardo Obtuvo el título de Doctor en Ingeniería en el Instituto de Energía Eléctrica (IEE), de la Universidad Nacional de San Juan, Argentina y de Ingeniero Electromecánico de la Universidad Nacional de Asunción, Paraguay. Durante los años 2009 y 2012 fue investigador visitante en el Institute of Power Systems and Power Economics (ie3) - Technische Universität Dortmund, Alemania. Desde el año 2010 es Investigador de la Facultad Politécnica, Universidad Nacional de Asunción (FPUNA), Director del GISE-FPUNA, y Coordinador del Programa de Doctorado y Maestría en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica de la FPUNA. Se desempeña como instructor y consultor de la Organización Latinoamericana de Energía (OLADE) y es Investigador categorizado Nivel II del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología. 76 Cantú Mata, José Luis Ingeniero Administrador de Sistemas. Maestro en Administración Industrial y de Negocios, con orientación en Comercio Exterior. Doctor en Filosofía, con especialidad en Administración, todos por la UANL. Profesor-Investigador de la FIME-UANL. Línea de investigación: Estrategias de Administracion, y Gestion de Inovacion y Tecnología. Castillo Elizondo, Jaime Arturo Ingeniero Administrador de Sistemas de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (1993) y Maestro en Administración con especialidad en Recurso Humano de la Facultad de Ciencias Químicas (1998) de la Universidad Autónoma de Nuevo León, y Doctor en Educación por el Instituto de Educación Superior José Martí. Ha sido profesor de la FIME desde 1993, cubriendo además diferentes funciones administrativas, como la de Subdirector de Vinculación (2008-2014) y actualmente la de Director de la FIME. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores. Conde Enríquez, Arturo Graduado de Mecánico Electricista en 1993 de la Universidad Veracruzana. Mestría en Ingeniería Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Colaboradores Eléctrica en 1996; Doctorado en Ingeniería Eléctrica en 2002, ambos estudios realizados en la Facultad de Ingenieria Mecánica y Eléctrica de la UANL. Actualmente es profesor en la Universidad Autónoma de Nuevo León y miembro del SNI nivel 1, México. De la O Serna, José Antonio manufactura de productos electrónicos de consumo doméstico y a Instrumentación Electrónica en procesos mineros. Actualmente, es estudiante de la Maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica de la FIME en la UANL. Puente Córdova, Jesús Gabino Doctor en Telecomunicaciones por la Escuela TELECOM Paris Tech, Francia (1982). Entre 1982 y 1986 trabajó en el ITESM. De 1988 a 1993 trabajó en el Politécnico de Yaoundé, Camerún. Actualmente es Profesor Investigador de la UANL. Es miembro del SNI. Ingeniero Mecánico Electricista (2010) y Maestría en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con Especialidad en Materiales (2013) por la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Actualmente es estudiante de doctorado en Ingeniería de Materiales en la misma institución. Catedrático investigador en la FIME. Estrada Gámez, Joel Reyes Melo, Martín Edgar Licenciado en Sistemas Computacionales Administrativos de UAM, actualmente es estudiante de Maestría en Tecnologías de la Información de la UANL. Actualmente trabaja como Líder de Proyectos en el área de sistemas para una cadena comercial de tiendas de autoservicio de nivel nacional. Anteriormente se desarrolló como agente de soporte técnico en hardware, analista, y soporte de aplicaciones propias de la cadena. Ingeniero en Industrias Alimentarias por la Facultad de Agronomía de la UANL. Maestría en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con especialidad en Materiales por la FIME-UANL. Doctorado en Ciencia de Materiales (2004) en la Universidad Paul Sabatier de Toulouse, Francia. Ha obtenido el Premio de Investigación UANL en 1999, 2004, 2009, 2011 y 2012. Es catedrático investigador en la FIME y el CIIDIT de la UANL. Es miembro del SNI nivel I, y desde 2011 miembro de la Academia Mexicana de Ciencias AMC. Idárraga Ospina, Gina María Obtuvo el título de Ingeniería Eléctrica en la Universidad Nacional de Colombia en MedellínColombia en el año 2002 y la Maestría en Filosofía de la Universidad Nacional de San Juan (Argentina) en 2007. Actualmente es profesora en la Universidad Autónoma de Nuevo León, México. López Walle, Beatriz Ingeniera Mecánica -opción Mecatrónica- (2003) por la UNAM. Doctora en Microrobótica (2008) en la Université de Franche-Comté, en Besançon, Francia. Catedrático Investigador de la FIME y el CIIDIT de la UANL. Miembro del SNI nivel I. Pío Mendoza, Francisco Javier Ingeniero en Electrónica por parte de la Universidad Autónoma de Baja California (UABC) con experiencia laboral referente a Seguridad de Producto y Compatibilidad Electromagnética en la Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 Blanco Bogado, Gerardo Alejandro Obtuvo el título de Doctor en Ingeniería en el Instituto de Energía Eléctrica (IEE), de la Universidad Nacional de San Juan, Argentina y de Ingeniero Electromecánico de la Universidad Nacional de Asunción, Paraguay. Durante los años 2009 y 2012 fue investigador visitante en el Institute of Power Systems and Power Economics (ie3) - Technische Universität Dortmund, Alemania. Desde el año 2010 es Investigador de la Facultad Politécnica, Universidad Nacional de Asunción (FPUNA), Director del GISE-FPUNA, y Coordinador del Programa de Doctorado y Maestría en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica de la FPUNA. Se desempeña como instructor y consultor de la Organización Latinoamericana de Energía (OLADE) y es Investigador categorizado Nivel II del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología. 77 �Información para colaboradores Se invita a profesionistas, profesores e investigadores a colaborar en la revista Ingenierías con: artículos de divulgación científica y tecnológica, artículos sobre los aspectos humanísticos del quehacer ingenieril y reportes de investigación. El envío de artículos a la revista Ingenierías para su publicación implica el ceder los derechos de autor a la UANL. Es requisito que las colaboraciones sean producto del trabajo directo de los autores estableciendo claramente su contribución; y que estén escritas en un lenguaje claro, didáctico y accesible. Las contribuciones no deberán estar redactadas en primera persona. Todos los artículos recibidos estarán sujetos a arbitraje de tipo doble anónimo siendo el veredicto inapelable. Los criterios aplicables a la selección de textos serán: originalidad, rigor científico, exactitud de la información, el interés general del tema expuesto y la claridad del lenguaje. Los artículos aprobados serán sujetos a revisión de estilo. CRITERIOS EDITORIALES Los autores de artículos de revisión o divulgación deberán contar con una producción directa reconocida en la temática de interés de la revista. Estos trabajos deben ofrecer una panorámica del campo temático, separar las dimensiones del tema, mantener la línea de tiempo y presentar una conclusión que derive del material presentado. No se aceptan reportes que muestren solamente mediciones. Los artículos deben presentar los resultados de las mediciones acompañados de su análisis detallado, un desarrollo metodológico original, una manipulación nueva de la materia o ser de gran impacto y novedad social. Sólo se aceptan modelos matemáticos que sean validados científicamente dentro del propio trabajo. No se aceptarán trabajos basados en encuestas de opinión o entrevistas, a menos que aunadas a ellas se realicen mediciones y se efectúe un análisis de correlación para su validación. No se aceptan protocolos de 78 investigación, proyectos, propuestas o trabajos de carácter especulativo. Los artículos a publicarse en partes, deben enviarse al mismo tiempo, pues se arbitrarán juntos. LINEAMIENTOS EDITORIALES Es requisito enviar para su consideración editorial: artículo, material gráfico y las fichas biográficas de cada autor en CD a la dirección de contacto, o por e-mail a revistaingenierias@uanl.mx . El artículo debe estar escrito en tipografía Times New Roman de 11 puntos a espacio sencillo en Word o algún formato compatible con este software. La extensión máxima es de 15 páginas, el título del artículo no debe exceder de 80 caracteres, el número máximo de autores por artículo es cinco. Los artículos deben incluir un resumen tanto en español como en inglés, de no más de 100 palabras, así como un máximo de 5 palabras clave tanto en español como en inglés. Las referencias deben incluir en orden, los siguientes datos: Autores o editores, título del artículo, nombre del libro o de la revista, lugar, empresa editorial, año de publicación, volumen y número de páginas. Las referencias deberán ir numeradas en el orden citado en el texto. El material gráfico (imágenes y gráficas) utilizadas en el artículo deberán enviarse en archivos individuales en formato .tif, .jpg o .bmp en una resolución mínima de 1800 X 1800 puntos (eso una resolución de 300 dpi y 15 cm en el lado más pequeño de la imagen). Las fichas biográficas deben ser de máximo 100 palabras. CONTACTO Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, Edificio 7, 1er. piso, ala norte. Tel.: 8329-4000 Ext. 5854 Fax: 8332-0904 E-mail: revistaingenierias@uanl.mx Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 �Código de ética Autores Los autores deben presentar una narración concisa y exacta del trabajo desarrollado, así como una discusión objetiva de su significado intelectual y científico. Los autores deben abstenerse de ofrecer los mismos manuscritos que se encuentren en consideración por otras publicaciones. Los autores deben incluir en su manuscrito detalles suficientes y referencias a fuentes de información públicas para hacer posible la reproducción del trabajo por terceros. Los autores deben abstenerse de presentar críticas personales en sus trabajos. Los autores deben citar aquellas publicaciones que son antecedentes esenciales para comprender el trabajo. Los autores deben abstenerse de incluir información que hayan obtenido mediante comunicación privada que no se localice en publicaciones. Los autores deben abstenerse de incluir información que hayan obtenido de manera confidencial sin el permiso explícito correspondiente. Los autores deben abstenerse de incluir información obtenida en el proceso de servicios confidenciales, tales como documentación para concursos o solicitudes de becas. Los autores deben abstenerse de citar publicaciones que no se relacionen o que sólo se relacionen remotamente con la materia. Los autores deben reconocer mediante una nota de agradecimiento el apoyo de las instituciones y organismos que hayan contribuido significativamente al desarrollo del trabajo, así como a colaboradores que hayan contribuido de manera importante, pero sin que hayan llegado a cumplir con el criterio de coautoría, si los hubiera. Los autores deben reconocer mediante una nota de agradecimiento el apoyo a colaboradores fallecidos que hayan contribuido de manera importante, pero sin que lleguen a cumplir con el criterio de coautoría, si los hubiera, señalando la fecha de su muerte. Los autores deben abstenerse de utilizar nombres ficticios o seudónimos. Los autores deben responsabilizarse del material que presentan en su manuscrito. Revisores Los revisores deben declinar cualquier invitación para evaluar un manuscrito si no se consideran calificados, carecen de tiempo para juzgar o se les presenta algún conflicto de intereses, tal como encontrarse vinculados estrechamente a los autores o al trabajo a evaluar. Los revisores deben manifestar al editor cualquier conflicto de intereses que detecten. Los revisores deben considerar un manuscrito enviado para revisión como un documento confidencial. Los revisores deben abstenerse de expresar críticas personales. Los autores deben abstenerse de incluir como autores a terceros que no cumplan con el criterio de coautoría, el cual consiste en la contribución significativa al desarrollo y preparación del trabajo. Los revisores deben explicar y apoyar sus juicios de manera suficiente para que el editor, los miembros de cuerpo editorial y los autores comprendan el fundamento de las observaciones. Los autores deben incluir a los coautores fallecidos que cumplan con el criterio de coautoría, asentando la fecha de su muerte. Los revisores deben abstenerse de utilizar o difundir información, argumentos o interpretaciones no publicadas contenidas en un manuscrito bajo consideración, Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 79 �Código de ética excepto con el consentimiento expreso de los autores posteriormente al proceso de evaluación. Los revisores deben considerar en su revisión posibles errores o fallas de los autores al citar el trabajo relevante de otros. Los revisores deben informar al editor si encontraran alguna semejanza substancial entre el manuscrito y cualquier otro trabajo. Los revisores no deberán intentar contactar a los autores, si hubieran inferido su identidad, previamente a haber emitido su fallo. Editor El editor debe dar consideración justa e imparcial a todos los manuscritos ofrecidos para su publicación, juzgando cada uno de sus méritos científicos o tecnológicos, sin prejuicios de raza, género, religión, creencia, origen étnico, ciudadanía, filosofía o política del autor. El editor debe considerar un manuscrito enviado para revisión como un documento confidencial. El editor debe abstenerse de expresar crítica personal. El editor debe explicar y apoyar su juicio final para que los autores comprendan el fundamento de las observaciones. El editor debe abstenerse de utilizar la información no publicada, argumentos o interpretaciones desplegados en un manuscrito sometido, excepto cuando cuente con el permiso del autor. El editor deben abstenerse de desplegar información sobre un manuscrito en proceso de revisión o publicación a ninguna persona fuera de aquellos a los que se les solicite consejo profesional. El editor debe respetar la independencia intelectual de los autores. El editor debe procesar los manuscritos con diligencia. El editor debe ejercer su responsabilidad y la autoridad para aceptar o rechazar un artículo enviado para su publicación. 80 El editor debe delegar en los miembros del consejo editorial o comité técnico la autoridad para aceptar o rechazar un artículo enviado para su publicación en casos en que se presente conflicto de interés con el editor. El editor debe delegar la responsabilidad y autoridad editorial a alguno de los miembros de los consejos editoriales cuando él sea autor o coautor de un manuscrito que se somete a consideración de la revista. Cuerpo Editorial (Consejos Editoriales y Comité Técnico) Los miembros del cuerpo editorial deberán estar dispuestos a otorgar consejo al editor en las situaciones requeridas. Los miembros del cuerpo editorial deben declinar cualquier invitación para brindar consejo si se les presenta algún conflicto de intereses, tal como encontrarse vinculados estrechamente a los autores o al trabajo a evaluar. Los miembros del cuerpo editorial deben manifestar al editor cualquier conflicto de intereses que detecten. Los miembros del cuerpo editorial deben considerar un manuscrito enviado para revisión como un documento confidencial. Los miembros del cuerpo editorial deben abstenerse de expresar críticas personales. Los miembros del cuerpo editorial deben explicar y apoyar sus juicios de manera suficiente para que el editor, los miembros de cuerpo editorial y los autores comprendan el fundamento de las observaciones. Los miembros del cuerpo editorial deben abstenerse de utilizar la información no publicada, argumentos o interpretaciones desplegados en un manuscrito sometido, excepto cuando se cuente con el permiso del autor. Los miembros del cuerpo editorial deben abstenerse de desplegar información sobre un manuscrito en proceso de revisión o publicación a cualquier persona fuera de aquellos que se les solicite consejo profesional. Los miembros del cuerpo editorial deberán respetar la independencia intelectual de los autores. Ingenierías, Julio-Septiembre 2017, Vol. XX, No. 76 ��� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 2017 Año Año de la revista (Año 1, Año 2) No es es año de publicación. 20 Número Número de la revista 76 Mes de publicación Mes cuando se publicó Julio-Septiembre Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Trimestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 2017, Año 20, No 76, Julio-Septiembre Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Aguilar Garib, Juan Antonio, Editor Ocañas Galván, Cyntia, Redacción Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/07/2017 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020839 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Facturación electrónica Modulación digital Onduletas Polímero Polivinil butiral SAP