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Fundamentos epistmicos para el diseo
de controladores difusos multivariables de
temperatura y velocidad de dispositivos manuales
Epistemic foundations
for the design of multivariable fuzzy temperature and speed controllers of manual devices
Fundamentos epistmicos
para o projeto de controladores multivariveis
de temperatura e velocidade difusa de dispositivos manuais
Luis Jacinto Mendoza-Cuzme I mluisjacinto@hotmail.com https://orcid.org/0000-0001-5870-5810
Correspondencia:
mluisjacinto@hotmail.com
Ciencias
Tcnicas y Aplicadas
Artculo
de investigacin
*Recibido: 31
de julio de 2021 *Aceptado: 18 de
agosto de 2021 * Publicado: 15 de
septiembre de 2021
- Magster en Automatizacion y Control Industrial, Ingeniero Electrico,
Ecuador.
- Magster en Automatizacion y Control Industrial, Ingeniero Electrico,
Ecuador.
- Magster en Automatizacion y Control Industrial, Ingeniero Electrico,
Ecuador.
Resumen
La presente
investigacin tuvo como finalidad describir los fundamentos epistmicos
que existen en relacin a los controladores difusos multivariables
de temperatura y velocidad en los dispositivos manuales, ya que seran de gran
ayuda para controlar, alargar y mejorar el rendimiento de los dispositivos
manuales, esto debido a que los controladores dejan de funcionar al momento en
que el dispositivo alcance una velocidad y/o temperatura por debajo del
establecido, permitiendo el cuidado del mismo. Es menester destacar que esta
investigacin se realiz bajo un enfoque cualitativo ya que se buscaba la
recoleccin de datos que pudiesen servir de gua para futuras investigaciones,
adems de tener una idea sobre que tanto impactara este tema en los ecuatorianos
y que tan factible seria la creacin del mismo. El diseo de la investigacin
es de tipo no experimental y de campo, esto debido a que tiene una relacin
directa con el enfoque cualitativo, se cont con una poblacin infinita, siendo
las personas pertenecientes al Ecuador, por lo que se seleccion una muestra de
100 personas, a travs de una tcnica denomina muestreo al azar o aleatorio, a
esta muestra elegida se le aplic una tcnica y herramienta de recoleccin de
datos, que en este caso es una entrevista de tipo semi estructurada, ya que este permite poder
registrar las respuestas, quedando almacenadas para futuras investigaciones.
Para el anlisis e interpretacin de los resultados se globalizaron las
respuestas, Ya que los entrevistados tenan la libertad de expresar de opinin
en la forma que ellos consideraran correcto, y para no hacer tan extensos los
resultados se procedi a la globalizacin, permitiendo ser precisos y concisos
al momento de interpretar.
Palabras clave: Fundamentos; difusos multivariables;
velocidad; viabilidad; controlador; manual.
Abstract
The present research aimed to describe the epistemic
foundations that exist in relation to multivariable fuzzy controllers of
temperature and speed in manual devices, since they would be of great help to
control, lengthen and improve the performance of manual devices, this due to
that the controllers stop working at the moment in which the device reaches a
speed and / or temperature below the established one, allowing the care of the
same. It should be noted that this research was carried out under a qualitative
approach since it sought to collect data that could serve as a guide for future
research, in addition to having an idea about how much this issue would impact
on Ecuadorians and how feasible the creation would be. of the same. The
research design is of a non-experimental and field type, this due to the fact
that it has a direct relationship with the qualitative approach, there was an
infinite population, being the people belonging to Ecuador, for which a sample
of 100 was selected. People, through a technique called random or random
sampling, a data collection technique and tool was applied to this chosen
sample, which in this case is a semi-structured interview, since this allows to
record the responses , being stored for future research. For the analysis and
interpretation of the results, the answers were globalized, since the
interviewees had the freedom to express their opinion in the way they
considered correct, and in order not to make the results so extensive, we
proceeded to globalization, allowing them to be precise and concise when
interpreting.
Key words: Fundamentals; multivariable fuzzy; speed; feasibility;
controller; manual.
Resumo
O objetivo desta pesquisa foi descrever os fundamentos epistmicos existentes em relao
aos controladores difusos multivariveis
de temperatura e velocidade em dispositivos manuais, uma vez que seriam de grande ajuda para
controlar, alongar e melhorar o desempenho
dos dispositivos manuais, isto
devido a isso os
controladores param de funcionar no momento em que o
dispositivo atinge uma velocidade
e / ou temperatura abaixo
da estabelecida, permitindo
o cuidado do mesmo. Es menester destacar que esta
investigacin se realiz bajo un enfoque cualitativo ya que se buscaba la
recoleccin de datos que pudiesen servir de gua para futuras investigaciones,
adems de tener una idea sobre que tanto impactara este tema en los
ecuatorianos y que tan factible seria la creacin do mesmo.
O desenho da pesquisa do
tipo no experimental e de campo, isso
por ter relao direta com a abordagem qualitativa, havia uma populao infinita, sendo o povo do Equador, para o qual foi selecionada uma amostra de 100 pessoas, atravs para esta amostra escolhida foi aplicada uma tcnica
denominada amostragem aleatria
ou aleatria, uma tcnica e instrumento de coleta de dados, que no caso
uma entrevista semiestruturada,
uma vez que permite o registro das respostas, ficando armazenada para pesquisas futuras. Para a anlise e interpretao dos
resultados, as respostas foram
globalizadas, pois os entrevistados tiveram a liberdade de expressar a sua opinio da forma que considerassem
correta, e para no alargar
os resultados, procedeu-se globalizao,
permitindo-lhes para ser preciso e conciso ao interpretar.
Palavras-chave: Fundamentos; fuzzy multivarivel; velocidade; viabilidade; controlador; manual.
Introduccin
Dentro de cada rea existe un sinfn de conocimientos que son necesarios
compartir. En primera instancia, es sumamente necesario definir epistemologa y
entender su significado claramente, es por ello que se hace mencin de lo
aportado por Esumer (2010)
"Supone interrogarse acerca de la naturaleza de la realidad, la
relacin entre la realidad y el conocimiento, y las relaciones entre sujeto (el
investigador) y objeto (el hecho investigado). En segundo lugar, debemos
cuestionarnos cmo se ha creado el conocimiento. Finalmente, el conocimiento
adquirido debe ser sometido, para su aceptacin por la comunidad cientfica
adherida al paradigma epistemolgico adoptado, a un criterio de
validacin" (prr.6).
En tal sentido, es netamente necesario recalcar cada punto en cuestin y
relacionarlos de forma concisa en la presente investigacin. En lneas
generales, la relacin entre el sujeto y el objeto de la lnea de investigacin
es claro, debido a que la utilizacin de uno depende de la accin ejecutada por
el otro.
Es sumamente importante destacar que el sistema de control para
temperatura y de velocidad con la que cuentan algunas plantas o incubadoras es
un poco antiguo, dejando un poco de lado el tema de la innovacin en dichos
reas tecnolgicas y necesarias. Teniendo en cuenta que en estos procesos se
implica el hecho de mover algn tipo de control y esperar un determinado tiempo
para saber si la temperatura se ajusta a un valor deseado segn le indique la
medicin hecha con ayuda de un termmetro, adems el rango de variacin de
dichos sistemas llega a ser de orden de varios grados. Colocando en riesgo la
salud del operario o el producto que se est controlando.
En un mismo orden de ideas, se puede hacer hincapi en que un buen
diseo, acompaado de una estructura clara de lo que se quiere, dara
resultados positivos a gran escala no solo para presentes investigaciones, sino
tambin para los futuros prototipos basados en el diseo y en la obtencin de
conocimientos de gran valor en todos los sentidos posibles, desde reas
domsticas hasta grandes industrias.
Teniendo en cuenta lo antes mencionado, es sumamente necesario destacar
la importancia de la innovacin en todas las reas tecnolgicas. Es
precisamente en ese punto dnde cobra sentido el diseo completo de controladores
de temperatura y de velocidad que aporten beneficios y ventajas a los usuarios,
bien sea personas comunes y corrientes o trabajadores de grandes industrias. A
su vez, es netamente imprescindible que los diseos previamente mencionados
sean de verdadera utilidad y que logren dejar un conocimiento claro, preciso y
conciso en los temas a tratar, es ah donde juega in papel fundamental los
fundamentos epistemolgicos, ya que permite al investigador en cuestin
conectarse ampliamente con su trabajo al conocer, estudiar y analizar todas las
posibilidades que puedan llegar a presentarse en el proceso del mismo.
En otras palabras, el investigador debe tener en cuenta cada aspecto
relacionado a su trabajo, es en ese preciso momento donde se tiene que hacer
las preguntas necesarias para tener el mximo conocimiento con respecto a su
investigacin. La calidad y la finalizacin correcta y exitosa de la misma,
depende absolutamente de la profundidad de informacin que posea el autor.
Finalmente, pero no menos importante es de vital importancia recalcar
que la presente investigacin tiene como objetivo enriquecer en varios
aspectos, no solo a la sociedad, sino tambin al rea tecnolgica e innovadora.
Esto aprovechando el auge que se ha tenido en los ltimos aos y que no parece
que tenga intenciones de descender, manteniendo su crecimiento firme y
constante.
Metodologa
Para el desarrollo del artculo presente, se utiliz un enfoque
cualitativo, debido a que se busca la recoleccin de datos que puedan servir
para dar respuestas a las interrogantes existentes en la investigacin, en
relacin a los fundamentos epistmicos para el diseo de controladores de
temperatura y velocidad. Tomando como referencia a Hernndez Sampieri
(2014: Pg. 7) quien define el enfoque cualitativo de la siguiente manera:
utiliza la recoleccin y anlisis de los datos para afinar las preguntas de
investigacin o revelar nuevas interrogantes en el proceso de interpretacin.
Cabe destacar, que en relacin a lo mencionado con anterioridad, la
investigacin tiene un diseo de tipo no experimental y de campo, ya que su
objetivo se basa en observar, analizar, registrar y describir lo recolectado,
permitiendo que la investigacin pueda servir de gua para futuras
investigaciones. Aunado a eso, los mtodos de investigacin utilizados se
centran en el mtodo descriptivo-inductivo, esto debido a que el mtodo
descriptivo permite explicar y analizar la propuesta para el diseo de un controlador
difuso multivariables de temperatura y velocidad en
los dispositivos manuales, mediante el anlisis e interpretacin de los
resultados. Al mismo tiempo, es importante destacar lo mencionado por Hernndez
Sampieri (2015; Pg. 120) quien define el mtodo
inductivo de la siguiente manera: Este mtodo permite identificar las
tendencias generales del problema de investigacin. Este procedimiento es lo
que hoy se denomina razonamiento inductivo, que habra de convertirse en el
principio fundamental de todas las ciencias. Aunado a eso, otro mtodo
utilizado fue el mtodo estadstico, ya que este mtodo permite recopilar datos
apegados a la realidad para luego ser analizados y contrastados, en este caso
el problema fundamental de esta investigacin son los fundamentos epistmicos,
Proporcionando un anlisis e interpretacin de los resultados a travs de
grficos de manera eficaz y efectiva.
En otro orden de ideas, la poblacin seleccionada que forma parte
significativa en el desarrollo de la investigacin para analizar y estudiar los
fundamentos epistmicos en relacin al diseo de controladores difusos multivariables de temperatura y velocidad en los
dispositivos manuales, son personas pertenecientes al Ecuador, quienes se
mostraron receptivas y empticas al momento de la recoleccin de la
informacin. Considerando que la poblacin es una poblacin de tipo infinita,
se seleccion una muestra de 100 personas, quienes son las necesarias para la
aplicacin del instrumento de recoleccin de datos, permitiendo conocer la
opinin y postura de las personas del Ecuador, en relacin a este tema en
particular, Es importante recalcar que la realizacin de esta entrevista, se
hizo por medio de una plataforma online, permitiendo resguardar a las personas,
adems de la obtencin de datos necesarios para esta investigacin.
En relacin a la mencionado previamente, la seleccin de esta muestra de
realiz por medio de una tcnica denominada muestreo no probabilstico,
teniendo como referencia a Arias F. G. (2012; Pg. 85) quien define esta
tcnica de la siguiente manera: El muestreo no probabilstico es una tcnica
de muestreo, donde las muestras se recogen en un proceso que no brinda a todos
los individuos de la poblacin iguales oportunidades de ser seleccionados.
Teniendo en cuenta lo dicho por el autor previamente mencionado, el muestreo no
probabilstico, se clasifica a su vez en muestreo al azar o aleatorio, donde
las personas pueden formar parte de la muestra elegida arbitrariamente por el
investigador.
La tcnica y herramienta utilizada para la recoleccin de datos, es una
entrevista semi estructurada, esto debido a que la
entrevista en s misma, puede servir como herramienta de registro y
almacenamiento en relacin a las respuestas proporcionadas por la muestra seleccionada.
Una vez recopilada la informacin de la muestra seleccionada, se
procedi a un posterior anlisis de datos en el cual se estudiaron de forma
exhaustiva las respuestas proporcionadas por las personas en relacin a los
fundamentos epistmicos para el diseo de controladores difusos multivariables de temperatura y velocidad, permitiendo
conocer la situacin general e impacto de este tema en particular, adems de
registrar los resultados, ya que pueden servir de gua para futuras
investigaciones que apoyen la innovacin y tecnologa.
Resultados
Los resultados de una investigacin son de mucha importancia, ya que
estos arrojan que tanta significancia tuvo el mismo en la poblacin estudiada,
como es el caso de los fundamentos epistmicos de los diseos de controladores
difusos multivariables de temperatura y velocidad en
los dispositivos manuales, teniendo una participacin activa de la muestra
seleccionada, que proporcionaron la informacin necesaria para analizar y
estudiar la posibilidad de una propuesta para la creacin de un prototipo, que
muestre la facilidad, lo innovador y lo tecnolgico que puede llegar a tener
estos controladores difusos multivariables.
Quedando los resultados comprendidos de la siguiente forma:
Fuente: Informacin
proporcionada por los ecuatorianos seleccionados en la muestra. Elaboracin:
Propia del autor.
Nota: Es necesario recalcar que para el anlisis e interpretacin de los
resultados, se procedi a globalizar todas las respuestas, categorizando las
opciones en cinco, siendo estas las siguientes: (No, Si, Algo de acuerdo, En
desacuerdo, De acuerdo), esto como una gua para el registro de las respuestas,
ya que al ser una entrevista semiestructurada, el entrevistado tena la
libertad de expresarse de manera natural, sin ningn tipo de restriccin,
proporcionando la respuesta que la persona considera la ms apropiada.
Cabe destacar que los entrevistados manifestaron una empata al momento
de realizar la entrevista, aunque algunas de las personas seleccionadas tenan
un conocimiento bajo en relacin a este tema, por lo que se puede concluir que
la investigacin sirvi como referente para aquellas personas que no tenan ni
idea sobre los controladores de temperatura y velocidad, si saban sobre estos controles, pero los
convencionales, es decir, los de los artefactos electrnicos, como las neveras,
los aires acondicionados, entre otros.
Para comenzar a analizar e interpretacin los resultados, es necesario
destacar que las personas o al menos un 40% de la poblacin se encuentra de
acuerdo en la importancia que tiene tener conocimientos bsicos sobre los
controladores difusos multivariables, ya que la
poblacin manifest que sera de gran utilidad estos controladores, debido a lo
que menciona con anterioridad, por el cuidado y proteccin que estos controles
le brindan a los dispositivos manuales.
Con respecto a la pregunta N2, el 30% de la poblacin, estos consideran
necesaria una planificacin, diseo y estructura de los controladores multivariables de temperatura y velocidad que impulsan los
dispositivos manuales, ya que opinan la planificacin es fundamental en
cualquier creacin de algn dispositivo, sobre todo los controladores de temperatura, los cuales buscan el
beneficio de los dispositivos manuales y brindar facilidad a las personas al
momento de realizar cualquier actividad.
La poblacin considera en la pregunta N 3 que si debera existir una
relacin directa entre los fundamentos epistmicos y el diseo de un
controlador de temperatura, debido a que los fundamentos epistmicos se basan
en estudiar, analizar y validar los conocimientos del mtodo cientfico, que en
este caso son los diseos de controladores difusos multivariables,
por lo que busca estudiar la factibilidad y desarrollo del mismo, analizando a
su vez que tan viable es la creacin de un prototipo para probar su
desenvolvimiento en los dispositivos manuales y su facilidad al momento de usar
estos dispositivos.
La pregunta N4 se basa en los conocimientos estndar que poseen los
entrevistados sobre los controladores multivariables
de temperatura y velocidad en los dispositivos manuales, obteniendo que casi un
55% no tienen conocimiento sobre estos controladores, es decir, si conocen los
controladores bsicos que existen en el mercado, lo que son utilizados para
regular la temperatura en neveras, aires, entre otros. Pero cuando se manifest
la utilidad de los controladores multivariables para
los dispositivos manuales, la muestra seleccionada, tuvo cierta apata en
relacin a esta pregunta en particular, quedando demostrado que no tienen o
poseen un conocimiento escaso sobre estos controladores. Sin embargo es
importante recalcar que a pesar de no tener conocimiento sobre este tema,
expresaron apoyar la innovacin e inclusin de estos dispositivos en el
mercado, manifestando que sera de gran ayudan tanto domestica como industrial,
adems de la significancia que tendra en los dispositivos manuales, ya que
estos controladores alargan y mejoran el rendimiento de estos dispositivos,
permitiendo que el usuario pueda confiar de manera segura en la utilidad de los
mismos.
En relacin a la pregunta N5, se hizo una investigacin exhaustiva,
buscando el trabajo realizado por SALAZAR & VALVERDE, (2018) el cual tiene
una relacion con la presente investigacion,
ya que estos hacen mencion de los controladores de temperaturya y su importancia en los dipositivos
que existen, esto se debe a que los controladores de temperatura y velocidad
regulan y protegen los dispositivos, por eso el trabajo relizado
por los autores previamente mencionados, se centra en la creacion
de nuevos diseos de controles de temperatura. Por lo que los autores definen la creacion
de nuevos diseos de la siguiente manaera:
La mayora de controladores trmicos, en nuestro pas por su antigedad
no cuentan con un sistema de control de temperatura que pueda garantizar un
ambiente trmico neutro, adems de esto, carecen de buenos sistemas de alarmas
que den aviso a tiempo sobre cualquier eventualidad que ocurra en el habitculo
o planta. Para brindar las condiciones necesarias de seguridad, se hace
necesario el diseo de nuevos controles de temperatura para dichos procesos ya
que los equipos existentes son de difcil adquisicin debido a sus costos.
(p.6).
Lo mencionado previamente, tiene una relacin con las respuestas proporcionadas por la poblacin, porque apoyan la innovacin de los
dispositivos manuales, a travs de los controladores difusos multivariables de temperatura y velocidad, permitiendo la
inclusin del mundo moderno en esta dcada, apoyando cada da la inclusin de nuevas
ideas que mejoren y protejan el rendimiento de los dispositivos manuales que se
pueden tener en casa o en las empresas.
Discusin
Despus de analizar cada aspecto importante tratado en la investigacin,
adems de estudiar e interpretar los resultados obtenidos por medio de la
tcnica y herramienta de recoleccin de datos, es necesario destacar algunos
puntos. Principalmente, la importancia que poseen los dispositivos electrnicos
dentro de todas las ramas del ser humano, donde incluso en el uso de herramientas
como lo son los dispositivos manuales son de gran importancia. Aunado a eso
tambin se cuenta dentro de estas herramientas los controladores de temperatura
y velocidad, que impulsan y fomentan la innovacin en los equipos tecnolgicos.
En ese mismo orden de ideas y tomando en cuenta la entrevista realizada
y los resultados obtenidos, es sencillo darse cuenta de que la mayora de las
personas tienen un conocimiento general acerca del uso que poseen estas
herramientas, a su vez son capaces de estudiar la posibilidad de un diseo de
controladores de temperatura y velocidad que vayan de la mano con los
dispositivos manuales, facilitando la utilizacin de los mismos.
Es importante destacar que actualmente existen trabajos que tienen
cierta relacin con la problemtica estudiada en esta investigacin, como es el
caso del trabajo realizado por C & MENDEZ (2011) quienes hacen enfasis en los controladores difusos de la siguiente
manera:
Por otro lado, uno de los problemas prcticos y comunes en ingeniera es
el control de temperatura. Un enfoque que se ha realizado para la solucin de
este tipo de problemas consiste en la implementacin de controladores basados
en lgica difusa. (p.10)
Debido a lo mencionado anteriormente, es importante destacar que los controladores
de temperatura y velocidad son de gran ayuda al momento de realizar cualquier
actividad cotidiana y/o industrial, ya que al tener un controlador, este
permite mejorar el rendimiento de los dispositivos manuales, porque al
dispositivo alcanzar una temperatura por debajo de la establecida, este
inmediatamente dejara de funcionar, asegurando y alargando la vida del mismo.
Por los problemas descritos anteriormente, surge la necesidad de disear
un control de temperatura de mayor precisin y confiabilidad que aumente en
gran medida las posibilidades de brindar ambientes adecuados y que cumplan con
una funcin correcta.
A su vez, dentro de la presente investigacin se trat de encontrar
relacin con algunos trabajos e investigaciones previamente realizadas que
avalan y alargan un poco ms la discusin, como puede ser el trabajo realizado
por Yesid Santaf Ramn (2010) quien titul a su trabajo como Diseo de un
controlador de temperatura difuso haciendo especial nfasis en la creacin,
mejoramiento y diseos de nuevos controladores de temperatura que cumplan un
trabajo an ms preciso y correcto que dejen resultados beneficiosos a gran
escala.
Es evidente que la bsqueda de soluciones y la creacin de nuevos
diseos en muchas reas son constantes y diligentes en todos los sentidos
posibles, estableciendo as una lnea de trabajo permanente que marque el
camino para investigaciones futuras.
Conclusiones
Para todo proyecto de investigacin es sumamente importante conocer a
detalle la problemtica y las posibles soluciones que pueden plantearse a lo
largo de la investigacin. Mediante la realizacin de este trabajo se concluy
lo indispensable que es tener un claro concepto del trabajo a realizar, adems
es necesario hacer las preguntas adecuadas que logren establecer una estructura
y una lnea de conocimiento no solo actuales, sino tambin que sirvan como gua
para el futuro en diferentes investigaciones a llevarse a cabo.
Del mismo modo, entender que los dispositivos para controlar la
temperatura y la velocidad son totalmente tiles en muchos aspectos y que un
buen diseo y posterior prototipo pueden sentar las bases para mantener una
estructura que deje grandes beneficios para los usuarios o para las empresas
y/o interesados en fomentar la innovacin en todas las reas.
Aunado a eso, es menester recalcar que la gran mayora de controladores
trmicos (incubadoras, temperatura de lquidos para determinadas mezclas entre
otros), por su antigedad no cuentan con un sistema de control de temperatura
que pueda garantizar un ambiente trmico neutro, adems de esto, carecen de
buenos sistemas de alarmas que den aviso a tiempo sobre cualquier eventualidad
que ocurra en el habitculo o planta.
Para brindar las condiciones necesarias de seguridad, se hace necesario
el diseo de nuevos controles de temperatura para dichos procesos ya que los
equipos existentes son de difcil adquisicin debido a sus costos. De esta
manera se logra obtener los resultados deseados tanto a corto como a largo
plazo, es por ello que es sumamente importante tener clara la idea de trabajo
con la que se pretende una lnea constante y que realmente pueda ofrecer una
solucin momentnea a las situaciones planteadas.
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2021 por los autores. Este artculo es de acceso abierto y distribuido segn
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