PROTOTIPO DE DESTEJEDORA PARA LA
INDUSTRIA TEXTIL
PROTOTYPE OF WEAVING MACHINE FOR
THE TEXTILE INDUSTRY
Edgar Sarabia Lugo
Tecnológico Nacional de México Campus ITSOEH, México
Nelly Ana Laura Jiménez Zúñiga
Tecnológico Nacional de México Campus ITSOEH, México
Benito Armando Maturano Maturano
Tecnológico Nacional de México Campus ITSOEH, México
pág. 3108
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i4.12553
Prototipo de Destejedora para la Industria Textil
Edgar Sarabia Lugo1
esarabia@itsoeh.edu.mx
https://orcid.org/0000-0003-0383-5436
Tecnológico Nacional de México
Campus ITSOEH
México
Nelly Ana Laura Jiménez Zúñiga
njimenez@itsoeh.edu.mx
https://orcid.org/0000-0002-9985-6874
Tecnológico Nacional de México
Campus ITSOEH
México
Benito Armando Maturano Maturano
bmaturano@itsoeh.edu.mx
https://orcid.org/0000-0001-6250-6339
Tecnológico Nacional de México
Campus ITSOEH
México
RESUMEN
Se realiza el diseño de un dispositivo capaz de destejer los lienzos a nivel mecánico y estético, mediante
el uso de software de diseño mecánico tomando en cuenta las medidas de piezas comerciales, para lo
cual se realizaron las pruebas por medio de simulación virtual que permite el software utilizado, con
respecto a la funcionalidad y ensamble de piezas, así como el desempeño del mecanismo para
determinar que no haya interferencia entre las piezas y que estas no sufran fracturas o alguna
malformación al ejecutar las actividades que pueda convertirse en problema de diseño y funcionalidad;
con este análisis se pretende obtener un prototipo funcional el cual pueda ser impreso con PLA el cual
logre ejecutar las actividades esperadas en una menor escala y para que en un futuro, a mediano plazo
puede construirse en tamaño real y funcional con el fin de reproducir en línea y sea comercializable
para las distintas empresas del giro textil de la región. Impactando en la reducción de los residuos
atendiendo al PRONACES de Agentes tóxicos y procesos contaminantes ya que pretende reutilizar
recursos en los procesos de la industria textil.
Palabras clave: prototipo, diseño, PRONACES
1
Autor principal
Correspondencia: esarabia@itsoeh.edu.mx
pág. 3109
Prototype of Weaving Machine for the Textile Industry
ABSTRACT
The design of a device capable of unweaving the canvases at a mechanical and aesthetic level is carried
out, through the use of mechanical design software taking into account the measurements of commercial
pieces, for which the tests were carried out through virtual simulation that allows the software used,
with respect to the functionality and assembly of parts, as well as the performance of the mechanism to
determine that there is no interference between the parts and that they do not suffer fractures or any
malformation when executing the activities that could become a design and functionality problem. ;
With this analysis, the aim is to obtain a functional prototype which can be printed with PLA which can
execute the expected activities on a smaller scale and so that in the future, in the medium term, it can
be built in real and functional size in order to reproduce in line and is marketable for the different textile
companies in the region. Impacting the reduction of waste in accordance with the PRONACES of Toxic
Agents and Polluting Processes since it aims to reuse resources in the processes of the textile industry.
Keywords: prototype, design, PRONACES
Artículo recibido 13 junio 2024
Aceptado para publicación: 15 julio 2024
pág. 3110
INTRODUCCIÓN
La industria textil en México es importante debido a que impacta en la economía del país representando
el 7.5% del PIB de la manufactura nacional (Hinojosa, 2024), considerando igualmente aspectos
culturales debido a la tradición textil mexicana ya que es variada con respecto a técnicas y diseños
reconocidos internacionalmente, la cual comienza antes de la colonización de los españoles (Iniciativa
Textil, 2020), pues ya se fabricaban prendas derivadas de productos naturales; es una industria muy
próspera debido a que es una fuente generadora de ingresos que demanda el uso de de diversos insumos;
Lo cual impacta directamente en la competitividad y en la necesidad de recurrir a la ciencia y la
tecnología para innovar los procesos que mejoran la funcionalidad, comodidad y utilización óptima de
los recursos, abriendo así la posibilidad de áreas de oportunidad en realizar investigación para realizar
el diseño y fabricación de maquinaria y equipo textil.
Al realizar investigación en México, se deben considerar los PRONACES, los cuales desarrollan ejes
programáticos y de articulación de la Ley General, para atender las medidas de la prevención, atención
y solución de problemáticas nacionales y el acceso universal al conocimiento y sus beneficios
sociales(García, 2024), con el objetivo de articular y promover esfuerzos organizados de investigación
humanística y científica, desarrollo tecnológico e innovación orientados a diagnosticar, prospectar y
proponer a las autoridades competentes, acciones y medidas mencionadas anteriormente; este proyecto
atiende directamente al de Agentes tóxicos y procesos contaminantes(DOF, 2023).
Según la SEMARNAT, en México se desechan más de 12 mil toneladas de residuos textiles a diario y
solo se recicla el 2%, es de ahí que surge la necesidad de buscar soluciones enfocadas en la reducción
de los residuos para un uso más eficiente y responsable de los materiales que se usan en la industria
textil. El tejido de punto es un método para convertir hilo en tela, el cual consiste en pasar un hilo a
través de otro hasta formar el lienzo de tela; según Hilados de Alta Calidad (Flores, 2020), A nivel
industrial se utilizan máquinas sofisticadas de alta velocidad, el tejido de punto mueve billones de
dólares y emplea cientos de miles de personas y básicamente existen dos tipos de tejido de punto: por
trama, conocido como tejido circular y por urdimbre, incluyendo Tricot y Raschel.
pág. 3111
Según la Norma ASTM D5430, el sistema de clasificación de 4 puntos especifica un método para
establecer una clasificación numérica a partir de una inspección visual, el cual es el más utilizado en la
industria de la confección, ya que determina las características para suministro, criterios y tolerancias
(VTRUST, 2024); es así que debido a que en diversas ocasiones al elaborar lienzos de tejido punto,
cuando se presenta una imperfección o defecto se convierte en un problema de calidad, pues no cumple
con el estándar requerido de ser un lienzo. Impactando en la necesidad de diseñar un prototipo que logre
recuperar los recursos la materia prima, en este caso, hilo, de los lienzos defectuosos.
El desarrollo del diseño de un prototipo de una destejedora textil capaz de destejer los lienzos, a nivel
mecánico y estético, permitiendo la determinación de ideas para su creación, con la elaboración en el
software de diseño asistido SolidWorks®, en donde se desarrollará los componentes que contendrá el
prototipo, tomando en cuenta las dimensiones, así como las pruebas por medio de la simulación virtual
que permite el software, acorde a la funcionalidad y ensamble de las piezas, el desempeño del
mecanismo para determinar que no exista interferencia entre las piezas y que estas no sufran fracturas
o malformación al ejecutar las actividades, previniendo así problemas de diseño y funcionalidad. El
diseño según Mendoza (2020) conlleva a tres niveles de creaciones: el primero cuando se concibe el
producto como una idea en mente, el segundo cuando se plasma en un boceto o plano su configuración
y un tercer nivel, cuando se crea de forma tangible a través de prototipos funcionales (Mendoza et al.,
2020)
Según Mercado (2020), El Diseño Asistido por Computadora consiste en la utilización de programas
utilizando un ordenador con la finalidad de crear, modificar, analizar, optimizar y documentar
representaciones gráficas bidimensionales y tridimensionales de objetos reales o en proyecto. Todo esto
con la finalidad de aumentar y optimizar la productividad del diseñador, el CAD, se convierte en la
habilidad del dibujo técnico, con el uso de efectos especiales y animación, permitiendo tener una visión
virtual de las piezas.
El diseño conceptual en el diseño de nuevos productos, se considera una etapa de síntesis, donde se
utilizan representaciones de diseño como el boceto y sus diversas tipologías para asistir al proceso
cognitivo relacionado con la creación, y las acciones de exteriorizar, explorar y registrar las primeras;
es la etapa temprana donde se definen aspectos claves del producto final.
pág. 3112
El enfoque sistémico aborda dicha fase a través de un modelo de desagregación teórica de los atributos
del producto y su asociación a geometrías que las representen, sirviendo de base para realizar la
exploración de la propuesta conceptual.
La investigación en torno al origen de las diversas tipologías de boceto demuestra que se nombran en
función de su propósito más que en su instrumentalización técnica. El modelo de abocetado concurrente
planteado busca ser un modelo ampliado del modelo sistémico para el diseño conceptual que asocia el
uso de las tipologías de boceto a las diversas etapas del modelo para facilitar y apoyar visualmente los
procesos cognitivos y la toma de decisiones en etapas teóricas iniciales, poco definidas y muy abstractas.
METODOLOGÍA
El tipo de investigación realizado fue exploratorio ya que este se realiza para examinar una cuestión
poco estudiada o no investigada y para indagar sobre un tema innovador que requiere de nuevas
expectativas. Debido a que el prototipo a desarrollar es innovador pues no existen más maquinarias en
el mercado que realizan la actividad proyectada en esa forma o diseño.
El diseño aplicado fue experimental debido a que se consideran diversas variables que forman parte del
prototipo vinculados entre sí, así mismo, la metodología sistémica que plantea el análisis bajo
descomposición de los subsistemas fundamentales del diseño, forma, función, ergonomía en
volúmenes, superficies y límites de contorno, como divisiones capaces de incorporar todos los valores
integrantes del diseño, dando lugar a un modelo conceptual de formulación por objetivos, generalizable
al análisis de cualquier producto.
Con la técnica de boceto, el cual, al ser un tipo de dibujo, hereda ciertas características propias de la
representación, donde desde el punto de vista material, toma los medios operativos y a su vez el
conceptual, la construcción de la imagen estática, con técnicas constructivas que emplea la perspectiva
para generar una ilusión de especialidad: volumetría e isometría.
El boceto es una de las principales herramientas para plasmar un diseño conceptual, el cual emplea la
técnica y los principios del dibujo para representar y simular una realidad en su condición volumétrica
y espacial en un entorno bidimensional. Goel (1995) considera al boceto como el primer paso del
proceso de diseño para externalizar y visualizar ideas en un nivel individual, el cual es rápido, con
estructura secuencial.
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El cual, más allá de la calidad del resultado y su nivel de realismo, es el apoyo fundamental que establece
este medio a niveles cognitivos en el proceso mental llevado a cabo durante el diseño.
El diseño mecánico Busca crear productos que permitan satisfacer una necesidad en específico. Un
sistema mecánico está formado por varios elementos mecánicos, y, piezas móviles que transmiten
potencia y movimiento, por lo que el diseñador debe tener la capacidad de diseñar elementos
individuales e integrarlos en un sistema coordinado, respondiendo a las necesidades del "cliente" de
acuerdo a lo que indica Herrera (2023). Para el Diseño de prototipo de un producto cuenta con
propiedades específicas según sus necesidades, tomando en cuenta las necesidades principales del
producto y posibles especificaciones Escuela de Estudios Superiores de Xalostoc. (2023). Se evaluaron
las principales características del prototipo para posteriormente poder elaborar una maquina funcional.
Para esto se realizaron varios diseños acordes a los requerimientos del producto los cuales se
concretaron en un plano.
El Plano o Dibujo, permite crear planos de las vistas de los modelos o ensamblajes de forma automática
y en muy poco tiempo. El módulo permite obtener proyecciones ortogonales, secciones y cortes,
acotación, lista de materiales, vistas explosionadas, entre otras muchas funciones. Hernández (2016) El
Ensamblaje. Está formado por un entorno de trabajo preparado para crear conjuntos o ensamblajes
mediante la inserción de los modelos 3D creados en el módulo Pieza. Los ensamblajes se definen por
el establecimiento de relaciones geométricas entre las piezas integrantes.
Las pruebas de funcionamiento de acuerdo a Álvarez (2023) constituyen un aspecto fundamental en el
ciclo de desarrollo, dado que van a evidenciar que el software y los productos asociados cumplen con
los requisitos (funcionales y no funcionales), satisfacen los estándares, prácticas y convenciones, y
responden a sus objetivos comerciales y las expectativas de las partes interesadas. Todo esto con la
finalidad de mandar a impresión en 3D, la cual es una nueva tecnología emergente que permite crear
objetos mediante la formación de capas de material. Hervás (2022); es el proceso de creación de objetos
mediante el depósito de capas de material unas sobre otras. La impresión 3D se denomina fabricación
aditiva (AM) en lugar de los métodos sustractivos tradicionales, como el fresado CNC, cuando se utiliza
para la producción industrial.
pág. 3114
El diseño de la destejedora consistió en las siguientes fases
Fase 1. Realizar bocetos del prototipo. Realizados a mano alzada con la finalidad de dibujar los
elementos que conforman el prototipo de acuerdo a las necesidades que se tienen de destejer un lienzo
de tela.
Fase 2. Diseño mecánico de componentes en el software SolidWorks. Donde mediante el uso de
software de diseño mecánico se toman en cuenta las medidas de piezas comerciales, que formarán parte
de los componentes. Deben ser elementos mecánicos y piezas móviles que transmiten potencia y
movimiento tanto de manera individual como en conjunto, los cuales formarán parte del prototipo con
sus características y especificaciones respecto a medidas, materiales y tolerancias para posteriormente
ensamblar y obtener el prototipo y los planos de cada una de las piezas para la impresión en 3D y en un
futuro mandarlas mecanizar o adquirir de línea, para su fabricación real.. como se muestra en la
Ilustración 1 sobre el diseño mecánico de la destejedora.
Ilustración 1 Diseño mecánico
Fuente: Elaboración propia (2024)
3. Simulación del ensamble en Software software SolidWorks; donde con el mismo software se
realiza una simulación virtual la cual permite observar el desempeño del mecanismo, para determinar
que no existe interferencia entre los componentes o que no se fracturen o sufran malformación alguna
o fricción excesiva. Considerando así las pruebas de funcionamiento del prototipo las cuales constituyen
un aspecto fundamental en el ciclo de desarrollo, ya que el software y los productos asociados cumplen
con los requisitos (funcionales y no funcionales), los cuales satisfacen los estándares, prácticas y
convenciones, y responden a sus objetivos comerciales y las expectativas de los interesados.
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Al tener cada una de las piezas por separado y posteriormente ensamblar para obtener el prototipo final
se realizaron las pruebas básicas de rodamientos, tensión, compresión, rupturas, que formarán parte de
las operaciones del dispositivo, por medio de simulación virtual para cada una de las piezas y así
observar su funcionalidad y posibles fallas. Validando así los parámetros requeridos para cada una de
las piezas y elementos del prototipo. Dichos ensambles y pruebas se muestran en la siguiente imágen,
Ilustración 2, de cómo se visualiza en el software SolidWorks.
Ilustración 2 ensamble de componentes y pruebas en SolidWorks
Fuente: Elaboración propia (2024)
4. Realizar los planos y ensambles de la máquina en piezas 3D en el software SolidWorks. Posterior
al diseño y la simulación, se crean los planos acorde a las vistas de los modelos o ensamblajes,
obteniendo proyecciones ortogonales, secciones, cortes, acotación, lista de materiales, vistas
explosionadas, entre otras, que servirán como referencia a las especificaciones. Como se muestra en
la Ilustración 3.
Ilustración 3 Plano de componentes
Fuente: Elaboración propia
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5.Impresión en 3D del prototipo con PLA, En la impresión del prototipo se considera la Impresora
3D Ender 3 pro con el uso de PLA. Donde el filamento PLA es un polímero respetuoso con el medio
ambiente ya que su materia prima está basada en el almidón de maíz, raíces de tapioca o caña de azúcar;
y es utilizado para la impresión en 3D, con la ventaja de que de acuerdo a sus propiedades, combinado
con la velocidad de impresión, se obtienen bordes muy definidos, resistentes, flexibles y baja
inflamabilidad.; y la impresora Creality Impresora 3D Ender 3 pro Totalmente de código Abierto
tamaño de impresión 220 x 220 x 250 mm y Creality Impresora 3D Ender-3 V2, tamaño de impresión
220 x 220 x 250 mm.
Ilustración 4 Impresora 3D Ender 3 pro
Fuente: tomada de Creality. com (2024)
lustración 5 Impresora 3D Ender-3 V2
Fuente: tomada de Creality. com (2024)
Cada componente fué impreso acorde al diseño y se ensamblo de acuerdo al plano para verificar la
combinación de estos, como se muestra en las siguientes Imágenes Ilustración 6.
pág. 3117
Ilustración 6 Impresión de componentes- Marco
Fuente: Elaboración propia (2024)
Ilustración 7 Impresión de componentes- Biela
Fuente: Elaboración propia (2024)
6. Construir la máquina, a través de los planos. Posterior a la impresión de los componentes, se
ensamblan, acorde a los planos generados, permitiendo así obtener de manera física el prototipo.
Ilustración 8 Prototipo de destejedora
Fuente: Elaboración propia (2024)
pág. 3118
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El proceso de diseño de un nuevo prototipo siempre es un constante reto para el diseñador, quien se
enfrenta a tener una idea en un boceto para posteriormente pasarla a un software de diseño en el cual se
tienen que colocar medidas para posteriormente ensamblar y hacer una análisis de dicho ensamble y
tomar en cuenta todas las características necesarias para el funcionamiento correcto, y al mismo tiempo
el materializar dicha idea que ya se tuvo en un boceto y en un plano listo para fabricarse, que es el
siguiente reto a superar, ya que la manufactura en cualquier nivel tiene un grado de dificultad el cual
dependiendo del proceso se debe tomar de diferente perspectiva para lograr materializar la idea que se
tuvo en un inicio y al enfrentarse a la manufactura es cuando surgen diferentes contratiempos que no se
tenían en cuenta cuando se realiza el diseño, por lo tanto se debe de buscar la forma que manufacturar
y si no es posible volver a diseño para realizar modificaciones para lograr materializar la idea.
CONCLUSIONES
El prototipo es capaz de destejer los lienzos a nivel mecánico y estético, tomando en cuenta las medidas
de piezas comerciales para su fabricación, tomando en cuenta las pruebas que se realizaron por medio
de simulación virtual que permite el software utilizado, dando como resultado la funcionalidad y
ensamble de piezas, así como el desempeño del mecanismo, determinando que no hay interferencia
entre las piezas y que estas no sufren fracturas o alguna malformación al ejecutar las actividades que
pueda convertirse en problema de diseño y funcionalidad; con este análisis se pudo obtener un prototipo
funcional el cual fue impreso con PLA y logre ejecutar las actividades esperadas en una menor escala
y para que en un futuro, a mediano plazo puede construirse en tamaño real y funcional con el fin de
reproducir en línea y sea comercializable para las distintas empresas del giro textil, se pretende tener el
impacto suficiente en el sector textil para la creación de un equipo de tamaño industrial y que este
equipo pueda ser de utilidad para las empresas de las regiones Tepeji, Tula, Tezontepec, Mixquiahuala,
Progreso, Actopan, etc. Donde se tienen empresas pertenecientes al giro textil.
pág. 3119
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