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CLEIN COLOMBIA RETO MUNDIAL

Memorias del evento

Medellín, del 31 de octubre al 5 de noviembre Edición N° 1

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CLEIN Colombia Reto Mundial: Memorias del evento

Realizado en la ciudad de Medellín, Antioquia. Del 31 de octubre al 5 de noviembre del 2016

Edición N°1

Editora: Karla Blanco Castro

Organizado por:

Asociación Nacional de Estudiantes de Ingenierías Industrial, Administrativa y de Producción:

ANEIAP

Asociación Latinoamericana de Estudiantes e Ingenieros Industriales y Afines: ALEIIAF

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ORGANIZAN

Presidente del congreso

Ing. Daniel Castellanos Sánchez

Comité organizador

Karla Blanco Castro

Eric Toscano Cantillo

Mauricio Anaya Uribe

Jhon Barreto Espinoza

Juan Jaramillo Castrillón

Ing. Daniel Zapata Castro

Comité académico

José Zambrano Maury

Alix Sierra Contreras

Emily Lagos Villalba

Daniel Gómez Vanegas

Ibeth Prado Orozco

Jeison Florez Granada

Yesyca Estupiñán Garzón

Andres Ricaurte

Comité científico

Lic. Juan Delgado Vargas

Ing. Walter Andía Valencia

Ing. Cesar Luis Vela

Ing. Jhoany Valencia Arias

Adm. Lemy Bran Piedrahita

MBA Jonathan Bermúdez Hernández

Jorge Ariel Franco López

PhD. Carlos Moreno Mantilla

Ing. Fernando Noriega MSc.

Ing. Jorge Pereyra Salazar

Ing. Pablo Pérez Buelvas

Ing. Andrés Viloria Sequeda

Mg. Luty Gómez Cáceres

PhD. Carlos Reina Rodríguez

Ing. Sebastián Franco Castaño

Mg. Ismael Mejía Salazar

Mg. Javier Lemos Tamayo

MBA Alfonso Meneses Pereira

Ing. Manuel Mayorga Morato

Ing. Jorge Velez Muñoz

Mg. Beatriz Mora González

PhD. Oscar Ortiz Rodríguez

Ing. Hugo Alvarado de León

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Contenido

Reto Mundial………………………………………………………………………………… 5 Asociación Nacional de Estudiantes de Ingenierías Industrial, Administrativa y de Producción – ANEIAP……………………………………………………………………….. 6 Asociación Latinoamericana de Estudiantes e Ingenieros Industriales y de Carreras Afines – ALEIIAF……………………………………………………………………………………... 7 Conferencias Magistrales…………………………………………………………………….. 8 CLEIN TALKS………………………………………………………………………………. 15 Ponencias…………………………………………………………………………………….. 17 Miraywa Mayu: Nutri - Riego por goteo ecológico automatizado autosustentable, sistema de condiciones extremas. Desarrollado en Caudevilla – Carabayllo – Lima…………………….. 17 Biocombustibles y bioquímicos derivados de biomasa………………………………………. 26 Modelo de Gestión Integral Energética para la mejora del performance en la fabricación de envases de vidrio……………………………………………………………………………... 39 Modelamiento y evaluación económica del parque eólico Carrizal de 195 mw………………. 53 Universidades Chilenas y su aporte al desarrollo sustentable: Avances y reflexiones………. 58 Sistema de transporte interno basado en bicicletas eco-amigables para universidades e institutos de amplia infraestructura…………………………………………………………... 67 Siccatio Lucem: Sistema cerrado de secado acelerado mediante luz infrarroja para la desinfección y prolongación de la vida útil de alimentos……………………………………... 74 Propuesta de un Programa de Seguridad y Salud en el Trabajo basado en el estudio de riesgos disergonómicos para mejorar la productividad económica de los docentes de la Facultad de Ingeniería de una Universidad del norte del Perú…………………………………………….. 84 Construcción de una aproximación de modelo matemático que permita seleccionar factores relevantes para la simulación del comportamiento vial del área metropolitana de Bucaramanga………………………………………………………………………………… 91 Desarrollo de snacks de yacón (Smallanthus sonchifolius) como alimento funcional en Perú. Análisis de mercado y su viabilidad económica para comercialización en Estados Unidos…... 99 Aplicaciones del Big Data en áreas de la ingeniería…………………………………………. 108 Modelo de laboratorio de fabricación digital como propuesta innovadora educativa escolar… 118 Póster………………………………………………………………………………………… 124 Diseño y construcción de una prótesis Tansfemoral………………………………………… 124 Elaboración de lámina ecológica aglomerada para aislante térmico a base de aserrín, piedra pómez y papel reciclado……………………………………………………………………… 125 Diseño y construcción de un Horno Solar para el secado de madera dirigido a las pequeñas y medianas empresas del sector madera en Nicaragua………………………………………... 126 Modelo para el desarrollo alternativo del pequeño plamicultor: aprovechamiento industrial del cuesco de la palma africana en Colombia………………………………………………… 127 Debate………………………………………………………………………………………... 129

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RETO MUNDIAL

“Hace 25 años en la ciudad de Medellín, bajo el lema “El ingeniero Industrial del siglo XXI” se celebró por primera vez un evento que reúne a la comunidad de ingenieros industriales y afines, el cual trasciende año tras año, posicionándose como el más importante de América Latina. En esta oportunidad, regresando a los inicios, surge CLEIN Colombia 2016: Reto Mundial: “Arriesga – Transforma – Innova.

CLEIN Colombia 2016 está orientado hacia un sueño común de nuestro continente Latinoamericano: ser una región que día a día crece y se fortalece, siendo ejemplo a nivel mundial; en esta ocasión, preparándonos desde la ingeniería para los retos que el mundo presenta en la actualidad.

Reto Mundial es un espacio de encuentro, aprendizaje e intercambio de experiencias, donde los ingenieros se involucran con las problemáticas existentes, mejorando sus habilidades y afrontando retos con ese sueño de región. Primero se debe preparar un ENTORNO apto, luego identificar las NECESIDADES existentes para poder gestionar los RECURSOS de manera óptima. Solo entonces podemos hablar de LIDERAZGO, con el fin de alcanzar el CAMBIO. Son retos que requieren de un renovado compromiso y de alianzas entre sectores. América latina y deberá encontrar la forma de mejorar su capital humano y físico, así como su capacidad tecnológica y entorno de negocios, Para aprovechar el potencial de cada uno de nuestros países y tomar un rumbo innovador hacia la sostenibilidad, la educación, el desarrollo social y cultural.

Actualmente cada uno de los países de América Latina puede ponerse a la vanguardia de las grandes naciones líderes en economía, innovación, Emprendimiento y desarrollo sostenible; hace falta una buena planeación a largo plazo de lo que esperamos, respaldada por un sistema educativo diseñado para las necesidades de cada país, articulación con el sector privado para administrar más eficientemente nuestros recursos y disminuir la corrupción que ha bloqueado grandes desarrollos.

Es hora de que los jóvenes nos empoderemos de la realidad de nuestros países, no somos el futuro, somos EL PRESENTE y desde ahora debemos actuar para hacer del futuro que queremos una realidad. Debemos trabajar de la mano para recuperar el tiempo que nuestros antecesores han desperdiciado, y este congreso será el primer espacio en el que nos comprometeremos a luchar por objetivos comunes, trazando un rumbo para que América Latina dé pasos conjuntos hacia el futuro que cada una de sus generaciones sueña para este territorio mágico, rico, biodiverso y lleno de potencial en cada mente y corazón de sus admirables habitantes”.

Comité organizador CLEIN COLOMBIA 2016

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ANEIAP es una organización con 23 años de experiencia en el soporte a la formación de estudiantes de Ingenierías Industrial, Administrativa y de Producción, compuesta por jóvenes de todo el territorio colombiano, comprometidos no solo con nuestra formación holística, sino también con el desarrollo de proyectos y estrategias que ayuden a mejorar nuestra sociedad, mientras crecemos como profesionales y fortalecemos la integración nacional. Nuestro objetivo es aportarle a COLOMBIA profesionales que sean agentes de cambio

www.aneiap.co

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ALEIIAF es la Asociación Latinoamericana de Estudiantes de Ingeniería Industrial y Afines, que agrupa a jóvenes estudiantes de la rama de Ingeniería Industrial y Afines, de toda la geografía latinoamericana

ALEIIAF es gestora de la integración de la Ingeniería Industrial, por medio de la promoción y coordinación de proyectos y eventos relacionados a nivel estudiantil y profesional, con el objetivo de actualizar y complementar los conocimientos involucrados con las nuevas tendencias del mercado latinoamericano y mundial.

www.aleiiaf.net

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MEMORIAS CLEIN

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CONFERENCIAS MAGISTRALES

Conferencia de apertura

Juan David Aristizabal

Miembro de la red Ashoka y autor del libro “Llenando espacios, un libro sobre emprendedores sociales”. Es considerado por la revista FORBES como uno de los jóvenes menores de 30 años que pueden cambiar el mundo. Nació en Pereira, Colombia. Co-fundador de Ideas por un mejor país y Co-fundador de Todos por la educación, iniciativa ciudadana que promueve que la sociedad en general se comprometa con la educación como la principal

prioridad nacional. Administrador de empresas con maestría en asuntos internacionales. Periodista, investiga y reporta los innovadores latinoamericanos que están transformando la región, ganador del MTV Latin America Millenial award en la categoría Piensa en Grande con la Fundación Buena Nota.

IntegACCIÓN Latinoamericana

Jesús Esteban Ramos

Ingeniero Industrial de la Universidad Libre de Colombia. Especialista en proyectos PMI y Msc en Dirección de Marketing. Presidente Nacional 2013 de la Asociación de Estudiantes de Ingenierías Industrial, Administrativa y de Producción ANEIAP. De la ciudad de Bogotá, Colombia, con experiencias profesionales y culturales en más de 32 países. Enfoque en proyectos con y sin ánimo de lucro.

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Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente

David Montero Jalil

Magíster en City Design & Social Science de London School of Economics. Magister en Administración de NEOMA Business School y Administrador de Empresas graduado del CESA. Experto emprendedor social impulsador de ciudades sostenibles, creativas e innovadoras a partir de la gestión de proyectos en el sector público, privado y fundaciones sin ánimo de lucro. Es

Global Shaper del Foro Económico Mundial. Le apasionan los temas de gobernanza y capital cultural de la ciudad.

Holocracia como método de gestión en las empresas

Jean Philippe Rosier

Originario de Porto Alegre, Brasil. Consultor y director en la escuela creativa Perestroika. Esta organización maneja el Experience Learning como metodología original de aprendizaje basada en la experiencia. Ha trabajado con empresas como Red Bull América Latina, COB, Rio 2016, Rede Globo, Coca-Cola, Petrobras, entre otras. Formado en el curso “Art and Craft de

Dinamarca” sobre cómo crear espacios de aprendizaje.

Diseclar

Juan Nicolás Suarez

Ingeniero Industrial de la Pontificia Universidad Javeriana. Especialista en Responsabilidad Social Empresarial. CEO de Diseclar. Empresa que fabrica y diseña mobiliario con diseños exclusivos para uso en exteriores con apariencia a la madera, hechos a partir de plástico reciclado y fibra vegetal. Diseclar ha recibido diferentes reconocimientos entre los que destacan el

Fondo emprender, Concurso Ventures, RSE Confamiliar y el programa de Innovación Social para el Desarrollo.

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Educación - Aulas Amigas

Juan Manuel Lopera

Amante de la tecnología y del aprendizaje, descubrió con ayuda de sus profesores una forma diferente de aprender a los métodos tradicionales de enseñanza de la academia. Co fundador de Aulas amigas, una gran empresa que transforma las formas de enseñar y aprender a través de tecnología, recursos digitales y formación a maestros. Hoy cuentan con un equipo de trabajo consolidado con la cultura de amar lo que se hace con el fin de entregar

soluciones tecnológicas que le permiten a nuestra niñez y juventud estar a la vanguardia educativa mundial.

Planeación estratégica

Sergio Roldán

Docente universitario de la Universidad de Medellín, Director General y asesor experto del grupo Urbano Medellín, asesor experto del Centro Iberoamericano de desarrollo estratégico Urbano - CIDEU consultor internacional en el diseño, gestión y desarrollo de políticas públicas. El grupo Urbano Medellín es una organización de la sociedad civil que promueve valores

ciudadanos mediante la formación de ciudadanía antes que ciudad y a través de la formulación de políticas públicas, planes y proyectos. Grupo Urbano promulga el cambio social a través del apoyo en la planeación, diseño, gestión y ejecución de proyectos sociales y culturales encaminados al progreso de los países y sus regiones, estableciendo convenios de cooperación internacional con naciones, provincias, ciudades, universidades, empresa privada y ONG’s relacionadas.

Desarrollo de alternativas de innovación

Álvaro Daza Hernández

Arquitecto, Emprendedor. GEP (Global Executive President por sus siglas en inglés) de SLABOOM, un IDEALAB (Laboratorio de ideas) presente en países como Colombia, Holanda, India, México, Panamá y Venezuela, prestando servicios multiculturales de innovación en las áreas de diseño, producción de contenidos, arquitectura, consultoría, producto, marketing,

comunicación, entre otras. Ganador de uno de los cupos en el Campeonato mundial de emprendimiento en la India; Becario ganador de la convocatoria mundial para el Master en diseño estratégico en el Instituto Europeo Di Design de Madrid, España.

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Tecnologías que están cambiando el mundo

Juan Camilo Quintero

Gerente de Innovación y Emprendimiento de la Asociación Nacional de Empresarios de Colombia –ANDI–, organización que aporta su conocimiento para el desarrollo empresarial del país. Ex presidente de Ruta N. Administrador de negocios, con especializaciones en Formulación y Evaluación de Proyectos, Prospectiva Estratégica y Negocios Internacionales. Además, cuenta con más de 12 años de experiencia en el sistema de

emprendimiento e innovación de Antioquia a través de instituciones públicas y privadas que ahora estarán al servicio de la Asociación en todo el territorio nacional.

Neuro Liderazgo competente e ingeniería Humana

José Luis Bueno

Licenciado en Psicología Humana. Consultor, NeuroCoach y conferencista. Fundador de Shin Commitment México SC. Comprometido con fortalecer de manera dinámica aptitudes y habilidades para climas productivos. Asesor Nacional en Liderazgo e Ingeniería Humana en ANEIAP.

Economía y finanzas

Judith Doens

Socia Directora de Proyectos en Avila-Doens Consultores. Originaria de Panamá radicada en México. Asesora Financiera en el levantamiento de capital, especialmente capital de riesgo. Maestría en Economía de Negocios, Finanzas y Economía del Tecnológico de Monterrey, con experiencia en planeación estratégica, liderazgo de equipos y estrategia empresarial.

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Política e Ingeniería

Andrés Felipe Méndez

Politólogo especialista en Gerencia del Talento Humano. Enfocado en el diseño y ejecución de proyectos que desde la estrategia, innovación y derechos humanos, buscan aportar a la construcción del tejido social. Columnista en Finanzas Personales de Revista Semana. CEO y Director de Comunicaciones de Comida en la U. Ex director de la Fundación

Posso. Ex Director Nacional de Formación y Voluntariado Colombia en Techo.

Liderazgo en América Latina

Cesar Lozano

Escritor y conferenciante. CEO del Grupo Empresarial Podium Worldwide Group – PWG. Ingeniero Industrial con postgrado en Finanzas y estudios de especialización en Recursos Humanos. Autor de libros como “Gestión de la felicidad: Cómo liderar a las nuevas generaciones” y “La otra vía para la competitividad organizacional” y “La vida es una maratón, no una carrera de 100 metros”. Con más de 20 años de experiencia en temas de

liderazgo. Presidente del primer Congreso Latinoamericano de Estudiantes e Ingenieros Industriales y de Carreras Afines CLEIN Colombia 1992.

Tecnología + arte: Innovación, colaboración y proyectos interdisciplinarios.

Alberto Levy

Evangelista de la Innovación y conferencista internacional. Originario de Brasil, Levy es un estratega ejecutivo con la habilidad de pensar continuamente en nuevos objetivos y en multi plataformas efectivas de dialogo entre organizaciones, entidades gubernamentales, marcas y consumidores. Con una

carrera exitosa llevando innovación a diferentes industrias, ha trabajado en más de 10 países, 1500 proyectos y 300 clientes incluyendo 500 compañías.

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Equidad

David Sanchez

Ingeniero Financiero, Consultor en Relacionamiento Corporativo WWF Colombia, Co Fundador Pazatiempo, Co Fundador GSA Financieros SAS, Ex Director de Regiones y Ex Director Nacional de Administración y Finanzas TECHO Colombia. Actualmente es coordinador de recaudación de fondos UNICEF Colombia, donde acompaña el canal de adquisición de donantes para contribuir con la sostenibilidad de

la organización con el Oficial de Recaudación. Lidera el acompañamiento de campañas de Fundraising y el monitoreo de donantes Pledge - recaudación, atrición, clawback.

Yo creo en Latinoamérica

Pedro Medina

Empresario social, educador y catalizador. Como empresario fundó McDonald’s en Colombia y lideró la empresa durante 7 años, convirtiéndose en el mayor empleador de estudiantes universitarios en Colombia. En el 2001 la Revista Dinero lo reconoció como uno de los 20 empresarios del año. También ocupó puestos gerenciales en Sofasa, Propilco y Mobil. Actualmente, es el presidente de la Fundación Yo Creo en

Colombia y presta asesorías. Durante 18 años fue profesor de estrategia y desarrollo empresarial en la Universidad de los Andes, Rosario, CESA y Sergio Arboleda. Fue Fellow en el Centro de Asuntos Internacionales de Harvard donde investigó metodologías para construir capital social en Colombia. Estudió Relaciones Internacionales, Economía e Historia en la Universidad de Virginia y tiene un MBA de la misma universidad. Autor del libro de Yo Creo en Colombia, Puentes Redes y Trampolines y co-autor del libro Colombia Positiva. Medina escribe en 12 periódicos y revistas.

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CLEIN TALKS

Siembra Viva

Diego Benítez

Magister en negocios internacionales MIB de GGSB de Francia, es Administrador de Negocios de la Universidad EAFIT. En el 2011 renunció a Bancolombia, entidad en la que trabajó durante más de 9 años, para dedicarse al emprendimiento. A partir de Agosto de 2012 Diego se dedica 100% a su propio proyecto de emprendimiento: SiembraViva (www. siembraviva.com), iniciativa ganadora del Founder Institute de RUTA N en

Medellín; así como también finalista del concurso Ventures. SiembraViva fue considerada por la Revista Dinero, como una de las 101 innovaciones más destacadas del 2013.

Parque del emprendimiento

Mauricio Higuita

Líder en Gestión del Crecimiento en Parque del Emprendimiento. Docente catedrático y consultor independiente. Mauricio se desempeña en áreas del emprendimiento y la administración. Tiene un MBA de la Universidad de Medellín y es egresado de la Escuela Superior de Administración Pública.

Emprendimiento y propósito de vida

Oscar Pérez Marcos

Emprendedor social. Estudiante de Máster en Administración y Dirección de Fundaciones y otras ENLs. Tras su primer viaje a África fundó Hola Ghana, promoviendo el voluntariado internacional, el desarrollo de competencias y la cooperación. Co-fundador de la Asociación Española de Emprendedores Sociales: Social Emprende. Co-líder de La Pola Social. Diseño del programa de educación experiencial: Viajes de aprendizaje.

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Innovación social

David Gereda

Ingeniero Industrial de la Universidad de los Andes. Partícipe en programas de liderazgo y responsabilidad social como la creación de la Fundación Calasanz, el grupo Ingenieros sin Fronteras-Colombia, la Red Colombiana de Jóvenes-RECOJO, ID Social y Trevol Ciudadano. En el 2010 recibió el premio “Distinción a la Responsabilidad Social Universitaria” por labor como agente de cambio y desarrollo social en el país.

Actualmente embajador de Colombia ante One Young World y lidera la organización de este gran evento en Bogotá en 2017, miembro de la junta directiva de RECOJO, además Co-fundador de ID Social y Trevol Ciudadano.

Ingeniería Industrial en el sector público

Juliana Gómez Quintero

Ingeniera Industrial, investigadora y consultora en diseño y evaluación de políticas públicas en temas de justicia, crimen, seguridad y movilidad, apoyadas por modelos de simulación computacional. Ha participado en proyectos con el Ministerio de Defensa, el Ministerio de Justicia y del Derecho, la Fiscalía General de la Nación y el Banco Mundial en los que ha apoyado el diseño de sistemas sociales y organizacionales apoyados por

herramientas sistémicas y computacionales que tienen como eje central la toma de decisiones de los actores que tienen distintos propósitos y perspectivas sobre un problema. Es profesora de la Universidad Sergio Arboleda y catedrática de la Universidad de los Andes.

Retos de la moda en Latinoamérica

Ana María Alvarez

Diseñadora de Proyectos en Inexmoda. Comunicadora Social y Periodista, con especialización en Gerencia de Marketing. Ana María tiene experiencia en las áreas de mercadeo, ventas y comunicaciones, especialmente en visual merchandising, selección de productos que impacten la estrategia comercial, capacitación de personal, elaboración de estrategias comerciales para incrementar las ventas, entre otras. Se caracteriza por tener una comunicación asertiva, buenas relaciones interpersonales, compromiso y dedicación en las actividades que emprendo, capacidad para tomar decisiones y

para desenvolverse en cualquier entorno.

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PONENCIAS

Miraywa Mayu: Nutri - automated irrigation drip ecological sustainable, system extreme conditions. Developed in Caudevilla -

Carabayllo – Lima Miraywa Mayu: Nutri - Riego por goteo ecológico automatizado

autosustentable, sistema de condiciones extremas. Desarrollado en Caudevilla – Carabayllo - Lima

Jimmy Jayson Muñoz Mezahuamán 1a & Cecilia Dayra Roque Vila 2b

a Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima, Perú,

munoz.jimmy@hotmail.com b Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima, Perú, cdroquev@gmail.com

Received: August 30th, 2016. Received in revised form: August 30th, 2016. Accepted: September 1st, 2016.

Abstract

In Lima, urban growing in the agricultural district of Carabayllo becomes contaminated the most important areas, areas wich are also paid by unsustainable in the medium term systems (chemical fertilizers). From the context we can extract two problems, water pollution from urban wastes and their irrational use are extracted. The proposed solution is by implementing an automated ecological irrigation with arduino (PLC in more complex situations) to efficiently manage available resources (water and nutrients). The water arrives and is purified by a biofilter also connected to a system bio fertilizer that by sensors located on the surface of the arduino can calculate the necessary dose of nutrients diluted in water will be sent by drip irrigation improving productivity of land, also connected to a solar energy source for independent operation almost entirely.

Keywords: irrigation; automatization; ecological.

Resumen

En Lima, la creciente urbana en el distrito agrícola de Carabayllo llega a contaminar las zonas más importantes, zonas que además son abonadas mediante sistemas poco sostenibles a un mediano plazo (fertilizantes químicos). Del contexto se extraen dos problemáticas, la contaminación del agua por parte de residuos urbanos y su uso irracional. La propuesta de solución es mediante la implementación de un sistema de riego ecológico automatizado con un arduino (PLC en situaciones más complejas) para poder controlar eficientemente los recursos disponibles (agua y nutrientes). El agua llega y es purificado mediante un biofiltro, conectado además a un sistema de bioabono, que mediante sensores ubicados en la superficie el arduino podrá calcular las dosis necesarias de nutrientes diluidos en agua serán enviadas mediante riego por goteo mejorando la productividad de la tierra, conectado también a una fuente de energía solar para un funcionamiento independiente casi en su totalidad.

Palabras clave: riego; automatización; ecológico.

1. Introducción

La agricultura familiar (AF) se ha posicionado como protagonista de la seguridad alimentaria y

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nutricional, la reducción de la pobreza y la sostenibilidad del medio ambiente. Se estima que más de 500 millones de explotaciones familiares gestionan la mayor parte de las tierras agrícolas y el 80% de quienes producen alimentos son agricultores familiares. Es así como por su rol como productor de alimentos juega como dinamizador de las economías locales y su aporte al fomento al desarrollo rural. Resulta relevante señalar que existen diferencias entre y dentro de los sistemas de agricultura familiar de cada país y que cada uno de ellos fomenta la AF de acuerdo a sus capacidades y sus particularidades. Al fomentar la AF es posible aumentar los niveles de productividad, mediante la introducción de nuevas tecnologías y prácticas, servicios de extensión y asesoramiento, herramientas de gestión de riesgos, infraestructura productiva y de post producción, y aumentar el acceso a los recursos productivos.

(Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura, 2016)

Según el Censo Agropecuario Peruano 2012, el 30,1% está dedicado al desarrollo de la actividad agropecuaria, que comparado con el Censo de 1994, se ha incrementado, la superficie agropecuaria se amplió en 9,5%, en los últimos 18 años

La superficie agrícola bajo riego ha mostrado un incremento permanente en los últimos 50 años, representando el 36,2% de la superficie agrícola total, alcanzando una mayor participación respecto al 31,6% registrado en el año 1994. La superficie agrícola bajo riego se encuentra principalmente en la Región Costa donde representa el 57%. La superficie bajo riego y con cultivos agrícolas representa el 70,1% de la superficie agrícola de riego. El riego por gravedad representa el 88,0% del total, el 7,0% del total utiliza riego por goteo y el 4,8% el sistema por aspersión. Según zona geográfica, la superficie bajo riego por gravedad predomina en la Costa y Sierra representando el 83,3%, por goteo y exudación en la Costa el 6,9% y por aspersión en la Sierra el 3,4% del total de hectáreas. El uso de energía eléctrica para la producción agropecuaria se ha incrementado en 5,8 veces en los últimos 18 años. (Batanga, 2015)

En el Perú 1 millón 370 mil productores agropecuarios, que representan el 62% del total, utilizan algún tipo de abono orgánico. Del total de productores que utilizan abonos orgánicos, el 75,7% corresponden a la región Sierra, el 19,9% a la costa y el 4,4% restante a la Selva. En el año 2012, los productores que usan fertilizantes químicos ascienden a 971 mil 200 que representan el 43,9% del total, incrementándose casi en 50% respecto a 1994. (CEMAER, 2014)

Carabayllo es uno de los distritos representativos del sector agrícola representando el 43.8% en la costa debido al centralismo Limeño que demanda una fuerte cantidad de productos básicos. El rio chillón que es su fuente principal de recursos hídricos y que es a su vez la más cercana, sufre cada año que pasa una creciente en la contaminación de sus aguas a razón de los desechos urbanos, el mismo que va abarcando cada vez las zonas agrícolas, afectando a los pequeños productores y al principal almacén de Lima Norte.

La búsqueda de la optimización del agua y elementos fertilizantes para obtener mayor rendimiento de los cultivos utilizando tecnologías productivas en aras de la sostenibilidad y desarrollo sostenible. Sin embargo, para implementar esta técnica, es necesario controlar variables (riego, fertilizante).

En ese contexto, el presente trabajo presenta el desarrollo de un sistema de riego ecológico por goteo automatizado con un arduino, alimentado mediante paneles solares para prototipos o alcances menores, y en casos más complejos el uso de un PLC para que de esta manera se pueda controlar de forma eficiente los recursos disponibles (agua y nutrientes) y que próximamente escaseara debido a la creciente urbana de Carabayllo. El proceso está integrado de la siguiente manera: El agua llega y es filtrado por medio de unas mallas, luego pasan por un biofiltro para su poder purificarlo, el sistema además está conectado a un sistema de bioabono que mediante sensores ubicados en la tierra y un arduino como controlador se podrá detectar las necesidades de la tierra y así poder enviar mediante riego por goteo agua con la dosis necesaria de bioabono mejorando la productividad de la tierra y aprovechando al máximo los recursos disponibles como el agua evitando además el uso de posiciones poco ergonómicas para los trabajadores de la zona, el sistema se torna de fácil instalar debido a que estará conectado a una fuente de energía solar (paneles solares). Con el fin primordial de aumentar la productividad y reducir la vulnerabilidad de los pequeños agricultores de Carabayllo, contribuyendo a la seguridad alimentaria.

2. Materiales y Métodos

El análisis del sistema puesta en marcha tiene como base la siguiente secuencia y las diferentes variables de medición que servirán para definir la eficiencia por etapas.

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Figura 1: Diagrama general del sistema de riego por goteo

2.1. Proceso de purificación de agua mediante biofiltros

El proceso busca la eliminación de elementos nocivos mediante el uso de un filtro biológico que mediante la acción de lombrices como agentes biológicos de purificación para el agua de riego se llega a eliminar gran parte de las bacterias y microorganismos, es importante conocer el grado de acidez y dureza del agua durante toda el proceso, el proceso al ser realizado con lombrices genera como sub producto humus que puede servir para el mismo sistema como fuente orgánico de abono.

Figura 2: Marco general del proceso de purificación

El agua que se purifica tiende a ser analizada bajo los siguientes indicadores, que ayudaran a la regulación del agua a distribuir en base al agua disponible.

El caudal se define como la variación de la cantidad de agua disponible con respecto a la variación del tiempo, Mediante los sensores LAQUAtwin B-722 y LAQUAtwin B-751 se podrá conocer la cantidad de partículas de sodio y magnesio existe en el agua purificada después del proceso, estos datos nos ayudara a conocer el riesgo de sodio existente, el riesgo de sodio ayuda a conocer si es que habrá problemas con la infiltración del agua en el suelo (permeabilidad)

El proceso está compuesto por tres (03) capas principales, los cuales se encargan del proceso de purificación, el líquido al ingresar a la parte superior donde se encuentran las lombrices es descontaminado a nivel bacteriológico (eliminación de bacterias), luego pasa por los otros dos filtros que funcionan como filtros mecánicos para separar las partículas sólidas.

Figura 3: Proceso de biofiltrado

La eficiencia del proceso de purificación vista en función al tiempo puede tratarse de la siguiente manera, el cual mediante un cronometro puede calcularse.

Una vez terminado el proceso el agua pasa a un recipiente donde estará lista para ser usada. El proceso tiene como principal salida el agua purificada el cual es necesario conocer la salinidad del agua mediante un hidrómetro análogo y la salinidad del humus mediante un conductímetro.

Las sales son definidas como la suma de la cantidad de nitrato, acidez, fosforo, potasio y materia orgánica dispersa en el material (agua o humus).

La eficiencia técnica del sistema se define en base a los resultados obtenidos que responden a localidad de fabricación y diseño del proceso de purificación,

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siendo fundamental la calidad de los materiales como primera prioridad para la implementación.

2.1. Proceso de elaboración de bioabono.

Las entradas del proceso son básicamente elementos orgánicos, especialmente el obtenido a través de excretas, se fermentaron 1200 gr de excretas secas de cerdo, gallina, borrego y combinados de gallina-cerdo y gallina-borrego en una proporción de 1:1, más 300 gr de paja molida como sustrato, todo mezclado con agua hasta un total de 20' litros, con un porcentaje de solidos de la mezcla del 7.5%

El primer indicador que se evaluara en esta primera entrada será.

𝑃𝑒𝑠𝑜 = 𝑐𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑑𝑒𝑘𝑖𝑙𝑜𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠𝑑𝑒𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠𝑜𝑟𝑔á𝑛𝑖𝑐𝑜𝑠

El bioabono será resultado de la fermentación de los restos orgánicos

obtenidos del primer filtro. Esto se

obtendrá mediante procesos ya conocidos de bioabono. El resultado líquido estará en un contenedor cilíndrico el cual tendrá en la parte inferior una conexión a una de las válvulas de control. Los principales indicadores de eficiencia serán los siguientes:

Si los resultados se muestran dentro de los parámetros mencionados podemos decir que las condiciones son buenas para el procesamiento de los fertilizantes:

𝑉𝑖𝑑𝑎𝑢𝑡𝑖𝑙𝑑𝑒𝑙𝑏𝑖𝑜𝑎𝑏𝑜𝑛𝑜 = 6𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠

En la salida del proceso se obtendrá un fertilizante líquido el cual se evaluara en base a las siguientes variables para determinar su valor:

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜𝑑𝑒𝑓𝑒𝑟𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 ≥ 30𝑑í𝑎𝑠

2.2. Procesos de regado por goteo

Una vez obtenido el agua preparada para riego y también el bioabono líquido en esta parte del proceso a

través de unas electroválvulas se mezclaran y se enviaran a través de una bomba de 12 voltios.

Las variables que retroalimentaran el sistema y que además son para ver la eficiencia son:

El nivel de transpiración de la planta, que será medido mediante un dispositivo evaporímetro, siguiendo la siguiente ecuación.

𝐸𝑡𝑜 = 𝐾𝑡 + 𝐸𝑣(6)

Donde:

𝐸𝑡𝑜 = 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛𝑑𝑒𝑟𝑒𝑓𝑚𝑚𝑑í𝑎

𝐾𝑡 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒𝑑𝑒𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒

𝐸𝑣 = 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛𝑜𝑏𝑠. 𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒𝑚𝑚𝑑í𝑎

El grado de acidez del suelo es un factor importante a la hora de calcular el equilibrio entre el pH del agua con fertilizante y el pH del suelo, esto se mide con un pHmetro después de haber sido regado la zona, tomando un alcance de 20cm de radio. El consumo de agua por planta.

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =(𝐴𝑔𝑢𝑎𝑒𝑛𝑣𝑖𝑎𝑑𝑎 − 𝐴𝑔𝑢𝑎𝑑𝑟𝑒𝑛𝑎𝑑𝑎)

𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑑𝑒𝑝𝑙𝑎𝑛𝑡𝑎𝑠 (7)

Los indicadores ideales en el ámbito de riego deben ser los siguientes:

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Estas variables se van a identificar en el sistema como la variable de proceso, dependiendo de su lectura, el controlador compara esta señal con una de referencia conocida como Set Point (valor de referencia) dependiendo de la variable de control. En general, la eficiencia está limitada por el método de riego a utilizar. Para el riego por surcos se estima como rango apropiado de eficiencia aquel que va entre 60%-70%.

Los microorganismos en el suelo convierten los fertilizantes nitrogenados en nitratos. Después de disolverse en el agua los nitratos están disponibles para las plantas, pero también pueden perderse a través de la lixiviación. Uno de los beneficios del riego por goteo es la reducción o eliminación de la pérdida de nitratos. (C.C. & T., 2013)

Por lo general, si se maneja cuidadosamente el riego por goteo se puede usar menos fertilizante nitrogenado que con los sistemas de riego por gravedad. La razón es que el fertilizante se aplica directamente en la zona radicular y se pierde muy poco a través de la lixiviación. Después de cambiar de un sistema de riego por gravedad a un sistema por goteo, a menudo hay que reducir la cantidad de nitrógeno aplicado para evitar que las plantas produzcan demasiado follaje. (C.C. & T., 2013)

Un exceso de follaje puede impedir el secado de cebollas y aumentar tanto los gastos de cosecha como las pérdidas durante la cosecha. Un análisis de tejidos puede ayudarle a determinar las necesidades nutricionales de las plantas y diseñar un programa de fertilización específica. Para aplicar los fertilizantes a través del sistema de riego

Por goteo se usa un sistema de inyección. Los fertilizantes que contienen sulfatos, fosfatos, calcio, amonio anhidro o amonio acuoso pueden formar precipitados sólidos dentro de las mangueras de goteo, y éstos pueden obstruir los emisores. Pida un análisis químico del agua de riego y busque técnicos antes de introducir cualquier fertilizante

químico en un sistema de riego por goteo. (C.C. & T., 2013)

El sistema será controlado desde el arduino, el cual dispone de un código en el cual se refleja las señales y órdenes para cada dispositivo. El funcionamiento del motor paso a paso, las electroválvulas del bioabono y el agua estarán controladas por la misma. (C.C. & T., 2013)

2.3. Sistema de control automatizado

De los cálculos previos el análisis siguiente es el de la relación y el impacto generado en el proceso de riego por goteo por parte de las variables controlables, para verificar cuanto varia variables tales como la Humedad, temperatura y acide de la zona donde se encuentran las plantas, a medida que se cambian las condiciones siempre retroalimentar el sistema de manera que con el resultado final previo sirva de línea base para un nuevo resultado, es decir por ejemplo, que la temperatura registrada nos ayudara a saber si es o no necesaria enviar cierta dosis de agua, en caso de tener altas temperaturas se enviara con mayor caudal el líquido pero con menos fertilizantes, ya que la alta acidez y la alta temperatura son desfavorables para las plantas, el sistema siempre buscara un equilibrio en las dosis de agua con fertilizante.

2.3.1. Sistema de control de lazo cerrado

Lazo cerrado o Control Realimentado se refiere a una operación que en presencia de cambios generados en el sistema tiende a reducir la diferencia entre la respuesta esperada y la entrada de referencia de manera continua y automática, tratando de mantener les diferencia por debajo de un margen de error previamente determinado. (Universidad Nacional de Tres de Febrero, 2014)

El grado de automatización del

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Figura 4: Diagrama de lazo cerrado para el sistema de riego por goteo automatizado

El proceso tiene el siguiente grado de retroalimentación de lazo cerrado tal como se muestra en la figura anterior, donde los bloques representan los procesos y las ganancias (impacto generado en las variables) del proceso a retroalimentar:

2.3.2. Automatización en Arduino

La automatización del registro de datos se realizara mediante los sensores de temperatura y presión conectadas a la plataforma Arduino Mega 2560, que es una placa Open Source (software libre), diseñada para elaborar proyectos con el uso de la electrónica mediante la conexión a una PC para su respectiva programación, el Arduino, que es una plataforma de creación de prototipos de código abierto basado en un fácil uso hardware y software. Las placas de Arduino son capaces de leer las entradas mediante sensores y convertirlos en salidas mediante la activación de actuadores. Mediante una interfaz que envía un conjunto de instrucciones al microcontrolador. Para ello se utiliza el lenguaje de programación de Arduino (basado en el código C), y el software de Arduino (IDE) (Arduino, 2016)

El registro de control de temperatura, presión, humedad y acidez del ambiente tendrá como circuito el arduino conectado a un protoboard y estos a unos sensores tal como se muestra a continuación:

Figura 5: Circuito para la medición de la temperatura, presión, humedad y grado de acidez del suelo y el ambiente.

Para optimizar el riego se establecerán Set Points (Puntos de control que sirven como estándar para una determinada variable de medición), por ejemplo, se calculara mediante las formulas previas las evo transpiración y la acidez final del suelo a regado, para así ir moldeando mediante la mezcla de agua con fertilizante y el caudal a ser enviado mediante servomotores (que son

representado por las válvulas), los cuales tendrán la siguiente conexión con el Arduino.

Figura 6: Circuito para la activación de las válvulas

La lógica que seguirá de forma el arduino será la siguiente:

Figura 7: Funcionamiento del sistema

Es necesario establecer parámetros de control durante el proceso en general, se puede generar una conexión con LabView, ya que es un entorno de desarrollo integrado y diseñado específicamente para ingenieros y científicos que desarrollan sistemas de medidas y control. Con un lenguaje de programación gráfica nativo, IP integrado para análisis de datos y procesamiento de señales y una arquitectura abierta que permite la integración de cualquier dispositivo de hardware y cualquier enfoque de software. (National Instruments, 2016)

La codificación en código G (Diagrama de bloques) para la medición de la de la temperatura y la presión del sistema es:

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Figura 8: Diagrama de bloques en LabView para la medición a través de los sensores

La codificación en código G (Diagrama de bloques) para la los actuadores que en este caso son los servomotores o válvulas:

Figura 9: Diagrama de bloques en LabView para la apertura y el control de flujo de las válvulas.

Sin embargo para fines prácticos en LabView se puede visualizar mediante su panel frontal la réplica de como funcionaria el termómetro y barómetro para el código antes descrito.

Figura 10: Panel frontal de control en Labview para el sistema en general.

2.4. Aplicaciones realizadas y resultados

Los resultados a nivel de laboratorio tienen los siguientes valores en proporción al nivel de ahorro que genera el

nuevo sistema, siendo gracias al arduino y los sensores cuantificables en tiempo real.

Figura 11: Evo transpiración de un sistema de riego por goteo tradicional y un sistema de riego por goteo automatizado en base al número de plantas existentes.

El cálculo de comparación se realiza principalmente con la comparación del evo transpiración de un sistema de riego por goteo tradicional de flujo constante contra uno automatizado, claramente el sistema de lazo cerrado maneja de mejor manera y en condiciones más complejas el aprovechamiento del agua., generando los siguientes resultados.

Porcentaje de ahorro en la preparación=49.57% Porcentaje de ahorro en la siembra y agua=56.8% Porcentaje de ahorro en los insumos=65.7%

3. Análisis y discusión de resultados

Los resultados presentados son sumamente favorables debido a que los resultados se encuentran cerca de una aplicación óptima y eficiente de los fertilizantes conjuntamente con el agua de riego (fertirriego). Además de la disminución considerable de las malezas en los cultivos como también la reducción a los problemas ocasionados por los ataques de plagas y hongos, debido a que no se humedece el follaje El sistema es utilizable y adaptable a cualquier topografía con una menor cantidad de mano de obra.

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3.1. Impacto ambiental

El proceso de filtro por mecánico reduce el nivel de contaminación del suelo y aire que se producen, sin embargo es recomendable manejar los residuos urbanos que entran en contacto con el agua disponible para riego.

El riego por goteo aprovecha el agua evitando el uso inadecuado de este recurso.

Mediante los unos de luz fotovoltaica se contribuye en la disminución del consumo eléctrico que sirven para alimentar este tipo de sistemas automatizados.

3.2. Impacto social

La sostenibilidad social del proyecto está basada en trabajar con los agricultores de la cooperativa, mediante el contacto que se tiene.

El presidente de la Junta Directiva, tiene la disposición de trabajar con la comunidad y los estudiantes, como parte del desarrollo integral de los pobladores. Introduciendo una tecnología desconocida para ellos, pero la estrategia está en la forma de presentación del sistema.

Para este proceso se convocó a los agricultores como parte de sus reuniones mensuales con la Junta Directiva y así disponer de unas horas para poder las charlas sobre temas del medio ambiente en su comunidad, reciclaje y la situación actual de la agricultura.

Se dio una charla acerca de los cuidados y mantenimiento, a tener para el funcionamiento del sistema, dándole a conocer alcances entendibles para los agricultores.

Mediante la realización de talleres acerca del bioabono, sus propiedades y beneficios que generan a sus cosechas; y como contribuyen a la disminución de contaminación.

Mediante la realización de talleres acerca de los biofiltros, donde se explicó la manera fácil de implementarla para filtrar agua con los recursos que ellos disponen. Una vez realizado las actividades anteriores, se ejecutaron las conversaciones respectivas donde se explico acerca del prototipo del sistema. El contenido tecnológico, las partes que involucran al sistema y el funcionamiento en unas de las parcelas como

demostración inicial. Además de enseñarles con el sistema en marcha como deberá ser su mantenimiento y los costos y beneficios que generaran en sus cosechas.

Se les concientizó sobre los daños que causa tanto a su salud como a sus cultivos el riego directo con aguas contaminadas que provienen de los canales centrales. De entre ello podemos mencionar nacimientos de nuevas plagas y gusanos que perjudican el cultivo y la salud de la población consumidora de sus productos. Además, sobre los daños que causa a su medio ambiente la quema indiscriminada de residuos.

Estos talleres concientizan a los agricultores en los temas medioambientales y personales en la prevención de actividades que le generen sobreesfuerzos en su actividad diario y los efectos de la quema de residuos. Ello servirá como conexión con su Junta Directiva y contribuirá a expandir su visión acerca de las formas de cómo realizar el cultivo de sus productos y opciones naturales y económicas.

3.3. Impacto económico

Para el cálculo la rentabilidad del proyecto se tomaran como base 2 escenarios, una situación sin proyecto que representa el cómo se desarrolla la actividad agrícola actualmente y una situación con proyecto, el análisis de rentabilidad se realizar de 2 maneras tomando dos puntos en cuenta muy importante, la cantidad de beneficiarios en base al VAN incremental y en el caso de limitaciones de capital el cual será calculado mediante el índice de rentabilidad IVAN

Tabla 3: Inversión en la implementación del sistema Nombre de la partida Costo

Materiales equipos e Insumos S/. 13 937.00

RRHH S/. 1 810.00 Pasajes y viáticos S/. 500.00 Otros gastos elegibles S/. 1 900.00 Gastos de gestión S/. 133.20

Para el análisis de rentabilidad se calculara el IVAN que se calcula de la siguiente manera tomando un valor del 10% de costo de oportunidad debido a que ellos no pueden dejar de cosechar por temporadas sin asumir un riesgo.

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Por lo tanto podemos mencionar que por cada sol invertido se ganara 1.32 soles, y como el IVAN es mayor que cero entonces podemos afirmar que el proyecto es rentable.

Para el Análisis de rentabilidad se calculara el VAN de ahorro que se genera gracias a la implementación del proyecto el cual se calcula de la diferencia de la situación actual y la situación con el proyecto.

Por lo tanto al ser el VAN mayor que cero se puede afirmar que el proyecto es rentable y garantiza la generación de valor para las personas de la comunidad.

4. Conclusiones

v El sistema de nutri-riego contribuye al uso eficiente del agua y nutrientes naturales para el desarrollo de las plantas, que son fuente de ingresos para los agricultores.

v El empleo de paneles solares como fuente de energía

contribuye al funcionamiento del sistema, generando su propia fuente de energía sin necesidad de hacer uso de energía eléctrica.

v El biofiltro es un sistema que aprovecha eficientemente los recursos que la población tiene a su alcance. El proceso de construcción de la misma es entendible y adaptable en estos tipos de ecosistemas.

v El proceso de reciclaje y utilización de materia inorgánica para bioabono son procesos simples que contribuyen a la disminución de la contaminación generada por los residuos urbanos.

v El sistema ayudara a disminuir las actividades que generan sobreesfuerzos y provocan enfermedades en los agricultores. Proporcionando una mejor calidad de vida y alarga el tiempo de vida.

v Los talleres y conversatorio permiten a integrar a la comunidad agraria con los universitarios, dando a conocer a los agricultores de la cooperativa información importante acerca de los beneficios del uso de este tipo de energía (paneles solare), de purificador de agua (biofiltro) y el bioabono, creando conciencia de responsabilidad medioambiental. Además, contribuye al desarrollo de habilidades blandas y responsabilidad social con su comunidad en el proceso de su formación humanística integral como futuro profesional.

5. Bibliografía Arduino. (2016). ¿Qué es Arduino? Obtenido de

https://www.arduino.cc/en/Guide/Introduction#

Batanga. (12 de Agosto de 2015). Batanga. Obtenido de Batanga: http://www.batanga.com/curiosidades/2011/03/03/co mo-funciona-un-panel-solar

C.C., S., & T., W. (2013). El riego por goteo: Una introducción.

Oregon: Oregon State University.

CEMAER. (12 de Abril de 2014). Cemaer. Obtenido de cemaer: http://www.cemaer.org/que-son-las-fotoceldas/

National Instruments. (2016). ¿Qué puede hacer con LabVIEW? Obtenido de http://www.ni.com/labview/why/esa/

Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura. (2016). Panorama de la Inseguridad Alimentaria en AMÉRICA lATINA Y EL caaribe.

FAO.

Universidad Nacional de Tres de Febrero. (2014). Apuntes de mecatrónica. Buenos Aires: Universidad Nacional de Tres de Febrero.

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Biofuels and biochemicals from biomass

Biocombustibles y bioquímicos derivados de biomasa Giovanna Andrea Pinilla-De La Cruz a

a MSc in Engineering, Environmental and Energy Engineering. The University of Sheffield. Sheffield. United Kingdom. andreadelacruz147@gmail.com

Received: August 30th, 2016. Received in revised form: August 30th, 2016. Accepted: September 1st, 2016.

Abstract

Waste biomass provides an alternative to generate biochemicals and biofuels. Production of biofuels and biochemicals from lignocellulosic agroindustrial residues (sugarcane´s spent bark and brewer’s spent grain) through hydrothermal liquefaction (HTL) has been investigated in this study. A series of HTL reactions were run without catalyst and in the presence of homogeneous catalysts (K2CO3 and H2SO4) and heterogeneous catalysts (NiO/Al2O3, MgO/Al2O3 and La2O3/Al2O3) at the same operating conditions (300 °C, 5 to 10 MPa, 30 minutes, water as a solvent). Highest bio-oil yield of 10.07% and highest amount of bio-chemicals in aqueous phase was achieved from the reaction of sugarcane bark bagasse in the presence of K2CO3. Calorific value of bio-oil was 29.38 MJ/kg. Proximate analysis of bio-oil indicates 0.04 % moisture content, 49.87 % volatile matter, 43.62 % fixed carbon and 6.46% ash. HTL confirmed to be a promising technology to transform waste biomass into bio-oil and valuable biochemicals.

Keywords: lignocellulosic biomass; biofuels; hydrothermal liquefaction; bio-oil

Resumen

Los residuos de biomasa proveen una alternativa para obtener bioquímicos y biocombustibles. La producción de bioquímicos y biocombustibles derivados de residuos lignocelulósicos agroindustriales (corteza del bagazo de caña y bagazo del grano de cerveza) mediante liquefacción hidrotérmica (HTL) ha sido investigada en este estudio. Una serie de reacciones de HTL fueron corridas sin catalizadores y en la presencia de catalizadores homogéneos (K2CO3 y H2SO4) y heterogéneos (NiO/Al2O3, MgO/Al2O3 y La2O3/Al2O3) bajo las mismas condiciones de operación (300 °C, 5 a 10 MPa, 30 minutos, agua como solvente). El contenido más alto de bio-petróleo (10,07%) y la mayor cantidad de bioquímicos en la fase acuosa fue alcanzado en la reacción de la corteza del bagazo de caña en presencia de K2CO3. El poder calorífico del bio-petróleo fue 29.38 MJ/kg. El análisis próximo del bio-petróleo indica 0.04 % de contenido de humedad, 49.87 % material volátil, 43.62 % de carbon fijo y 6.46% cenizas. HTL confirma ser una tecnología prometedora para transformar residuos de biomasa en bio-petróleo y bioquímicos.

Palabras clave: Biomasa lignocelulósica, biocombustibles, liquefacción hidrotérmica; bio-petróleo

PO

NEN

CIA

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Integral Energy Management Model to Improve performance in the manufacture of glass containers

Modelo de Gestión Integral Energética para la mejora del performance en la fabricación de envases de vidrio

Alan Joaquin Portocarrero Segovia Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú, ajoaquin2011@gmail.com

Received: August 30th, 2016. Received in revised form: August 30th, 2016. Accepted: September 1st, 2016.

Abstract

This research paper's main objective is to design a comprehensive energy management model for improving performance in the manufacture of glass containers. The problem lies in excess of 5% of energy consumption and decreased energy performance in the production mix. The model seeks systemic interaction between production management, maintenance, purchasing, technology and costs based on the PDCA cycle of continuous improvement of ISO 50001. The model is divided into 5 stages: First the energy diagnosis throughout the system comprehensive, then the capacity of the process is determined, the map of energy value is determined, then the performance is improved and finally energy saving projects is quantified. This model will allow a systematic energy management, managing to reduce chain costs and generate savings in three years 23% of the total cost.

Keywords: Integral Energy Management Model, Kaizen, Energy performance

Resumen

El presente artículo de investigación tiene como objetivo principal diseñar un modelo de gestión integral energética para la mejora del performance en la fabricación de envases de vidrio. La problemática radica en el exceso del 5% del consumo energético y una disminución del desempeño energético en el mix de producción. El modelo busca la interacción sistémica entre la gestión de la producción, de mantenimiento, compras, tecnología y costos basada en el ciclo de mejoramiento continuo PHVA de la ISO 50001. El modelo se divide en 5 etapas: Primeramente el diagnostico energético en todo el sistema integral, luego se determina la capacidad del proceso, se determina el mapa de valor energético, posteriormente se mejora el performance y finalmente se cuantifica los proyectos de ahorro energéticos. Este modelo permitirá una gestión energética sistematizada, logrando reducir costos en la cadena y en 3 años generar ahorros del 23% del costo total.

Palabras clave: Modelo de Gestión Integral Energética, mejora continua, desempeño energético

1. Introducción

Las nuevas exigencias del mercado y la adaptación del uso de nuevas tecnologías que permitan la flexibilidad en las operaciones de las empresas industriales hacen que las empresas deban ser innovadoras en los modelos de gestión empresarial que adoptarán en sus entornos y también dinámicas para poder mostrar elementos diferenciadores y ser competitivas en el mercado. Cada año las empresas se encuentran en el enfrentamiento a mercados globalizados, en el logro de productos de alta calidad, bajo costo y también existe un dinamismo de la generación de nuevos nichos de mercados. Una de las formas de impactar de la mejora manera en la

competitividad, productividad y la contaminación ambiental es el desarrollo de un Modelo de Gestión Integral Energético (MGIE) en las empresas que demanden gran consumo energético y estos sean representativas en su estructura de costos. La mayoría de los modelos de gestión de la energía están estructurados para permitir la mejora continua, dicha estructura se compone por un conjunto de pasos lógicos, quienes dan lugar a una adecuada implementación de un Sistema de Gestión Integral Energética (SGIE).

2. Sustentación del eje y tema

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El artículo está muy ligado a la temática de entorno puesto que uno de los fines del desarrollo de un Modelo de Gestión Integral Energética es poder reducir el impacto ambiental mediante el uso de energía renovable de manera sostenible en el marco del desarrollo de la mejora continua y estándares de calidad como lo plantea la ISO 50001. Con este aporte se puede crear un ambiente de cambio en las empresas de alta demanda de consumo energético para la mejora de su performance en la cadena energética. A la vez, está vinculado el artículo al eje temático de Sostenibilidad porque mantiene el lineamiento del buen uso de los recursos naturales, en este caso el recurso energético. 3. Situación problemática La empresa de objeto de estudio es líder en la fabricación de envases de vidrio, cuenta con 2 plantas en Perú, el primer ubicado en Callao y la segunda ubicada en Lurín. La planta ubicada en el Callao cuenta con un horno de fundición (Horno A) de 220 toneladas/día distribuido en 3 líneas (A1, A2 y A3) fabricando envases solamente de color Flint. Sin embargo, en la planta ubicada en Lurín se cuenta con 2 hornos de fundición (Horno B y C) de 240 y 260 toneladas/día. El primer horno es distribuido en 3 líneas (B1, B2 y B3) y el segundo horno en 2 líneas (C1 y C3), adicional a ello esta planta hace uso de equipos Electroboosting para acelerar el proceso de fundición lo cual le demanda consumo eléctrico, según las variables a considerar. La característica principal de la planta de Lurín es la capacidad que tiene para poder fabricar envases de colores (Flint, Ámbar, Emerald Green, UV Green y transición).Desde el 2013 la empresa viene en crecimiento de consumo energético (5%) por encima de lo habitual, es decir 130 mil MJ/ton adicional equivalente a 650 mil dólares de incremento en los costos energéticos y un incremento del costo por tonelada (CPT) de 340 a 342. Este incremento de consumo energético no guarda proporción con las toneladas fundidas debido a que en estos años se ha mantenido el nivel de producción.

Los factores principales que afectan el consumo energético son: Materiales, Zona Caliente, Maquinaria y la Sala de Fuerza. Respecto al primer punto citado anteriormente el contar actualmente con un porcentaje entre el 15-30% de vidrio reciclado en la formulación de la mezcla genera una variabilidad en el uso eficiente de la energía debido a que a mayor vidrio reciclado menor será el consumo energético, el segundo componente de los materiales es la composición del feldespato, soda

ash, carbonato de sodio y arena, el cual el tener mayor porcentaje de sílice en la mezcla generará un mayor esfuerzo para la fusión del vidrio, por lo tanto mayor temperatura y mayor consumo; por último la presencia de piedras y burbujas en la formulación del vidrio afecta directamente por la presencia de defectos que genera y los re procesos generados consumiendo más energía de la debida. El segundo factor es la Zona Caliente, es decir, los procesos que abarcan desde la fundición, acondicionamiento, formación hasta el recocido del envase. En la fundición están involucrados los hornos regenerativos quien a mayor tonelada fundida mayor es el consumo de gas (m3), operando en el Horno B con ratio de 122 m3/ton para vidrio Flint, 101 m3/ton para vidrio Ámbar y 98 m3/ton para vidrio Emerald Green y en el Horno C con ratio de 94 m3/ton para vidrio Ámbar, 95 m3/ton para vidrio UV. Green y 85 m3/ton para vidrio Emerald Green, estos dependiendo de las toneladas extraídas demandan consumo eléctrico del boosting siendo la del Emerald Green la de mayor consumo con 136KWH/ton y la del Flint la de menor consumo con 13 KWH/Ton. El proceso de acondicionamiento actual presenta muchas oportunidades de mejora para la reducción en los consumos energéticos debido a que éstos no están en función de las toneladas extraídas sino en función de las características del envase, el siguiente proceso es el de formación del envase en el cual se hace uso de aire comprimido para la inyección de aire lo cual es alimentado por los 7 compresores que se tienen en la sala de fuerza siendo estas máquinas responsables del 80% del consumo eléctrico de la planta, los cuales hasta la fecha se trabajan con un histórico lineal y no por un análisis por referencia. El tercer factor es la Máquina, en ello se cuenta con equipos de poca vida útil, un horno al su último año de vida útil, tecnología heterogénea en el consumo energético, demoras en las calibraciones de las máquinas debido a las calibraciones de pinzas, calibraciones de llevadores de molde y pre molde, entre otros, también se evidencia mayor porcentaje de mantenimientos correctivos versus los predictivos o preventivos y el último factor contempla el 80% del consumo energético por el uso inadecuado del mix de compresores de 120 psi y 60 psi, además de presentar fugas de aire y un plan de acción de corrección de fugas poco estructurado.

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Esquema 01: Diagrama de Ishikawa.

Fuente: Elaboración Propia

4. Justificación

La importancia de abordar este tema de investigación radica en poder diseñar un modelo integral energético dinámico, debido a la actual gestión no sistematizada que genera picos y esfuerzos aislados de proyectos de mejora para la reducción del consumo energético. Adicionalmente el mercado de envases de vidrio según las proyecciones de ventas tiene como objetivo mantener el nivel de ingresos por el impacto que está generando la adquisición de la corporación SAB Miller a nombre de la corporación Inbev, debido a que la mayor fuente de ingresos para la empresa de estudio es por el segmento de cervezas retornables y no retornables y con las nuevas políticas de mayor tiempo de retorno de los envases retornables generará menores ingresos por el ingreso nacional. Es por esa razón que la empresa está apuntando a conseguir nuevos nichos de mercado, exportar envases a empresas del Caribe, USA, Brasil y Bolivia. Por otra parte, la atención está en qué hacer para poder disminuir el CPT mediante la estrategia del Total System Cost (TSC) en el cual se forman equipos de

trabajo que puedan liderar las líneas de costos, en ese sentido, dentro de la estructura de costos las líneas que conforman el costo por tonelada (CPT) se puede observar mediante el gráfico siguiente que el top 4 que conforman el 80/20 está a cargo de las líneas de: Raw Material (33%); Labor & Benefits (18%), Energy (17%) y M&E (8%). La primera línea identificada la oportunidad de mejora se encuentra en la gestión de la cadena de suministros, en las negociaciones en la compra de materias primas. En la segunda línea son costos fijos el 80% de ello debido a que son los ingresos y beneficios del personal de la empresa. En la tercera línea conformada por Electricidad (9%) y Combustible (8%) la oportunidad de mejora está en sistematizar la gestión para el adecuado uso, consumo y eficiencia energética debido a que por la complejidad en la variedad de envases de vidrio a fabricar (referencias), reducir hasta un 23% del consumo energético, cifra que sí se puede conseguir según los estudios realizados debido a la implementación de un SGE el impacto en la reducción del CTP sería de $ 851,900 anuales.

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Gráfico 01: Pareto de estructura de costos.

Fuente: Elaboración Propia

5. Antecedentes El Modelo de Gestión Integral Energética propuesto está basado en la norma ISO 50001, esta ha sido anteriormente implementada en la empresa chilena Papeles Bío Bío (Ex Papeles Norske Skog Bío Bío) dedicada a la fabricación de papel con calidad de impresión en base a pulpa mecánica, por lo tanto, su principal materia prima es la madera proveniente del pino radiata. El proceso productivo de Papeles Bío comienza con la recepción y preparación de la madera, continúa con la fábrica de pulpa, máquinas papeleras y concluye con la bobinadora, adicionalmente cuenta con una planta térmica y una de tratamientos de efluentes. La empresa cuenta con un sistema de gestión integrado de calidad, medio ambiente y salud y seguridad ocupacional, certificada bajo ISO 9001:2008; ISO 14001:2004 y OHSAS 18001:2007. A partir de la documentación del SGI, se identificaron las brechas correspondientes y los elementos a desarrollar. Esta es una empresa de uso de energía intensivo, por lo que, el consumo de energía es un costo altamente significativo entre sus costos operacionales.

Este Modelo Integral de Gestión Energética también se ha basado de las experiencias de los 14 Modelos de gestión energética que tienen una amplia aplicación en el mundo tal como lo describe el autor Omar Prias Caicedo en su artículo de investigación “Modelos de Gestión Energética, un análisis crítico”. Entre estos modelos se puede resaltar los siguientes:

Metodología de CP-EE:

Es un modelo de producción más limpia y eficiencia de energía propuesta por UNEP básicamente consta de los siguientes elementos principales:

- Planificación y Organización - Pre valoración - Valoración - Análisis de la variabilidad - Implementación y continuación

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Esquema 02: Modelo CP-EE.

Fuente: Omar Prías, C.I.E. Msc

Gestión Total Eficiente de la Energía (CEEMA): Este es un sistema de gestión energética compuesta por CEEMA que se compone de la estructura organizacional, los procedimientos, los procesos y los recursos necesarios para su implementación.

Esquema 03: Modelo Total Eficiente de la Energía.

Fuente: Omar Prías, C.I.E. Msc

Gestión Energética Integral (EVE): Según el Ente Vasco de Energía, para la implementación del sistema se cubrirán las siguientes 4 fases: Fase I: Diagnóstico de Gestión Energética Fase II: Desarrollo de Manual de Procedimientos de

eficiencia energética Fase III: Elaborar registros de gestión energética Fase IV: Implementar el ciclo de mejora continua 6. Aspectos metodológicos Problema Principal: ¿Qué modelo de gestión integral energética mejora el performance en la fabricación de envases de vidrio? Problemas Secundarios: ¿Qué equipos y procesos caracterizan el comportamiento energético en la fabricación de envases de vidrio?

¿Qué variables de control de la operación inciden en el consumo energético en la fabricación de envases de vidrio?

¿Qué indicadores energéticos monitorean y controlan el costo de fabricación de envases de vidrio? Objetivo Principal:

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Diseñar un modelo de gestión integral energética para la mejora del performance en la fabricación de envases de vidrio. Objetivos Secundarios:

Identificar los equipos y procesos que caracterizan el consumo energético para el diagnóstico de la situación actual.

Determinar la capacidad del proceso de cada variable de control operacional para controlar el consumo energético

Desarrollar indicadores energéticos para el control y monitoreo del modelo de gestión integral energético.

7. Marco referencial

Energía:

Sistema para producir una actividad externa o de realizar un trabajo, se pueden manifestar de diferentes formas, incluyendo la renovable, que se pueden comprar, almacenar, tratar, utilizar en equipamientos o en procesos, o recuperar.

Pueden ser:

-Electricidad -Combustibles -Vapor

-Calor -Aire comprimido - Cualquier otro medio similar

Gestión Energética:

La gestión energética específicamente enlaza y se refiere al uso de energía para la producción de la salida, destinada a lograr el nivel requerido de desempeño con el mínimo consumo de energía y otros recursos. La gestión energética implementa una política energética, fija metas y expectativas, establece un sistema de supervisión del desempeño energético y pone en práctica los procedimientos de mejora continua. La mejora en el desempeño se reflejara directamente como el aumento de beneficios de una empresa.

En la norma ISO 50001, la gestión energética se define como: “Conjunto de elementos interrelacionados

mutuamente o que interactúan para establecer una política y objetivos energéticos y los procesos y procedimientos necesarios para alcanzar dichos objetivos”

Modelo de Gestión Energética:

Este modelo definido en la ISO 50001 se basa en 3 etapas para alcanzar su implementación:

- Fase I: Planificación Energética

- Fase II: Mejora del desempeño energético

- Fase III: Revisión por la alta dirección

Esquema 04: Modelo Básico de la Gestión Energética

Fuente: ISO 50001

Modelo de Gestión Integral Energético:

El MGIE es un conjunto estructurado de procedimientos y actividades, que están conceptuados para que se integren al modelo de gestión organizacional de la empresa y que sirven de guía para la implementación y operación en la empresa de un Sistema de Gestión Energética denominado Sistema de Gestión Integral Energética (SGIE).

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El MGIE enlaza los niveles de la organización: estratégico, táctico y operativo la mejora continua del desempeño energético a través de la adecuada interacción entre las gestiones de las otras áreas tales como: Gestión de proyectos,

Gestión de Recursos Humanos, Gestión de Mantenimiento, Gestión de la Producción, Gestión Organizacional, Gestión Tecnológica, Gestión Financiera, Gestión de Costos, Gestión Ambiental, Gestión Ambiental y Gestión de Compras.

Ello a través de 5 fases:

1era Fase: Diagnóstico Energético Integral

2da Fase: Capacidad del proceso

3era Fase: Mapa de Valor Energético

4ta Fase: Mejora en el Performance

5ta Fase: Diseño de Portafolio de proyectos de mejora

Esquema 05: Modelo de Gestión Integral Energético Fuente: Omar Prías, C.I.E Msc.

Procesos de consumo energético en la fabricación de envases de vidrio:

- Fundición - Acondicionamiento - Formación - Recocido - Decorado En estos procesos se incurre en el consumo de energía eléctrica y en el consumo de aire comprimido así como el de consumo de combustibles para la fundición y recocido del archa.

Figura 01: Proceso de Formación del envase

Fuente: Internet

El proceso clave es la formación de los envases puesto que acá se incurre la complejidad por los cambios de procesos de formación en función de los tipos de envases de vidrio que se quieren formar, para lo cual se establecen 3 procesos: Prensa & Soplo (P&S), Soplo & Soplo (B&B) y NNPB del cual el que consumen menor cantidad de energía son los soplo y el que consumen mayor energía son los prensa soplos. 8. DESARROLLO DEL MODELO

Fase I: Diagnóstico Energético Integral

En esta etapa se abarca el diagnóstico energético de todos los sistemas de gestión existentes en la organización para lo cual se realizarán los siguientes pasos:

I.1 Recolección de información de carácter general

I.1.1 Datos generales de la empresa (información administrativa y de la operación).

ü Empresa, ubicación y actividad. ü Consumo de materias primas (Ton/año) ü Proceso productivo (Diagrama) ü Datos de producción (Unidades/año)

I.1.2 Características constructivas de instalaciones y edificaciones de oficinas

ü N° de trabajadores, por turno. ü Superficie construida, m2. ü N° de plantas y superficie de las mismas ü Coeficiente global de transmisión del edificio, Kg. ü Cerramientos, tipos y materiales ü Huecos transparentes y translúcidos. Superficies acristaladas. Tipos y materiales

46

I.1.3 Electricidad

ü Compañía suministradora ü Transformadores (N° y potencia) ü Tensión de suministro ü Máxima potencia eléctrica coincidente ü Tipo de contadores, tarifa y discriminación horaria ü Potencia de grupos electrógenos ü Filtros armónicos ü Registros de consumos eléctricos

I.1.4 Instalaciones de Aire Comprimido

ü Número y presiones de consumidores

I.1.5 Sistema de Adquisición de datos procesos

ü SCADA: Marca y modelo ü ERP: Marca y modelo ü Software de mediciones de consumos ü Instalaciones que controlan

I.1.6 Combustibles

ü Tipo de combustible ü Consumo anual/mensual/diario ü Consumos por unidad de producción ü Depósitos de acumulación

I.1.7 Agua y aguas residuales

ü Empresa suministradora ü Consumo medio estimado ü Características del grupo a presión ü Capacidad del propósito de almacenamiento ü Tratamiento de agua en instalaciones ü Cauce de agua natural, pozo o aguas subterráneas ü Precio del m3 de agua

I.1.8 Residuos sólidos

ü Sistemas de tratamiento y valorización ü Superficie ajardinada ü Tipo de plantaciones

I.1.9 Facturación Energética

ü Últimas facturas de energía eléctrica (1año) ü Últimas facturas de consumo de GN, GLP, Fuel, etc (1año) ü Últimas facturas de consumo de agua

I.1.10 Manuales y procedimientos de Sistemas de Gestión.

ü ISO 9001 ü OHSAS 18001 ü ISO 14001 ü FSSC 22000

I.2 Mapeo de Procesos de consumo energético

Esquema 06: SIPOC de consumes energéticos

Elaboración Propia

I.3 Identificación de equipos y máquinas de consumo energético

Los equipos que consumen recursos energéticos el 60% ya cumplieron su vida útil razón por la cual la eficiencia de sus motores son bajas. Los equipos son los siguientes:

- Hornos regenerativos (3)

- Equipos Electroboosting (2)

- Compresores (12)

- Ventiladores de combustión (8)

- Hornos de recocido (3)

- Alimentadores (8)

-Decorado (1)

Figura 02: Horno Regenerativo

Fuente: Internet.

Fase II: Capacidad del Proceso

2.1 Análisis de los datos de consumo energético

47

El análisis de los datos energéticos para el consumo del combustible de gas (m3) son los siguientes:

En la figura se puede observar cómo en ciertos rangos de días el consumo no guarda una relación proporcional

con las toneladas extraídas debido a una ineficiencia energética y eventos de mantenimiento que surgieron como urgencias.

Gráfico 02: Mediciones de consumes energéticos Elaboración Propia

2.2 Determinación del desempeño y variables que afectan al proceso

Para el proceso de fundición, los parámetros que afectan las pérdidas de energía del proceso son:

- Presión de Atomización - Temperatura de ciclo - Temperatura de Corona - Temperatura de Fondo

- Nivel de vidrio - Temperatura Óptica - % de humedad de la mezcla - % de exceso de oxígeno - % de casco - Extracción de vidrio (Pull)

Se obtuvo una línea base de consumo energético promedio de 5,141 MJ/Ton levantando 159 datos con cero subgrupos

48

Gráfico 03: Análisis de los consumes en Minitab

Elaboración Propia

Con los datos se determinó que la capacidad de proceso actual tiene una desviación estándar de 150MJ/Ton, con un CP de 1 lo que nos sugiere centrar los límites, el proceso actual tiene un sigma de 3.3.

Fase III: Mapa de Valor Energético

3.1 Áreas que interaccionan con la gestión energética

a) Proyectos: Esta área tiene el rol de impulsar los proyectos de mejora que tengan el fin de reducir costos energéticos para la obtención de un menor costo por tonelada, en ese sentido, la Gestión de Proyectos es de soporte para la Gestión Integral Energética.

b) Compras: El área de compras es quien se encargará de comprar los equipos, repuestos y materiales necesarios para una adecuada gestión energética.

c) Mantenimiento: Mediante el incremento de la fiabilidad y mantenibilidad se puede alcanzar una importante reducción del consumo energética.

d) Producción: La importancia de la relación entre las variables operacionales y el consumo energético interviene directamente en el desempeño energético.

e) Tecnología: El área de TI busca soportar la gestión mediante las plataformas y sistemas de información que permitan la facilidad de la recolección de la información.

f) Financiera: Esta área al es clave por el análisis de del rendimiento sobre la inversión en los activos que permitan incrementar la productividad de la empresa

g) Costos: Es importante puesto que la energía corresponde el 18% de la estructura de costos.

h) Ambiental Esta más ligado por la reutilización del vidrio reciclado con lo cual se emitiría menos dióxido de carbono al ambiente.

3.2 Determinación de variables medulares que inciden en el costo energético

Las variables medulares que inciden en el consumo energético son el tipo de color presente en cada Horno, línea, los tipos de procesos y el tipo de familia al que le corresponde el envase.

3.3 Construcción del mapa de valor energético basado en actividades

En este mapa de valor estratégico se plasman los objetivos a cumplir para lograr una mejora del performance en la fabricación del envase de vidrio. Estos objetivos son obtenidos mediante estudios, focus group entre las áreas involucradas para gestión integral energética.

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Esquema 07: Mapa de Valor Energético

Elaboración Propia

Fase IV: Mejora del Performance

4.1 Determinación de la línea base energética

La fijación de la línea base energética se centran principalmente en las características del tipo de envase a fabricar, teniendo como primer filtro la variable del color de vidrio, y como segundo filtro el tipo de proceso de formación del envase para luego en un tercer filtro más detallado analizar en función a la capacidad volumétrica o pesaje.

Como resultado de esta etapa se plasma la meta de los siguientes índices de consumo de energía eléctrica en los Sistemas Generales que abarcan el consumo de los compresores de la Planta Lurín.

Gráfico 04: Líneas Base de consume energético

Elaboración Propia

4.2 Indicadores de desempeño energético

Los indicadores de desempeño energético están en relacionados con variables de operación ya sea: número de cambios, incremento de toneladas extraídas, temperatura de fusión, número de quemadores, presión del sistema, número de secciones, Cavity Rate, entre otros.

Tabla 01: Indicadores de desempeño energético

Elaboración Propia

ENVASES MetaAvg Indicador MetaAvg Indicador MetaAvg Indicador MetaAvg Indicador MetaAvg IndicadorCervezasRet 124 MJ/Ton 53 MJ/N°Quemadores 105 MJ/N°Secciones 11 MJ/T°C 9 MJ/T°C

CervezasNoRet 165 MJ/Ton 70 MJ/N°Quemadores 140 MJ/N°Secciones 15 MJ/T°C 12 MJ/T°CGaseosas1Lt 114 MJ/Ton 48 MJ/N°Quemadores 97 MJ/N°Secciones 10 MJ/T°C 8 MJ/T°CGaseosasRet 110 MJ/Ton 47 MJ/N°Quemadores 94 MJ/N°Secciones 10 MJ/T°C 8 MJ/T°C

GaseosasNoRet 125 MJ/Ton 53 MJ/N°Quemadores 106 MJ/N°Secciones 11 MJ/T°C 9 MJ/T°CJugos 94 MJ/Ton 40 MJ/N°Quemadores 80 MJ/N°Secciones 8 MJ/T°C 7 MJ/T°C

JugosGenéricos 92 MJ/Ton 39 MJ/N°Quemadores 78 MJ/N°Secciones 8 MJ/T°C 6 MJ/T°CFrascos 155 MJ/Ton 66 MJ/N°Quemadores 132 MJ/N°Secciones 14 MJ/T°C 11 MJ/T°CJarras 160 MJ/Ton 68 MJ/N°Quemadores 136 MJ/N°Secciones 14 MJ/T°C 11 MJ/T°CVinos 135 MJ/Ton 57 MJ/N°Quemadores 115 MJ/N°Secciones 12 MJ/T°C 9 MJ/T°CPiscos 130 MJ/Ton 55 MJ/N°Quemadores 111 MJ/N°Secciones 12 MJ/T°C 9 MJ/T°CLicores 125 MJ/Ton 53 MJ/N°Quemadores 106 MJ/N°Secciones 11 MJ/T°C 9 MJ/T°C

FUNDICION ACONDICIONAMIENTO FORMACION RECOCIDO DECORADO

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Tabla 02: Ahorros generados por cada línea base en cada SKU Elaboración Propia

Fase V: Proyectos de Mejora Energética

5.1 Realizar evaluaciones técnicas y auditorías

Con el equipo definido y en las políticas acordadas se establece las revisiones técnicas y auditorías al cierre de cada trimestre para poder evaluar las sugerencias y cuantificar las posibles pérdidas de energía en las áreas donde mayor consumo energético demanden a la planta, como por ejemplo la Sala de Fuerza o la Sala de Compresores.

Gráfico 05: Resultado de la auditoria Energética

Elaboración Propia

5.2 Desarrollar Programa de Oportunidades de Mejora

El programa de oportunidades de mejora se basa en las siguientes fases:

1) Identificación de Oportunidades de Mejora Energéticas

2) Benchmark con iniciativas energéticas de otras plantas

3) Conformación de equipos de trabajo

4) Revisión actual de los recursos

5) Evaluación técnica y económica del uso de los recursos

6) Desarrollo de propuesta de mejora

7) Presentación de la propuesta de mejora al grupo de proyectos

8) Recepción del feedback de la propuesta y ajuste del mismo

9) Exposición ante la alta dirección del avance de la mejora

10) Seguimiento y control de la mejora energética

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5.3 Estimaciones de ahorros energéticos

En esta sección se muestra el ahorro estimado por la implementación de un proyecto de mejora en la reducción del consumo energético, al reducir el consumo de aire comprimido en el enfriamiento de las molduras en el proceso de formación de la botella. Esta mejora fue un trabajo en conjunto con el área de mantenimiento, ingeniería y de energía aplicado a los SKU que corren con mayor frecuencia en las líneas de producción.

Tabla 03: Cálculo del costo de aire comprimido

Elaboración Propia

5.4 Elaboración de planes de acción

La revisión de los planes de acción se realiza con una frecuencia mensual y se asigna a los responsables informándolo en las reuniones de iniciativas energéticas. En estas reuniones se cuentan con la participación de áreas relacionadas al tema ya sea abastecimiento, producción o mantenimiento y mediante un análisis en conjunto se determina el status y replicabilidad de la mejora en otras plantas.

Tabla 04: Status de las medidas de acción

Elaboración Propia

5.5 Revisión de proyectos y del sistema integral por la alta gerencia

La revisión de los proyectos y del sistema con la alta gerencia incluye las revisiones anteriores, política energética, requisitos legales, objetivos y metas, resultados de las auditorias, estado de acciones correctivas y preventivas, desempeño energético esperado, recomendaciones de mejora, indicadores de desempeño energético (IDE).

Esquema 08: Flujo de la revisión de proyectos Elaboración Propia

Tabla 04: Status (7+5) de Indicadores de performance Elaboración Propia

9. CONCLUSIONES • Este Modelo de Gestión Integral Energético (MGIE)

tiene como objetivo inmediato: reducir costos, impacto ambiental y elevar la competitividad de las empresas que con alta demanda de consumo energético.

• El MGIE está basado en el ciclo de mejora continua PHVA y sus acciones de implementación avalados por la norma ISO 50001 de Gestión Energética.

• El desarrollo del MGIE involucra una integración entre los diferentes sistemas de gestión requeridos por el mercado basado en buenas prácticas operacionales en las áreas tales como: producción, mantenimiento, compras, tecnología y costos.

Flujopormolde/1sección 6.64 m3/min10secciones 66.4 m3/min

PotenciaGenerada/1Máquina 342.3 HPPotenciaGenerada/1Máquina 255 kwhPotenciaGenerada/1Máquina 6120 kwh/día

Costodekwh/día 0.08 $Costounitario-Teórico 489.6 $

PotenciaGeneradareal/maquina 124.12 kwhPotenciaGeneradareal/maquina 2978.88 kwh/día

Costodekwh/día 0.08 $CostoUnitario-Real 238.31 $

Costoporairecomprimidoenlosmoldes

IndicadoresdePerformance BaseLine Increase StatusCostoportonelada 342 2.0%

N°Observados(Millares) 400 5.0%Costodenocalidad 73 4.1%

ConsumoEnergético(GJ) 129.9 3.5%Energíaeléctrica(MJ/Ton) 1150 6.2%EnergíaGas(MJ/Ton) 4970 2.1%

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• El desarrollo del MGIE y la implementación del Sistema de Gestión Integral Energético permitirá ahorros sistematizados de hasta el 23% del costo inicial en un horizonte de 3 años.

• Se plantea el uso del monitoreo virtual no solo para el control de los indicadores y consumos energéticos, sino también para medir el nivel operacional de los equipos, incremento de la productividad y calidad del producto.

• La decisión de implementación del MGIE está en la gerencia.

• Adicionalmente se ha logrado alcanzar una mejora en los indicadores energéticos definidos logrando mejorar el desempeño energético y reduciendo los costos en lo que va del año en el Forecast (7+5).

BIBLIOGRAFÍA [41] AChEE (Agencia Chilena de Eficiencia Energética). Guía

de implementación de Sistema de Gestión de la Energía basada en ISO 50001, Chile. 2011

[42] Grupo de Investigación de Energías GIEN – Universidad Autónoma de Occidente, Cali – Colombia, 2008

[43] Juan Sebastián Morato Orozco – Parque industrial Sumicol, Antioquia. Reducción de gasto energético eléctrico usando Seis Sigma.

[44] Norhangélica Laiton Romero, Universidad Nacional de Colombia – 2013. Viabilidad técnica y operativa para implementar un sistema de gestión integral energética en una refinería de Colombia basado en la metodología ISO 50001.

[45] Revista Magazín. Caracterización del uso de la energía en el sector industrial de la ciudad de Barranquilla. ISSN 190-9119. No 11, p.27.

[46] Primer Congreso Internacional de Materiales, Energía y Medio Ambiente (CIMEM). Universidad Autónoma del Caribe, Barranquilla, Colombia.2007.

[47] Omar Prías, Sandra Téllez, Javier Rosero. Gestión Energética Integral en procesos industriales. Mayo 2013.

[48] Omar Prías. I Congreso Internacional sobre el uso Racional y Eficiente de la Energía. Colombia, 2004.

A.J, Portocarrero Segovia, es un estudiante de décimo semestre de Ingeniería Industrial perteneciente a la Universidad Nacional de Ingeniería, Lima – Perú. Cuento con un Programa de Especialización en Supply Chain Management, especialización en Gestión de Proyectos bajo el enfoque PMI. He realizado un Modelo de negocio de derivados lácteos para empresarios ganaderos de la Asociación Agropecuaria Sumac Pacha - Lurín. He liderado una organización sin fines de lucro enfocada en proyectos como presidente en sus bodas de plata. Actualmente cuento con 1 año y medio de experiencia laboral en el área de costos y proyectos dentro de una empresa multinacional líder en la fabricación de envases de vidrio.

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Modelling and economic evaluation of the 195 mw wind farm Carrizal

Modelamiento y evaluación económica del parque eólico Carrizal de 195 mw

Silva Zapata, Dianeth1a & Martinez Gaspar, Ray 2b

1,2 Universidad del Atlántico, Grupo de investigación Gestión Eficiente de Energía, Kaí a Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia, silvazapata.d@gmail.com b Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia, rayjmartinez@gmail.com

Received: August 30th, 2016. Received in revised form: August 30th, 2016. Accepted: September 1st, 2016.

Abstract

Starting from the necessities issued since the enacting of the law 1715 of 2014, the wind farm Carrizal came to the fore likewise other wind farm projects such as Casa Blanca and Irraipa. 474 MW of power are foreseen to generate based on Eolic energy available to seize in the north of La Guajira. In this paper was possible to estimate and foreseen the energy production during one year of operation in the wind farm Carrizal with the use of the Weibull’s distribution and charts of the wind generators, thus to calculate the capacity factor of the wind farm with each brand of wind generator studied, so that can be possible to select the most appropriate wind generator for the wind velocity levels obtained for this geographical area, consequently to conduct economic analysis to estimate the financial viability of the project.

Keywords: Wind farm, wind energy, wind generator, Weilbull.

Resumen

El parque eólico Carrizal, parte inicialmente de las necesidades que se generan a partir de la ley 1715 de 2014 al igual que el proyecto Casa Blanca e Irraipa. En total, se proyecta generar 474 MW de potencia a partir de energía la eólica que se puede explotar en el norte de La Guajira. El parque eólico Carrizal de 195 MW sería el parque eólico de mayor capacidad de los tres propuestos por la UPME. Con el estudió de la distribución de Weibull y las curvas de potencia de los aerogeneradores se pudo estimar la energía producida en un año de producción del futuro parque eólico Carrizal de 195MW ubicado en Uribía, y de esa manera calcular el factor de capacidad del parque eólico con cada aerogenerador y seleccionar el más indicado para el régimen de vientos estudiados, además de realizar el análisis económico para estimar su viabilidad financiera.

Palabras clave: Parque eólico; energía eólica; aerogenerador, Weilbull.

1 Introducción

El parque eólico Carrizal, parte inicialmente de las necesidades que se generan a partir de la ley 1715 de 2014 al igual que el proyecto Casa Blanca e Irraipa. A partir de esta ley, es función de la UPME elaborar y actualizar el plan de expansión del sistema interconectado nacional (SIN) para diversificar la matriz energética colombiana. En total, se proyecta generar 474 MW de potencia a partir de energía la eólica que se puede explotar en el norte de La Guajira. El parque eólico Carrizal de 195 MW sería el parque eólico de

mayor capacidad de los tres propuestos por la UPME, cuenta con un terreno aproximado de 4000 hectáreas. [1]

2 Posición y datos

El análisis de los vientos en el departamento se ha llevado a cabo desde las series históricas meteorológicas de velocidad y dirección registrados cada hora a una altura de 10 m durante el primero de enero de 2006 hasta el 31 de diciembre de 2012, [1] datos suministrado cordialmente por el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de

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Colombia (IDEAM). Estos valores se registraron en la estación meteorológica Puerto Bolívar (PTB) ubicada astronómicamente en la longitud 12°11´N y latitud 71°55´W en el Departamento de La Guajira, Colombia.

El parque eólico carrizal, cuenta con casi 4000 hectáreas ubicado a 26 km al sur oeste de la estación Puerto Bolívar. De acuerdo al Ministerio del Interior de Colombia en el certificado 909 del 2 de julio de 2015 se muestra en la Tabla 1 las coordenadas astronómicas del parque eólico Carrizal.

Tabla 1. Coordenadas astronómicas del parque eólico Carrizal de 195 MW.

Coordenadas astronómicas

Latitud Longitud 1 12°2'58.94" 72°8'25.27"

2 12°2'53,55" 72°5'36.80"

3 11°58'47,74" 72°7'38,79" 4 11°58'46,64" 72°10'11,17"

Fuente: Certificado 909 del 2 de julio de 2015 del Ministerio del Interior de Colombia.

3 Procedimiento

Modelamiento

Para realizar el modelamiento del parque eólico fue necesario analizar Weibull con las velocidades del viento extrapolados a la altura del buje de los aerogeneradores y disponer de las curvas de potencia de los aerogeneradores, suministradas por el fabricante. [2] Para extrapolar la velocidad del viento se utilizó la Ley de Hellman, que entrega un valor aproximado a distintas alturas solo conociendo la rugosidad del terreno. La ley de Hellman se puede expresar como:

Donde alpha (α) depende la rugosidad del terreno, como ponemos ver en la Tabla 2.

Tabla 2. Valores del exponente de Hellmann en función de la rugosidad del terreno.

Tipo de rugosidad Exponente de Hellmann

Lugares llanos con hielo o hierba [0,08 - 0,12] Lugares llanos (mar, costa) 0,14 Terrenos poco accidentados [0,13 - 0,16]

Zonas rústicas 0,2 Terrenos accidentados o bosques [0,2 - 0,24] Terrenos accidentados y ciudades [0,25 - 0,4]

Fuente: Ingeniería de la energía eólica, Miguel Villarubia. Tabla 4.7.

Puerto Bolívar está ubicado en una zona semiárida con elevaciones bajas a la orilla del mar, indicando, que su exponente de Helmann es 0.14. Para seleccionar el aerogenerador que mejor se acomode al régimen de viento en la zona de estudio se calculó los siguientes indicadores tecnológicos:

- Factor de Capacidad El factor de capacidad o el factor de planta (FC) se define como la relación entre la energía generada (E) por un aerogenerador o parque eólico, durante un periodo dado y la que hubiere producido si durante ese periodo hubiese estado continuamente trabajando a la potencia nominal (PN). (1) (2) [4]

- Coeficiente de producción especifica

El Coeficiente de Producción Específica (CPE) es la relación entre la energía eléctrica generada (E) en un periodo de tiempo por el aerogenerador y el área (A) de barrido del rotor del aerogenerador (1) [4]

CPE=E/A (3)

- Coeficiente de disponibilidad técnica

El coeficiente de disponibilidad técnica (CDV) se define como la relación entre el número de horas de disponibilidad (TD) y el número de horas totales (T) del periodo de estudio. [4]

CDV=TD/T (4)

− Coeficiente de disponibilidad de producción

El coeficiente de disponibilidad de producción (CDP), tiene en cuenta el número de horas de la velocidad del viento fuera del margen de operación, las horas en que la red eléctrica está fuera de operación, más las horas debido a mantenimientos preventivos y correctivos aplicados al aerogenerador y se define como la relación entre el número de horas de producción (TP) y el número total de horas (T) [5]

CDP=TP/T (5)

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Análisis Económico

Para analizar la viabilidad económica del proyecto fue necesario conocer la inversión necesaria para promover, construir y poner en marcha del parque, los costes de explotación a lo largo de la vida operativa del mismo y la previsión de la evolución en el tiempo del precio percibido por cada kilovatio-hora puesto en la red. [2]. Con estos datos, aplicando coste del kWh generado, la amortización y los flujos de caja, se calculó el beneficio estimado y la rentabilidad económica del proyecto.

Los porcentajes de gastos de funcionamiento del parque son:

- Operación y Mantenimiento 57% - Alquiler de terrenos 16% - Seguros e impuestos 14% - Gestión y administración 13%

Los costos de un parque eólico se discriminan en componentes en los siguientes porcentajes:

- Estudio de viabilidad 1% - Turbina 65% - Desarrollo e ingeniería 5% - Planificación y administración 2% - Obra civil 12% - Transporte/montaje turbina 1,95% - Sistema Eléctrico 12% - Promoción del parque 1% - Otros 0,05%

4 RESULTADOS

Modelamiento parque eólico Carrizal

Se preseleccionaron 3 aerogeneradores para este estudio, el G90-2MW con una altura e buje de 100 m y diámetro de rotor de 90 m, V90-2MW con una altura de buje de 100 m y diámetro de rotor de 90 m y el N60-1300KW con una altura de buje de 60 m y diámetro de rotor de 60 m, en la gráfica 1 comparamos las curvas de potencia de los aerogeneradores en mención. [3]

Se calculó la energía generada por cada uno de los aerogeneradores, para ello se multiplicó el valor de potencia generada a una respectiva velocidad de viento con el porcentaje de horas en un año según la distribución de probabilidades de Weibull. En la gráfica 2, se muestran las distribuciones de weibull para 60m y 100 m de altura de acuerdo a la altura de buje de los aerogeneradores.

Grafica 1. Curvas de potencia de los aerogeneradores G90 -2MW, V90-2MW y N60-1300KW.

Fuente: Información suministrada por los fabricantes, Gamesa, Vesta y Nordex

Grafica 2. Densidad de probabilidad de Weibull 100 metros y a 60 m. Fuente: Elaboración propia.

En la tabla 3 se encuentran los resultados obtenidos.

Tabla 3. Indicadores de rendimiento para los aerogeneradores V90 -2MW, G90-2MW y N60-1300KW

V90- G90-2MW N60- 2MW 1300KW

Factor de Capacidad 44,62% 47,74% 26,34%

Bruto Factor de Capacidad 40,81% 43,67% 24,34%

Neto Horas útiles 3575 3825 2133

Producción de energía 7150.60 7650.51 2772.30 anual (MWh)

Fuente: Elaboración propia

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Se puede observar que la máquina de Gamesa G90-2MW tiene mayor factor de capacidad para un mismo régimen de vientos que sus similares fabricantes Vesta y Nordex. Concluyendo que el parque eólico Carrizal produciría mayor potencia al año con el fabricante Gamesa y su máquina G90-2MW.

A continuación, en la Tabla 4 se muestran las características técnicas que tendría el parque eólico Carrizal 195 MW.

Evaluación Económica

Para el aerogenerador seleccionado G90-2MW con una altura e buje de 100 m y diámetro de rotor de 90 m, se realizó la valoración económica con los precios actuales del mercado, con ello se obtuvo que es viable financieramente la instalación del parque eólico Carrizal teniendo un estimado de costo de producción de energía de 344$/kWh. El valor presente neto (VPN) de la inversión asciende a $442.911.533.504.

Número de Aerogeneradores (unid) 98

Potencia nominal real (MW) 196

Factor de capacidad bruto (%) 48%

Factor de capacidad neto (%) 44%

Horas útiles (h) 3825

Producción anual neta (GWh/año) 750

Coeficiente de Producción especifica (KWh/m2) 1200

T iempo de montaje y puesta en marcha (mes) 48

Valor de aerogeneradores x unidad $ 2.565.000

Inversión Total (USD/KW) $ 337.286.239

Inversión Total ($) $ 1.045.587.339.660

Costos operativos y mantenimiento (USD/año) $ 13.154.163

Costos operativos ($/año) $ 40.777.906.247

Vida util (años) 20

Costo de energía (mes) $ 21.514.378.238

Costos Operativos totales mensual ($/mes) $ 3.398.158.854

Cuota pago (mes) $ 18.116.219.385

Costos de Autogeneración ($/mes) $ 21.514.378.238

T arifa equivalente ($/kWh) $ 344

Ingresos por venta ($) flujo de caja $ 258.172.538.861

VPN $ 442.911.533.504

T IR 21,5%

La Tasa Interna de Retorno o TIR (Internal Rate of Return o IRR en inglés) es un parámetro que te indica la viabilidad de un proyecto basándose en la estimación de los flujos de caja que se prevé tener. En base a eso calcula el porcentaje de beneficios que se obtendrá al finalizar la inversión. Cuánto mayor se la TIR, más rentable será el proyecto.

La evaluación de este proyecto del parque eólico se hace con base en la Tasa Interna de Retorno que es del 21,5%, tomando como referencia la tasa de descuento. Como la Tasa Interna de Retorno es mayor que la tasa de descuento que es de 12%, el proyecto se debe aceptar pues estima un rendimiento mayor al mínimo requerido, siempre y cuando se reinviertan los flujos netos de efectivo. Por el contrario, si la Tasa Interna de Retorno fuera menor que la tasa de descuento, el proyecto se debe rechazar pues estima un rendimiento menor al mínimo requerido.

5 Conclusiones

La máquina de Gamesa G90-2MW tiene mayor factor de capacidad para un mismo régimen de vientos que sus similares fabricantes. El parque eólico Carrizal contaría con 98 aerogeneradores. Tendría una potencia nominal instalada de 196 MW y un factor de capacidad neta de 43,67%. Con una producción anual neta de 750 GWh/año, el parque eólico Carrizal, generaría tanta energía para una población de

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aproximadamente de 780 mil casas consumiendo aproximadamente 80 kWh/mes.

El proyecto es viable financieramente ya que al proyectar el flujo de cada y analizar las inversiones iniciales requeridas arroja una TIR del 21,5% superior a la tasa de descuento, y un VPN positivo lo que indica la viabilidad del proyecto.

6 BIBLIOGRAFÍA

4. DANE. Diseño y diagramación en la Dirección de Difusión, mercadeo y Cultura Estadistica del Departamento Administrativo Nacional de Estadistica. [aut. libro] Carmela Ríos. Bogotá : DANE, 2008, pág. 29

5. World Meteorological Organization. Meteorological aspects of the utilization of wind as an Energy Source. Ginebra : Secretariat of the World Meteorological Organization, 1981.

6. Moreno Figueredo, Conrado y Martínez Escanaverino, José. Diez preguntas y respuestas sobre energía eólica. La habana : Cubasolar, 2007. 978-959-7113-34-8.

[4]Moreno Figueredo, Conrado. Energía eólica, tecnología y aplicaciones. La Habana : Academia, 2011. 978-959-270-210-3.

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Chilean universities and their contribution to sustainable development: Progress and reflections.

Universidades Chilenas y su aporte al desarrollo sustentable: Avances y reflexiones

Maytte Alejandra Inojosa Quijanes a

a Universidad de La Serena, La Serena, Chile,maytte.inojosa@gmail.com

Received: August 30th, 2016. Received in revised form: August 30th, 2016. Accepted: September 1st, 2016.

Abstract Sustainable development requires a strategy to modify the current lifestyles, education is therefore a suitable instrument for change, not only individual but also social. It is in this context that universities play a key role as relevant actors in this transformation process, which requires the rethinking of the essential functions of higher education: teaching, research, extension and management, with the aim of set up a new institutional culture that ensures meeting the needs of present and future generations. It is in this context that seems relevant to comparatively analyze the progress of Chilean universities characterizing their level of depth, balance and specificity of university functions to determine their level of contribution to the installation of sustainable development in the country. Keywords: Sustainability, Sustainable Development, Universities, Chilean universities, Sustainable Campus. Resumen El desarrollo sustentable requiere de una estrategia que modifique los actuales estilos de vida, la educación por lo tanto es un instrumento adecuado para el cambio, no sólo individual sino también social. Es en este marco en que las universidades juegan un papel fundamental como actores relevantes de este proceso de transformación, que requiere del replanteamiento de las funciones esenciales de la Educación Superior: la docencia, la investigación, la extensión y la gestión, con el objetivo de configurar una nueva cultura institucional que garantice la satisfacción de las necesidades de las generaciones actuales y futuras. Es en este contexto que parece relevante analizar comparativamente los avances de las universidades chilenas caracterizando su nivel de profundidad, balance y especificidad de las funciones universitarias que permita determinar su nivel de contribución hacia la instalación del desarrollo sustentable en el país. Palabras clave: Sustentabilidad, Desarrollo Sustentable, Universidades, Universidades chilenas, Campus Sustentable.

1 Introducción

El desarrollo sustentable ha generado aparentemente una visión innovadora a la humanidad en este nuevo siglo, dado que es un concepto que propone la protección de la naturaleza, además de la equidad social presente y futura.

El desarrollo sustentable no pone a debate ni discute sobre sistemas políticos ni económicos sino que, a partir del medio ambiente, postula un cambio social pacífico y gradual, que de manera organizada y planificada modifique nuestra relación con la naturaleza, con nosotros mismos y con la sociedad [11].

A lo largo de los años las Universidades han sido consideradas como nichos encargados de difundir el conocimiento del punto de vista científico, dejando de lado el escenario social y medioambiental de su entorno. Sin embargo, los eventos surgidos en los últimos años en las esferas culturales y socioeconómicas, que atañen un orden de carácter global, han establecido que las Universidades se ajusten al contexto de la realidad, lo que pone a prueba, hoy en día, sus estructuras e instrumentos de control interno para relacionar su misión y el cumplimiento de sus funciones con las necesidades claves del colectivo social, en el marco del desarrollo sustentable.

Según Jaime Ornelas (2002), “La visión crítica sobre el rol de la universidad en el mundo, en las últimas décadas,

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ha centrado su atención en los procesos de mercantilización, la restricción del acceso y la equidad, la burocratización, la falta de formación ética y responsabilidad social, además de la deshumanización provocada por la competencia y detonada por la carrera hacia la certificación y la acreditación”.

Los anterior se justifica netamente por la globalización en la que se encuentran inmersas las universidades, basada en una visión capitalista y excluyente que provoca un alejamiento de las instituciones es la misión que deberían representar realmente las universidades del mundo, orientada a los valores éticos, justicia social y el desarrollo sustentable global.

Nadie pone en duda actualmente que las universidades están indiscutiblemente llamadas a iniciar una nueva etapa en su desarrollo y proyección. Es por esto que se apuesta a que la universidad sea el eje impulsor de una civilización sustentable que recupere la vida, el planeta y fomente nuevas formas de producir y consumir, mediante la formación de jóvenes responsables y el desarrollo de investigaciones pertinentes [1].

Este desafío ha sido asumido por Chile, en una primera instancia el año 2009 a través de la definición de una Política Nacional de Educación para el Desarrollo Sustentable. Por otra parte, la decisión de asumir los procesos educativos y de participación ciudadana en el marco del desarrollo sustentable [7].

Siguiendo esta línea, la siguiente investigación se basa en la relación que debe existir entre la Sustentabilidad a nivel global y las Universidades, además de la importancia que representa esta relación hoy en día, tanto a nivel mundial como en el caso de Chile, en el cual es un tema que ha cobrado un alto impacto en este último tiempo, llevando así a que muchas universidades incorporen la sustentabilidad en cualquiera de sus ámbitos, reflejándose en la instalación de diversas conductas que han adoptado en los últimos años.

2. Conceptos claves

2.1 Sustentabilidad

La palabra sustentabilidad se proclama por primera vez el año 1987 en el Informe Brundtland de la Comisión Mundial sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo de la Organización de Naciones Unidas (ONU), el cual indica

que “sustentabilidad es el desarrollo humano que satisface las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades". Siguiendo a Elkington (1994) y su expresión de la Triple Bottom Line (TBL), se puede indicar que los tres pilares de la sustentabilidad son el económico, el ambiental y el social [15], los cuales están representados en la Fig.1.

Figura 1. Modelo del concepto Sustentabilidad.

Fuente: Elaboración propia

La intención básica del desarrollo de manera sustentable es crear un proceso que permita el desarrollo social, pero de una manera en la que, para las generaciones venideras, deben seguir permaneciendo los recursos naturales y los ecosistemas que garanticen un bienestar y una calidad de vida adecuados [11].

2.2 Universidades Sustentables

Una Universidad Sustentable es aquella que desarrolla sus cuatro áreas de acción – Investigación, Docencia, Gestión sustentable, Vínculo con el medio – integrando la perspectiva de la sustentabilidad [15].

Una Universidad sustentable espera al corto, mediano y largo plazo tener un impacto positivo en la comunidad universitaria para formar una conciencia hacia la atención de los impactos sociales y ambientales de sus campus y la responsabilidad de tomar medidas que deriven en actividades y proyectos de investigación encaminados a prevenir y mitigar los mismos.

3 Rol de las Universidades en el desarrollo sustentable

La sustentabilidad nos reta a que reexaminemos lo que damos por hecho y revisemos nuestras creencias; a que

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aprendamos a pensar y actuar de una manera más interrelacionada de la que estamos acostumbrados, integrando los factores sociales, económicos y ambientales [2].

Las tres dimensiones de la sustentabilidad anteriormente mencionadas, son complementadas según Gallopín (2006) por una cuarta: la institucional (como se visualiza en la Fig.2), formando así las cuatro dimensiones en las que se organiza el sistema de indicadores de sustentabilidad promovido por las Naciones Unidas, a través de la Comisión de Desarrollo Sustentable (CDS).

Figura 2. Representación de las dimensiones de la sustentabilidad.

Fuente: Gallopín 2006

El papel de las universidades para monitorear el progreso en las distintas dimensiones es necesario, pues ayuda a quienes toman las decisiones y elaboran las políticas de todos los niveles a mantenerse enfocados en el camino del desarrollo sustentable [12].

La universidad en primera instancia tiene que comportarse de manera responsable y sabiamente en respuesta a los problemas de sostenibilidad en la gestión de la energía y los recursos humanos de los campus [9]. Diversos autores sostienen que la universidad constituye una institución privilegiada para generar una transformación civilizadora porque podría incorporar elementos que el sistema social dominante no puede integrar satisfactoriamente y que son fundamentales, como lo son: el trabajo, la ética y los valores, las relaciones de género, el medio ambiente, la diversidad cultural y las nuevas generaciones [13].

Según Garza y Medina (2010), alrededor del mundo miles de universidades, incluyendo México, han establecido programas de sustentabilidad, sin embargo la gran mayoría han desarrollado programas orientados a los aspectos ambientales. Pero esta forma de incursionar en la sustentabilidad deja fuera los otros elementos que la

componen, como son los económicos y los sociales. En otras palabras, lo que se maneja generalmente es sustentabilidad ambiental y no sustentabilidad integral.

Ahora más que nunca, las universidades no deben dejar a un lado su compromiso y participación con la sociedad; deben transmitir, generar, aplicar y difundir el conocimiento científico, tecnológico y humanístico; y establecer como suya la misión de la educación superior definida por la Comisión Internacional sobre la Educación para el siglo XXI, enmarcada en la transmisión de cuatro habilidades: Aprender a conocer, aprender a hacer, aprender a convivir y aprender a ser [17].

Para lograrlo, las universidades deben redefinir el concepto y los mensajes de la educación para el desarrollo sustentable; también deben integrar las preocupaciones ambientales, demográficas, económicas, sociales, políticas, culturales, de equidad, de respeto, de salud, de democracia, de transparencia y otras, inherentes a la compleja noción de sustentabilidad. Es indispensable, sin embargo, la reorientación de los programas de manera integral, con una visión sistémica, holística, compleja y constructivista, que dé nuevo sentido a la educación transformadora, a la formación de sujetos universitarios reflexivos y competentes ante los retos de la mundialización y los problemas globales. Estos planteamientos vinculan claramente los derechos humanos y la protección ambiental, como medios esenciales para alcanzar las condiciones adecuadas para una vida digna. Es aquí donde incumbe a las universidades una gran responsabilidad de preparar a las nuevas generaciones para un futuro sustentable, porque están equipadas para mostrar el camino [3].

4. Universidades Sustentables en el mundo

Las universidades del mundo tienen la misión de brindar a los futuros profesionales una formación integral que facilite el desarrollo adecuado de sus habilidades a favor de la comunidad. Es por esto que cada vez más universidades alrededor del mundo le dan importancia a la incorporación de la sustentabilidad como parte de su cultura organizacional, con la finalidad de que los estudiantes vivan las acciones sostenibles como prácticas cotidianas.

La sustentabilidad universitaria se considera hoy en día un sello característico de las universidades más prestigiosas del mundo. Así, al revisar los rankings mundiales, los primeros lugares son ocupados por instituciones que ya han implementado políticas, programas, estrategias y planes de acción en sustentabilidad. Algunos ejemplos son Harvard: Green

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Campus Initiative (2000); Stanford University: Department of Sustainability and Energy Management (2007); UC Berkeley: Office of Sustainability (2008), Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH): Sustainability Centre (2009); Universidad Tecnológica de Monterrey: Programa de Campus Sostenible (2001) [16].

5. Sustentabilidad como valor universitario en Chile

Según Videla y Pujadas (2010), las Universidades hoy en día deben enfrentar responsabilidades en cuanto a la formación de sus graduados, ya que no pueden gastar sus recursos en formar profesionales muchas veces egoístas, ocupados solamente de su desarrollo personal, sino que deben sentir la urgencia de forjar líderes equipados con los valores y capacidades para construir un mundo mejor [4].

Un profesional necesita una sólida formación en valores sustentables, es decir que rescaten el sentido de fraternidad, respeto a las diferencias, apego a la tierra y a la cultura, honestidad, humildad, solidaridad y colectividad; y aun aquellos más profundos de la humanidad como el amor, que en conjunto posibiliten su deseo y disposición para participar en la histórica tarea de reconstruir nuestra civilización [5].

La sustentabilidad como valor universitario debe plantearse sobre tres pilares claves para un proyecto institucional serio: constituir el desarrollo académico de la unidad académica sobre la base de un mejor desarrollo social de los miembros de la comunidad, considerando la protección ambiental como una prioridad en procesos institucionales.

La concreción de estos pilares debe ocurrir considerando cinco principios requeridos para los procesos de cambios en el área ambiental y los que se extraen de la legislación chilena de Medio Ambiente (Ley 20417). Estos deben ser los principios con que se establezca cualquier proyecto de sustentabilidad en las universidades. Estos corresponden a:

• Principio de la responsabilidad: Donde la comunidad debe situarse como un agente activo de impacto ambiental y hacerse cargo de manera conjunta y planificada de conocerlo, disminuirlo y si es posible, eliminarlo, en miras de una mejor comunidad para el futuro.

• Principio Preventivo: Donde la comunidad establece evaluaciones periódicas de su impacto ambiental y prepara a sus miembros con la formación y capacitación adecuada para comprender las diversas iniciativas de cambio y mejora organizacional.

• Principio de la Eficiencia: Busca que las iniciativas que se inicien tengan un bajo impacto social y una alta rentabilidad ambiental. Esto flexibiliza las dinámicas y procesos de interacción con el ambiente de la unidad académica.

• Principio de Gradualismo: Se comprende el alcance de la Universidad Sustentable como un proceso de cambio y mejora, el cual debe hacerse de forma paulatina, continua y efectiva, apostando a alcanzar cada vez mayores áreas de optimización de los recursos.

• Principio Participativo: Fomentando la construcción de una comunidad colaborativa en estas iniciativas, que al involucrarse permiten obtener mejores resultados en menor tiempo y aportando a la interdisciplinaridad de las comunidades [16].

Según Sonetti, Lombardi y Chelleri (2016), esta necesidad de adoptar medidas para la aplicación de la sustentabilidad se muestra en la fig.3 en donde se representan los diferentes problemas al momento de incorporar la sustentabilidad en un campus y las razones por las cuales no se podría lograr tener un campus verdaderamente sustentable. Estas razones están relacionadas directamente a la falta de los principios anteriormente mencionados.

Figura3: Las diferentes clases de problemas relacionados con el desarrollo y adopción del marco de sostenibilidad.

Fuente: [9]

6. Universidades Sustentables en Chile

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En el caso de Chile, en el año 2010 se firma el primer protocolo inter-universitario chileno sobre sustentabilidad en el mundo universitario; fue firmado por 7 universidades (Universidad de Santiago, Universidad Andrés Bello, Universidad Tecnológica Metropolitana, Universidad Metropolitana de Ciencias de la Educación , Universidad Iberoamericana de Ciencias y Tecnología, Universidad de Talca y Universidad Bolivariana. A las cuales se sumó posteriormente la Pontificia Universidad Católica de Chile), siendo éstas posteriormente, en el año 2012, las entidades fundadoras de la Red de Campus Sustentable, al cual hasta el día de hoy se han adherido 10 universidades más. La Red de Campus Sustentable tiene como misión potenciar el esfuerzo de las Instituciones de Educación Superior para consolidar la práctica de la sustentabilidad en todos los ámbitos de su quehacer institucional, lo cual incluye desarrollar y diseminar nuevos conocimientos y estrategias, educar y capacitar en gestión, educación, tecnología y ciencia para la sustentabilidad, e interactuar de forma efectiva con las empresas y la sociedad para transferir los principios éticos y valóricos de la sustentabilidad [8].

7. Aportes de las universidades chilenas al desarrollo sustentable del país

Dentro de las unidades académicas de las universidades chilenas han existido múltiples iniciativas relacionada con la sustentabilidad. A continuación se presenta una caracterización de la situación de algunas de las universidades que forman parte de la Red Campus Sustentable en Chile:

7.1. Universidad de Chile

En la Universidad de Chile se han realizado diversas actividades sustentables, llevadas a cabo principalmente por estudiantes y, en menor medida, por académicos y funcionarios. En la Facultad de Economía y Negocios presenta avances en materia de reciclaje a nivel institucional; generación de espacios de discusión triestamental sobre sustentabilidad. Además esta facultad ha desarrollado la iniciativa de huertos urbanos comunitarios y cuenta con académicos que desarrollan líneas de investigación en sustentabilidad. En tanto en la Facultad de Derecho a nivel estudiantil no existen iniciativas organizadas, sin embargo desde el 2006 existe el Departamento de Derecho Ambiental que incluye ramos en las mallas curriculares.

La Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas presenta un mayor desarrollo de iniciativas en campus sustentable, además destaca la organización de estudiantes que han impulsado un programa de reciclaje institucional y la creación de un comité triestamental de campus sustentable que a la fecha desarrolla los cuatro aspectos de la sustentabilidad universitaria.

Entre los avances destacables y característicos del Campus Juan Gómez Millas (JGM) se cuentan los diversos fondos concursables obtenidos por los grupos organizados para implementar gestión y vínculo con el medio (agricultura orgánica, programas de reciclaje piloto, un taller de bicicletas, sendero educativo). En este último periodo han existido iniciativas de articulación para promover la sustentabilidad en forma coordinada con los demás estamentos. A nivel institucional existe un plan de eficiencia energética en la Facultad de Filosofía, además existe gran diversidad de programas tanto de pregrado como postgrado en el área ambiental.

En el Campus Norte destaca la Facultad de Medicina, sólo con participación de académicos se ha impulsado un plan de eficiencia energética. Por su parte, en la Facultad de Odontología y Ciencias Químicas, hay iniciativas estudiantiles para promover la sustentabilidad implementando huertos, como también promoviendo un consejo de sustentabilidad.

Finalmente el Campus Sur, al igual que en el campus JGM, destaca la gran variedad de iniciativas estudiantiles en las diferentes facultades, quienes han obtenido fondos concursables para promover el reciclaje, el cuidado animal y el trabajo comunitario en colegios. Es destacable la interacción generada con la Dirección de Gestión Ambiental de la entonces Conama, actualmente reemplazada por el Ministerio del Medio Ambiente [16].

7.2. Universidad de Santiago de Chile

La Universidad de Santiago de Chile (USACH) contempla como parte de su estructura orgánica al programa de Responsabilidad Social Universitaria (RSU), el cual posee como una de sus funciones principales el posicionar la sustentabilidad como eje central para el desarrollo de la institución. El programa de RSU es base del Área de Sustentabilidad Medioambiental de la USACH, la cual gestiona internamente el acuerdo de producción limpia (APL) “Campus Sustentable”, el cual fue firmado el años 2012 por dicha Universidad y actualmente se encuentra en la última etapa de implementación, dado que en el mes de septiembre del año 2015 se realizó una auditoría energética con el fin de conocer el estado actual del consumo de energías de la Universidad, para

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posteriormente realizar el diseño de una estrategia futura que permita cumplir con el APL. Cabe destacar que el año 2014 se realizó una inversión significativa en áreas verdes y facilitó encuentros de investigadores de temas relacionados con el medio ambiente [18].

7.3. Pontificia Universidad Católica de Chile

Desde el año 1982 la Pontificia Universidad Católica de Chile (PUC) ha incorporado la sustentabilidad con la creación de la primera comisión del Medio Ambiente, a la que siguió una nueva a principios de los años 90, esfuerzos que, si bien tuvieron una corta duración, mostraron paulatinamente una preocupación por este tema.

Los años siguientes se caracterizaron por la creciente presencia de la sustentabilidad en la investigación y docencia. Destaca la creación del Centro de Cambio Global, el Centro del Desierto de Atacama (2006) y el Centro de Medio Ambiente, entre otros, además de asignaturas, menciones y especialidades en el área. Sin embargo no fue hasta los últimos años que la comunidad UC, en especial sus estudiantes, expresaron el deseo de formalizar un compromiso mayor.

El primer hito fue el año 2010 con la firma del Protocolo marco “Campus Sustentable”, comprometiéndose a avanzar en la incorporación de la sustentabilidad en todas las facetas de la PUC y el año 2012 firma el Acuerdo de Producción Limpia (APL).

Posteriormente se incluyó en el Plan de Desarrollo 2010-2015 de la Universidad un compromiso explícito con la sustentabilidad, en donde se establece que “La UC debe dar pasos significativos en esta materia en los próximos años creando una oficina y un plan general de sustentabilidad, una cultura y un compromiso comunitario en labores diarias que aborden –desde la docencia, la investigación y la innovación– todos estos temas.”

En los años que siguieron se han concretado compromisos establecidos en el Plan de Desarrollo, creándose el año 2011 la Oficina de Sustentabilidad y el año 2013 se adjudicó los fondos para la creación del Centro de Ecología Aplicada y Sustentabilidad, Centro Internacional de excelencia en Energía Solar, Centro Nacional de Investigación para la Gestión Integrada de desastres naturales, entre otros. Este periodo estuvo marcado por una creciente participación de la comunidad universitaria en iniciativas y proyectos de gestión energética y de sustentabilidad en general, lo que permitió expandir el horizonte de acción de un foco principalmente ambiental a diversos ámbitos del quehacer institucional. Este mismo año se tomó la decisión de desarrollar un reporte de

sustentabilidad con el fin de establecer un diagnóstico exhaustivo del desempeño de la UC con el prisma de la sustentabilidad, para detectar desafíos y oportunidades que permitieran continuar avanzando en el compromiso institucional [19].

7.4. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso

La Universidad Católica de Valparaíso (PUCV) el año 2013 se adhiere al Acuerdo de Producción Limpia (APL) Campus Sustentable, cuyo objetivo es implementar acciones que permitan integrar mejoras en la gestión medioambiental en instituciones de educación superior.

Dentro de las acciones desarrolladas se encuentra la implementación de un Plan de mejora para la reducción de consumos energéticos en los edificios, el desarrollo de capacitaciones abiertas para profesionales, así como la inserción de programas prácticos de eficiencia energética en el Diplomado en Bionegocios y el Magíster en Mecanismo de Desarrollo Limpio y Eficiencia Energética de la Universidad.

En este marco, el año 2014 la PUCV se adjudicó recursos del Fondo Concursable para la Educación Superior, de la Agencia Chilena de Eficiencia Energética, para generar un plan de reducción de consumo energético aplicable a todos los campus de la PUCV, mediante la implementación de un plan piloto en algunos edificios de la universidad.

El proyecto contempló el diagnóstico y puesta en marcha de medidas concretas, tales como uso de iluminación eficiente e implementación de materiales térmicos, con el propósito de reducir en un 5% el consumo energético de los edificios, para luego replicar esta iniciativa en toda la Universidad.

La Universidad Católica de Valparaíso cuenta con grupos y centros especializados en la materia, como el Grupo de Residuos Sólidos de la Escuela de Ingeniería en Construcción, el Centro de Gestión y Fortalecimiento para el Mecanismo de Desarrollo Limpio (CGF-MDL) y el Centro de Documentación de Recursos Hídricos.

Dentro de las iniciativas estudiantiles, destaca la agrupación de voluntarios Plan V, que a través del apoyo de la Dirección de Asuntos Estudiantiles, busca concientizar a la comunidad universitaria en el cuidado del medio ambiente [20].

7.5. Universidad de Talca

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Durante el año 2003, la Universidad de Talca toma la iniciativa y adquiere su compromiso por la sustentabilidad, dictando su Política Ambiental. La Política establece las prácticas y mejoras adoptadas por la Universidad en relación a temas de eficiencia energética e hídrica, minimización de residuos, protección del hábitat y la biodiversidad y el fomento a la investigación interdisciplinaria asociada al desarrollo sustentable.

La Universidad de Talca como institución y físicamente en su Campus Santiago, adhirió al APL Campus Sustentable, en diciembre de 2012 y en julio del 2013 con sus sedes de Providencia y San Joaquín, respectivamente. A partir de esta fecha, la ejecución interna de este acuerdo se realiza a través de la gestión que realiza comité APL, coordinado por el Programa Campus Sustentable. En el año 2013 se formalizó una política de vinculación con el medio, donde expresa la estrategia de la universidad para con su entorno.

Durante 2014 se llevaron a cabo diversas actividades como: el avance del compromiso institucional desarrollando los lineamientos de la nueva política de sustentabilidad, la medición de la huella de carbono del Campus Santiago, la implementación de dos diagnósticos para conocer la eficiencia del sistema eléctrico e hídrico de las instalaciones, la implementación de mejoras como el recambio y mantención de artefactos de alto consumo hídrico y eléctrico (como respuesta al diagnóstico) y se divulgó el buen uso de los recursos. En busca de un eficiente uso de la energía el año 2014 el campus Curicó, en su edificio de I+D, instaló 30 paneles solares, aumentando la captación de energía proveniente de fuentes renovables.

Paralelamente, en los campus Santiago y Talca, se realizaron labores de mantención de equipos de alto consumo y el reemplazo de equipos de iluminación dañados por luminaria de tipo LED.

En el caso del campus Talca, el recambio de luminaria fue de aproximadamente un 20%, y en el año 2015 llegó a un 50% de recambio por luminaria LED. Además durante este período se realizaron campañas de concientización para incentivar la eficiencia energética, acciones que en su totalidad produjeron una disminución de 43.267 kwh en el consumo anual del campus Talca [21].

8. Proyecto Campus Sustentable de la Universidad de La Serena

La Universidad de la Serena es una institución de educación superior chilena de carácter estatal que enmarca su quehacer dentro del contexto de los principios y valores

consustanciales a toda organización del Estado. Esta institución ha tomado conciencia de la importancia que tiene la sustentabilidad hoy en día, por lo cual ha realizado diversas actividades para contribuir tanto con el desarrollo sustentable de la región a la que pertenece y al país.

Una de las actividades fundamentales ha sido la creación de un Programa de Mejoramiento Institucional (PMI Innergias), que busca fortalecer los procesos de formación de capital humano y el desarrollo científico tecnológico en el ámbito de la Eficiencia Energética y Sustentabilidad, mediante el establecimiento de una vinculación activa de la Universidad con los actores públicos, privados, sociales, energéticos y ambientales de la Región a la cual pertenece, que permita enfrentar pertinentemente los desafíos y oportunidades regionales. En consecuencia, se trabajan los siguientes 4 objetivos específicos:

• Vinculación con el Medio: Mediante mecanismos de asociatividad con aliados de instituciones público / privadas locales.

• Fortalecimiento Institucional: A través de la incorporación del sello de formación en el capital humano de ULS y el complemento de la estructura curricular con una oferta de electivos, diplomados y magister en las temáticas del PMI.

• Culturización de Colectivos: Con el objeto de implementar campañas de difusión y capacitación para agentes educacionales, productivos y sociales de la Región.

• Proyección en I+D+i: Integrando las actuales capacidades de investigación de ULS y reforzándolas mediante una plataforma de desarrollo tecnológico bajo la modalidad de un Instituto de Eficiencia Energética y Sustentabilidad Ambiental.

A modo de cumplir con los objetivos del Programa de Mejoramiento Institucional (Ineergias), se ha decidido materializar el proyecto “Campus Sustentable” en la Universidad de La Serena, propuesto y gestado por Christian Ibáñez, profesor del departamento de Biología de dicha institución. Este proyecto se lleva a cabo en la Sede Limarí de ésta universidad, ubicada en la ciudad de Ovalle, en la Región de Coquimbo.

El proyecto Campus Sustentable representa la oportunidad práctica de atender los principios relacionados con la conservación del medio ambiente, cambiando valores, conductas y actitudes de los integrantes de la comunidad universitaria. Este proyecto es concebido como el desarrollo de una comunidad de Aprendizaje, de Creación y Transmisión de conocimientos que se compromete y participa activamente en el desarrollo sustentable Local, Regional y Nacional.

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Este tipo de proyectos, debe abarcar no solo el buen uso los recursos naturales, sino que tecnológicos y recursos humanos. El recurso humano representa la base del buen desarrollo de este proyecto, pues son los encargados de manejar el buen uso de los otros recursos e implantar la cultura sustentable en la Institución. Para esto, el PMI, ha incorporado diversos estudiantes practicantes y memoristas de diversas carreras de la universidad, enfatizando la participación de los alumnos de Ingeniería Civil industrial para contribuir con el desarrollo del proyecto, buscando tanto modelos conductuales, que serán aplicados tanto nivel organizacional y personal de cada estudiante, realizando auditorias en el Campus para el uso eficiente de la energía, evaluando la factibilidad de propuestas de mejora en eficiencia energética y utilizando el conocimiento de los estudiantes de Ingeniería Civil Industrial y carreras afines para materializar los proyectos que está actualmente gestionando el Plan de Mejoramiento Institucional.

La temática en torno al desarrollo sustentable será tan relevante en las próximas décadas que no actuar hoy podría generar importantes contratiempos en el futuro. En este sentido, los ámbitos de acción del programa Campus Sustentable incluyen la “Formación y Educación”, la “Investigación e Innovación”, la “Gestión Ambiental” y la “Comunidad”, es decir, todos los ámbitos donde la Universidad puede marcar diferencias en el medio en que se desenvuelve, lo que en definitiva, se puede traducir en mejoramiento íntegro de su calidad institucional.

La implementación del programa Campus Sustentable permitirá reducir el riesgo de quedar obsoletos o marginados de los cambios culturales que el país demanda y dónde una Universidad, por esencia, debe saber anticipar.

La temática en torno al desarrollo sustentable será tan relevante en las próximas décadas que no actuar hoy podría generar importantes contratiempos en el futuro. En este sentido, los ámbitos de acción del programa Campus Sustentable incluyen la “Formación y Educación”, la “Investigación e Innovación”, la “Gestión Ambiental” y la “Comunidad”, es decir, todos los ámbitos donde la Universidad puede marcar diferencias en el medio en que se desenvuelve, lo que en definitiva, se puede traducir en mejoramiento íntegro de su calidad institucional [23].

9. El estudiante de Ingeniería en el desarrollo sustentable

El deterioro del medioambiente derivado del uso y aprovechamiento de los recursos naturales y el medioambiente, se presenta como un gran reto para la

ingeniería del futuro, ya que es su responsabilidad tratar de revertir los niveles de degradación para poder seguir haciendo uso de ellos de manera sostenible.

El ingeniero del futuro debe ser un humanista por excelencia. Sus actuaciones estarán centradas en el beneficio generalizado de las poblaciones humanas, con un fuerte respeto y consideración por la conservación y preservación del medioambiente, sin que haya detrimento de las aspiraciones económicas de los inversionistas [14].

De acuerdo con lo anterior, se hace necesario que el ingeniero se vincule aún más con la formulación de política de las diferentes temáticas que atañen al desarrollo humano integral y sustentable.

En los años recientes, la educación en ingeniería y las demandas del mundo real por ingenieros muestra una brecha significativa. Conscientes que la ampliación de la brecha tiene que disminuir, las escuelas de ingeniería líderes en el mundo han constituido un grupo colaborativo para concebir y desarrollar una nueva visión de la educación en ingeniería [22].

Un elemento importante que permite al estudiante de ingeniería enfrentar los diferentes retos que impone la sociedad y el mundo globalizado, es incluir dentro de las diferentes asignaturas, ejercicios que lleven al estudiante a la resolución de problemas de tipo ingenieril. Adaptar los conocimientos aprendidos en las aulas para resolver situaciones puntuales preferiblemente de la vida real o problemas de su misma institución educativa, conseguirán que los estudiantes se adapten a los cambios y dificultades que el mismo ejercicio plantee en el intento por resolver, de ésta manera el estudiante interiorizará la necesidad de adaptarse a las nuevas exigencias que el mundo le impone frente a sus ojos con la experiencia que adquirirá durante su formación [6]. Además, es necesario que la universidad vea al estudiante como un aliado para conseguir la sustentabilidad universitaria, hacerlos parte activamente del proceso e incorporarlos en las diversas actividades sostenibles y específicamente a los estudiantes del área de Ingeniería quienes por su caracterización histórica como agentes del cambio son los encargados de contribuir al desarrollo sustentable.

10. Reflexión del autor

Este documento no es un mero estudio de un par de actividades, sino que una forma de dar cuenta de la realidad que a todos nos atañe y enfatizar en la importancia del papel de las universidades en el desarrollo sustentable. Esta síntesis da cuenta del deseo de hacer

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avanzar a Chile y todos los países a otro estadio de relación con el medio, más consciente y responsable.

Las Universidades deben pretender ser espacios donde las ideas sean expresadas libremente y un lugar donde los paradigmas deban ser desafiados, promoviendo la creatividad y potenciando los conocimientos adquiridos, teniendo la obligación de convertirse en líderes en un movimiento en pos del desarrollo sustentable, para evitar el colapso ecológico global.

Uno de los recursos más importantes que tiene una universidad para aportar al desarrollo sustentable son sus estudiantes. Las diversas áreas que existen en estos nichos son las encargadas de promover las buenas prácticas, las cuales son la base para que cualquier proyecto de sustentabilidad funcione, ya que sin su participación, cualquier cambio tecnológico o físico sería en vano. Cabe destacar todas las carreras de Ingeniería en las universidades por el rol que deben desarrollar durante su formación, y es vital que la institución colabore permitiendo que sus estudiantes logren interiorizar la importancia del cambio, además de potenciarlos como los ingenieros que el mundo necesita.

No hay duda que existe la necesidad de encontrar una solución efectiva para lograr que todas las universidades del mundo tomen conciencia de los impactos de las operaciones diarias de su institución y que la formulación sus políticas, visiones y objetivos estén alineados con los tres pilares de la sostenibilidad (salvaguardar el medio ambiente, la gestión económica y la justicia social).

Las universidades también deben ser receptivas a todos los miembros de su comunidad, es decir apoyarse en los recursos humanos que posee y así promover la asociación y colaboración con todas las partes interesadas en la formulación de políticas y la planificación de un entorno sostenible para el aprendizaje y la investigación. Esto puede dar lugar a la resolución de problemas como a innovaciones que apoyen los objetivos de un campus sustentable para mejorar la justicia social, la eficiencia energética y la seguridad de la comunidad universitaria, exportando estos valores a la sociedad.

Hoy en día las universidades chilenas no ignoran la protesta global de adoptar medidas serias para salvaguardar el medio ambiente. Se ha comenzado a tomar conciencia del indiscutible rol de la educación en la difusión del concepto desarrollo sustentable y la urgencia de su implementación, para esto se ha comenzado a gestionar los campus con el fin de aportar con el objetivo a nivel mundial. Por esto es necesario seguir desafiándolas para lograr un replanteamiento de sus políticas y prácticas ambientales con el fin de contribuir al desarrollo sustentable tanto a nivel local, nacional e internacional

9. Conclusiones

La sustentabilidad en universidades es un tema a nivel mundial, que ha provocado la reacción de diversas instituciones, dando lugar a la implementación de un sello sustentable, como lo es el caso de diversas universidades chilenas, las cuales se han propuesto materializar diversos acuerdos en pos del desarrollo sustentable.

Uno de los casos es el de La Universidad de la Serena con su proyecto Campus Sustentable, el cual pretende, al igual que las otras universidades chilenas, ser un aporte a la vinculación con el medio que es sin duda uno de los objetivos primordiales de un campus sustentable. Para llevarlo a cabo, se debe contemplar la participación activa de toda la comunidad universitaria, es decir, profesores, alumnos y funcionarios. Entre ellos, los alumnos de Ingeniería tendrán un rol estelar, pues se espera que con su jovialidad, compromiso, creatividad y conocimientos puedan ir materializando el múltiple conjunto de acciones sustentables que se esperan desarrollar.

Al formar personas sustentables integrales desde sus inicios, las Universidades se adelantan en una materia perfectamente obligatoria para las Universidades en el futuro, lo cual las situaría en una posición ventajosa para aprovechar oportunidades y ser reconocidos y valorados por su aporte a la sociedad y al mundo.

Referencias

[1] Torres, M., & Trapaga, M. Responsabilidad social de la Universidad. Buenos Aires: Paidós,Tramas sociales 61, 2010.

[2] Garza, R., & Medina, J. La Sustentabilidad en las Instituciones de Educación Superior. Una Visión Holística. México: LA&GO Ediciones, S.A. de C.V. 2010.

[3] Van Ginkel, H. Preparar para un futuro Sostenible: La Educación Superior y el Desarrollo Humano Sostenible. Conferencia Mundial sobre la Educación Superior. (UNESCO 1998). 1998. http://www.unesco.org/education/educprog/wche/principal/shd-s.html

[4] Videla, L., & Pujadas, C. El aporte de la Universidad al Desarrollo Sostenible. III Congreso Internacional. FONDO EDITORIAL DE LA UNIVERSIDAD DE CUYO. 2010.

[5] Reyes, F. Universidad Pública y Sustentabilidad. Entre el discurso contemporáneo y la práctica formativa. I Congreso Latinoamericano de Ciencia, Tecnología, Sociedad e Innovación CTS+ I. México D.F. 2006.

[6] López, M., & Rojas, M. La formación del Ingeniero Civil Industrial y la enseñanza para el desarrollo sostenible.

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Biografía

Maytte A. Inojosa Quijanes, actualmente estudiante chilena de 6° año de Ingeniería Civil Industrial en la Universidad de La Serena. El año 2014 participa activamente en Feeding Back, una organización de estudiantes sin fines de lucro, creada con la finalidad de desarrollar y potenciar el desarrollo del Ingeniero Industrial. Actual Practicante del Programa de Mejoramiento Institucional PMI Ineergias encargado de proyectos de eficiencia energética. Integrante activa del Proyecto Campus Sustentable del cuál realiza su memoria de título denominada “Metodología de Evaluación Técnica, Económica y Financiera de Propuestas de Eficiencia Energética para un Campus Sustentable en La Universidad de La Serena” basada en la Auditoría Energética realizada en el Campus Limarí en la ciudad de Ovalle.

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Internal transport system based on eco-friendly bikes for universities and institutes that have an extensive infrastructure

Sistema de transporte interno basado en bicicletas eco-amigables para universidades e institutos de amplia infraestructura

Diego Rafael Cumpa Huerta a & Luis Miguel Fernández Cabrera b

a Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima, Perú, diegoc2393@gmail.com

b Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima, Perú, lfernandez.lfc@gmail.com

Received: August 30th, 2016. Received in revised form: August 30th, 2016. Accepted: September 1st, 2016.

Abstract The aim of this project is to provide an internal transport system for extensive universities and institutes which have extensive infrastructure, helping to develop a clean transport, raising awareness for the use of renewable energies and reducing sedentary lifestyle. To achieve it, common bicycles were adapted adding an electronic gear that makes them able to use as a charger for gadgets while they are used. It was further evaluated the acceptability and feasibility of the system using techniques of market research and economic analysis. The result is a transport system that will provide to the user in these institutions an option to move in a practical and affordable way, and that is also zero emissions flue gas; all this while the use of renewable energy and practice of physical activities in the daily lives of people are promoted. Keywords: transport, bike, renewable energies, charger, university. Resumen El objetivo de este proyecto es proveer de un sistema de transporte interno para universidades e institutos de amplia infraestructura, que contribuya a desarrollar un transporte limpio y concientice en el uso de las energías renovables y en la reducción del sedentarismo. Para lograrlo se adaptaron bicicletas comunes, a las que se les añadió un aparejo electrónico que hace factible su uso como cargador de gadgets mientras son usadas; se evaluó, además, la aceptación y factibilidad del sistema mediante técnicas de investigación de mercados y análisis económico. El resultado es un sistema de transporte que proveerá al usuario en estas instituciones de una opción para desplazarse de manera práctica, accesible y que además sea de cero emisiones de gases de combustión; todo esto al mismo tiempo que se promociona el uso de las energías renovables y la práctica de las actividades físicas en el cotidiano de las personas.

Palabras clave: transporte, bicicleta, energías renovables, cargador, universidad.

1 Introducción

Los sistemas de transporte tienen por finalidad desplazar a individuos de un lugar a otro, y su importancia radica en las facilidades que en cuanto a tiempo y comodidad proporcionan.

La necesidad de movilizarse se hace evidente en la vida urbana, donde para cubrir distancias medianas o grandes

las personas suelen hacer uso de medios de transporte como buses, autos particulares, metro, etc. todos ellos en su mayoría motorizados; sin embargo, las ciudades no son los únicos espacios en donde esta necesidad está vigente, por ejemplo, en el Perú existen en la actualidad al menos ocho instituciones, entre universidades e institutos, cuya extensión de sus campus puede ser considerada como amplia. Es en estos espacios en donde el transporte se ha visto descuidado y no se han propuesto alternativas para quienes deben desplazarse al interior de las mismas. Por esta razón se propone en el presente paper un sistema que ha sido diseñado especialmente para esta tipología de

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instituciones. Este sistema diseñado tiene como una de sus características brindar importancia al ámbito medioambiental, por lo que se eligió como medio de transporte a bicicletas cuyo valor agregado radica en ser capaces de cargar aparatos electrónicos cuando están siendo utilizadas.

2 Estado del Arte

2.1 El ciclismo como medio de transporte

En años recientes ha sido evidente la intención de complementar el típico sistema de transporte que poseen las ciudades con otros cuya característica sea la sustentabilidad [1]. Esto representa un punto a favor en lo que respecta a la utilización de las bicicletas como medio de transporte; razón por la cual la movilidad ciclista ha sido objeto de estudio desde distintos enfoques.

Diversos autores han llevado a cabo estudios con la intención de clarificar el análisis de la demanda y uso de las bicicletas en el transporte [2,3] y así contribuir con las investigaciones que han nacido con la finalidad de establecer prácticas idóneas de cara a la implementación de sistemas de transporte basadas en redes ciclistas [4]. Se puede rescatar de estas investigaciones las recomendaciones en lo que respecta al calmado de tráfico, programas de educación vial o el diseño de ciclovías en ciudades, entre otras.

Así mismo, de cara a la elaboración de un sistema de transporte basado en bicicletas, se ha descrito que el éxito del mismo en lo que a la aceptación concierne radica en fijar una determinada distancia entre estaciones o paraderos; es decir, que estos no deben estar a más de una distancia del origen y el destino final del viaje, siendo trescientos metros la distancia idónea entre estaciones, y quinientos metros la distancia máxima aceptable [5]; sin embargo, estas distancias podrían variar dependiendo a factores culturales o segmentación por edades.

2.2 Bicicletas eco-amigables

Se definen como eco-amigables o ecológicos a aquellos productos o servicios que se diseñan con la finalidad de minimizar el impacto negativo en el medio ambiente que

este pueda tener directa o indirectamente al ser usado o consumido. Así pues, en el ámbito del transporte uno de los medios que de por sí reúne estas características es la bicicleta mecánica, esto debido a que no requiere de combustibles para su funcionamiento. Sin embargo, distintos proyectos se han llevado a cabo para poder adicionar a este producto nuevas especificaciones, acoplando por ejemplo mecanismos generadores de energía eléctrica en las ruedas o ejes de transmisión de movimiento que aprovechan el giro de las llantas para cargar baterías. Otro ámbito de la sustentabilidad que se ha venido desarrollando incluye la modificación de los materiales con los que estas bicicletas son construidas, minimizando así la huella de carbono que puede generar su fabricación y además abaratando los precios para el consumidor.

2.3 Sistema de transporte actual de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos del Perú.

A través de una entrevista con el encargado de la gestión del transporte interno de la UNMSM (Universidad Nacional Mayor de San Marcos del Perú) y el conductor de la unidad de transporte se obtuvo información con respecto al sistema actual de transporte interno.

El sistema de transporte está constituido por un bus, el cual da aproximadamente 50 vueltas por día a la ciudad universitaria y tiene una capacidad para 60 personas. Además, su operación incurre en los costos mensuales detallados en la tabla 1.

Table 1.

Costos mensuales del sistema actual de transporte interno de la UNMSM.

Concepto Costo Mensual

Gasolina S/. 6,000.00

Costos fijos S/. 1,150.00 Fuente: [7]

Con respecto a la demanda que cubre, los datos

proporcionados por el chofer del bus y validado por un estudio propio, mostró que solo en 2 horas del día (8:00-9:00 y 16:00-17:00), el bus llega a cubrir el 75% de su capacidad.

3 Desarrollo de bicicleta eco-amigable

70

La unidad de transporte de nuestro sistema, es una bicicleta que permite utilizar energía renovable para cargar gadgets.

Esto se logró a través de un proceso de “energy

harvesting” (recolección de energía del ambiente), en donde se recupera la energía mecánica producida por el pedaleo del usuario. Para ello, se conectó un generador eléctrico junto a la llanta, para que a través de la fricción entre la llanta de la bicicleta y el generador, se obtenga energía. La corriente generada será alterna y se transformará a continua a través de un circuito rectificador, fijando la corriente en 5V. Dicha corriente se transmitirá a través de una entrada USB de un cable de datos para dispositivos móviles.

4 Implementación de una estación de sistema de transporte interno en una Universidad del Perú.

Se diseñó e implementó una estación del sistema en

cuestión, en la Facultad de Ingeniería Industrial de la UNMSM (Universidad Nacional Mayor de San Marcos). El objetivo de la implementación, es evaluar la factibilidad de la implementación del sistema en una organización con características similares a la UNMSM.

4.1 Bicicletas eco-amigables

Se fabricó 5 bicicletas eco-amigables, siguiendo los

procedimientos definidos en el desarrollo y las recomendaciones de los antecedentes.

Se realizó pruebas de voltaje al generador eléctrico de

cada bicicleta eco-amigable mediante un multímetro, antes de conectarle el rectificador. Los resultados arrojaron como resultado promedio +- 6.1V a una velocidad media de 13 km/h, lo cual nos garantiza una óptima carga de algún gadget, como celulares, headset bluetooth, smartwatch, etc. Considerar, que este voltaje será estabilizado

Con respecto al amperaje, también se realizó una

prueba mediante el multímetro. El resultado obtenido fue 700 mA en promedio, debido principalmente a que el cable utilizado solo permitía este amperaje.

4.2 Estación piloto

La estación de bicicletas se construyó a 5 metros de la

puerta principal de la unidad académica. Está compuesta por aros de fierro y un cartel con bordes de aluminio que brinda información sobre el uso de las bicicletas y también permite desarrollar actividades publicitarias.

4.3 Procesos operacionales del sistema. (Procedimientos)

Adecuado a la realidad inmediata de la institución

donde se implementó la estación piloto se desarrolló el siguiente procedimiento para el sistema.

En el que se considera que las bicicletas que se pondrán a disposición del usuario sea solicitado mediante un proceso de préstamo, en el que actuarán 3 actores principales de forma preliminar:

1. El usuario 2. Un encargado del módulo de préstamos

que velará por la correcta administración. 3. La facultad u órgano de la institución

encargada de la regulación del servicio. 4.3.1. Proceso de préstamo:

1. El usuario se acerca al Módulo de Préstamos con su carné identificativo de la institución.

2. Si es la primera vez que está solicitando un préstamo llena una ficha personal y firma un documento de responsabilidad.

3. Se registra el código de la unidad a entregarse al usuario y la hora y fecha del préstamo.

4. Se recomienda al usuario inspeccionar la unidad en busca de defectos y se registran las observaciones.

5. Se indica el tiempo máximo en el que la bicicleta puede estar en poder del usuario.

6. Se entrega la bicicleta al usuario

7. Al terminar el plazo de préstamo o antes de ello, el usuario devuelve la bicicleta al Módulo de Préstamos

8. El responsable del módulo, realiza una inspección de la unidad.

9. Si la bicicleta no ha sufrido daños durante el préstamo, se entrega el carné identificativo de la institución al usuario; de lo contrario, se retiene el documento.

10. Si existieron daños, se envía la unidad a ser evaluada en un taller y se determina el costo de la reparación, el cual se reporta al usuario que este pueda asumir dicho costo.

71

11. Si el usuario cubre el costo de la reparación, se le entrega su carné identificativo, caso contrario se reporta a Dirección Académica.

4.3.2. Funciones del encargado del Módulo de Préstamos

- El encargado del Módulo de Préstamos tendrá la responsabilidad de velar por las buenas condiciones de las unidades.

- Tendrá acceso a una base de datos con los usuarios del sistema.

- Reportará las incidencias a una Dirección Académica.

- Entregará la relación de los usuarios que deberán asumir costos de reparaciones.

4.3.3. Deberes del usuario

- Entregar información veraz y actualizada al encargado del Módulo de Préstamos.

- Verificar el estado inicial de la unidad que se le está prestando, e informar al encargado sobre alguna observación.

- Darle un uso apropiado a la unidad, evitando caminos pedregosos o demasiado irregulares que puedan afectar el funcionamiento adecuado de los componentes electrónicos de la bicicleta.

- Usar las bicicletas únicamente al interior de las instalaciones de la institución, su salida no debería estar permitida por los agentes de seguridad de institución.

- Devolver la bicicleta antes o en el tiempo que se le indica al dársele la unidad. De no ser así se procederá a calcular una multa por el retraso.

- Informar acerca de los daños que se haya podido causar durante la utilización de la unidad.

- Asumir los costos de reparación que se le informen en caso se haya constatado un daño en la unidad producto de una mala utilización de la misma.

3.5.4. Determinación de multas y costos de reparación.

- Las multas serán estimadas en función a una

relación proporcional entre el tiempo de retraso y el tiempo de préstamo, multiplicado un factor de costo (k soles), como se muestra en la eq. (1), donde K es es una cantidad expresada en Soles.

Multa = wxyz{|}y~yw~��|

wxyz{|}y{~é�w�z|∗ k

(1)

- El costo de las reparaciones se determinará luego

de la revisión de la unidad dañada y sus componentes en un taller autorizado. La composición de costo comprendería la mano de obra, los materiales y/o repuestos y el costo de oportunidad por tener fuera de funcionamiento la bicicleta.

5 Resultados 5.1 Nivel de Satisfacción

El nivel de satisfacción del transporte interno en las universidades es una variable subjetiva. La percepción de ella está influenciada por el nivel socio-económico del sujeto que la valora, además de otros factores.

Para lograr extrapolar los resultados obtenidos en la UNMSM, se utilizó el modelo SERVPERF, desarrollado por Cronin y Taylor, el cual se basa exclusivamente la percepción como una buena aproximación a la satisfacción del cliente [6]. Para ello se encuestó a universitarios de la UNMSM, dándoles una lista de 10 variables, las cuales se consideran al momento de evaluar un sistema de transporte interno para sus instituciones educativas, y se les pidió que asignen pesos o ponderaciones a cada variable del 1 al 4 (no es importante, poco importante, importante, muy importante).

Por la regla de Pareto se elige el 20% de las variables (2 variables) que habían obtenido una mayor calificación. Estas variables fueron: tiempo de traslado (3.8) y comodidad (3.2). Por lo tanto, esto nos indica que una mejora en ambas variables, permitirá que el nivel de satisfacción aumente. Con esta información se realizó una encuesta a los alumnos de la UNMSM que utilizaron los prototipos durante la primera semana. Los resultados fueron los siguientes: El 95% estaba satisfecho con el sistema, el 95% llegó en menor tiempo a su destino y el 70% lo considera cómodo. 5.2 Análisis económico

La certeza del resultado positivo se sustenta con una evaluación financiera de los costos de la implementación y mantenimiento del proyecto comparado con los costos del sistema actual de transporte interno de la UNMSM del Perú.

5.2.1 Premisas

Debido a que reemplazar todo el modelo actual por un

sistema de transporte constituido únicamente por bicicletas implicaría considerar otros factores, se toma como sistema propuesto, un sistema mixto, donde el bus

72

de la UNMSM solo opera en las horas donde cubre el 75% de su capacidad (60 personas). Además basándonos en la información recopilada en el Estado del Arte, se puede afirmar que el bus sólo cubre el 75 % de su capacidad el 16.67% del tiempo que opera. Considerando la información recopilada (1500 vueltas mensuales) tomamos como premisa que el bus dará 250 vueltas mensualmente.

El proyecto propuesto considera 100 bicicletas distribuidas en 8 estaciones, lo cual es una capacidad mayor a la del sistema actual y a la de un bus promedio. Además, una vida útil de 4 años por bicicleta. Así mismo, se consideró un costo de oportunidad de 5%, tasa de inflación 3.16%, y un impuesto general a las ventas de 18%.

5.2.2 Inversión

En la tabla 2, se especifica los conceptos y montos de la inversión necesaria para el proyecto.

Table 2.

Inversión del proyecto propuesto. Concepto Inversión

Mano de Obra – Ensamble S/. 900.00 Componentes electrónicos S/. 3,687.00 Bicicleta Aro 26 S/. 25,000.00 Total S/. 29,587.00

Fuente: Elaboración propia 5.2.3 Costos de Operación mensual

Los valores de la columna izquierda de los siguientes

dos cuadros, muestran los costos del sistema actual, compuesta por 1 bus que recorre 1500 vueltas a la ciudad universitaria de la UNMSM y no utiliza bicicletas. Los valores de la columna derecha, muestran los costos del sistema propuesto, el cual está conformado por 100 bicicletas eco-amigables, 8 estaciones y 1 bus que recorre 250 vueltas al mes.

Table 3.

Costos de operación del sistema actual y del sistema propuesto. Concepto Costo Costo

Costos de Operación del Bus

Gasolina S/. 6,000.00 S/. 1,000.00 Costos Fijos S/. 1,750.00 S/. 1,750.00 Costos de Operación de la bicicleta eco-amigable

Reparaciones S/. 0.00 S/. 1,000.00 Costos de Gestión S/. 0.00 S/. 2,000.00 Total S/. 7,750.00 S/. 5,750.00

Fuente: Los autores 5.2.4 Flujo financiero de costos

Se calculó el flujo financiero de ambas situaciones. Los flujos se proyectaron para un periodo de tres años (tiempo de vida de cada bicicleta). Debido a que solo se analizan sólo costos, se realizó un análisis diferencial de los flujos de caja de cada sistema.

En la tabla 4 se muestran

Table 4. Flujo financiero del sistema actual y del sistema propuesto en

miles de S/. por semestre Descripción 0 1 2 3 4 5 6

Flujo del sistema actual - 46,5 46,5 47,9 47,9 49,4 49,4 Flujo del sistema propuesto 31,5 34,5 34,5 35,5 35,5 36,7 36,7 Flujo de Ahorro Generado -31,5 12,0 12,0 12,3 12,3 12,7 12,7

Fuente: Los autores 5.2.5 Criterio de Rentabilidad

Se utilizó el criterio financiero de rentabilidad valor

actual neto (VAN), debido a que es un valor universal, uno de los criterios más sólidos y el mejor para cuando se requiere analizar costos.

Table 5. Valor actual neto del flujo de ahorro generado en miles de

S/.por semestre Descripción 0 1 2 3 4 5 6

VAN -20,2 -9,3 1,4 11,6 21,6 31,1

Fuente: Los autores El VAN calculado es igual a S/. 31,139, lo que

significa que el proyecto generará un ahorro a la UNMSM igual a S/. 31,139 luego de recuperar el capital y el costo del capital, y por lo tanto es rentable.

Además, el indicador PRI nos indica que en un año y medio, la UNMSM habría recuperado la inversión producto del ahorro generado. 5.3 Análisis ambiental

El proyecto presenta 3 importantes beneficios. En primer lugar, promociona la utilización de energías

no renovables. Fundamental para fomentar la disminución de la producción de energía por métodos convencionales que tienen una huella ecológica negativa.

En segundo lugar, disminuye 200 Lt de CO2 por día

por bus no utilizado. Además, no consumirá los aditivos contaminantes que utiliza el transporte convencional.

Y por último, la interacción de los estudiantes de la

universidad o el instituto donde se implemente con

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energías renovables y utilización de sistemas de transporte limpios. Esta interacción permite acercar a los jóvenes a una cultura de cuidado del medio ambiente.

5 Conclusiones

Llevar a cabo la implementación de un sistema de transporte basado en bicicletas eco-amigables en instituciones de amplia infraestructura resulta una solución factible y aceptada en la tarea de cubrir las necesidades de desplazamiento dentro de los campus académicos.

Se debe tener en cuenta que el proceso operacional que

debe seguir el sistema debe considerar la estructura organizacional de cada institución.

El proyecto presenta una visión de lo que es vivir en equilibrio con el medio ambiente, pues aprovecha la energía mecánica que el hombre produce al realizar sus actividades diarias y la transforma en energía eléctrica para su uso personal. Bibliografía [1] Bachand- Marleau, J., Larsen, J., El- Geneidy, A. M. The

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[8] D.R. Cumpa-Huerta, estudiante de Ingeniería Industrial de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos. Desde Noviembre del 2015, hasta Mayo del 2016 trabajó en Hudbay Perú S.A.C, importante minera de cobre, con operaciones en Cuzco. Actualmente, trabaja como practicante pre profesional en la empresa Consorcio Minero Horizonte S.A.C., empresa que posee minas de Oro en Trujillo. L. M. Fernández, estudiante de Ingeniería Industrial de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos. Desde enero de 2016 trabajó en Kunaq &Asociados S.A.C. desarrollando prácticas en el área de procesos y dando soporte en el análisis de los procedimientos de TI.

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Siccatio Lucem: Closed accelerated drying system using infrared light for disinfection and prolonging the lifetime of foods

Siccatio Lucem: Sistema cerrado de secado acelerado mediante luz infrarroja para la desinfección y prolongación de la vida útil de

alimentos

Cecilia Dayra Roque Vila 1a & Jimmy Jayson Muñoz Mezahuamán 2b

a Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima, Perú, cdroquev@gmail.com b Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima, Perú, munoz.jimmy@hotmail.com

Received: August 30th, 2016. Received in revised form: August 30th, 2016. Accepted: September 1st, 2016.

Abstract

In Peru, natural drying food is practiced in the central area of Peru; however, the procedure can carry several days and the beneficiary population does not cover the supply gap currently existing demand, having to increase costs for the transfer of these foods to the coastal area (30% in the capital Lima Metropolitana) with risk of infection on the road. The proposal is developed in the implementation of a closed helical system of forced drying reverse ventilation for removal of humidity, further to a process of health disinfection bacteria level with infrared light, with fireplaces gatherer essence, prolonging the life of food at lower drying times for conditions adverse (High levels of humidity). Finally, automation system, improving drying process and reducing vulnerability contributing to improving food security in the region.

Keywords: infrared; drying; system.

Resumen

En Perú, el secado natural de alimentos practicado en la zona central del Perú; sin embargo, el procedimiento puede llevar varios días y la población beneficiada no cubre la brecha de oferta y demanda existente actualmente, teniendo que incrementar costos para el traslado de estos alimentos a la zona costera (30% de la población en la capital Lima Metropolitana) con el riesgo de infección en el camino. La propuesta se desarrolla en la implementación de un sistema helicoidal cerrado de secado forzoso con ventilación inversa para la supresión de humedad, adicional con un proceso de desinfección sanitaria a nivel bacteria con luz infrarroja, con chimeneas recolectoras de esencia, prolongando la vida útil de los alimentos en menores tiempos de secado para condiciones adversas (Altos niveles de humedad). Por último, con automatización del sistema, mejorando proceso de secado y reduciendo la vulnerabilidad contribuyendo a mejorar la seguridad alimentaria de la región.

Palabras clave: infrarrojo; secado; sistema.

1. Introducción

El desafío de afrontar la seguridad alimentaria mundial y nacional durante los próximos ciclos está afectado por eventos tales como, el impacto del cambio climático,

crecimiento demográfico, proceso de urbanismo y necesidad de gestionarlas de forma sostenible. Según estimaciones de la ONU la población mundial aumentara de los 6,900 millones a más de 9,000 millones en el 2050, de los cuales el 98% de ese crecimiento se producirá en los países en desarrollo y emergente [1], tal crecimiento

75

tendrá un impacto considerable en el procesamiento de alimentos, principalmente por condiciones ambientales poco favorables.

Las personas con Inseguridad Alimentaria alcanzan en el Perú a 2,3 millones, siendo más de 320 mil en la Costa. Asimismo, según estimaciones de la FAO el desperdicio ascendería a 7 millones de toneladas de alimentos al año a nivel nacional. El Congreso de la república, por su parte indica que el principal problema de la inseguridad alimentaria en Perú está por el lado del acceso a los alimentos por razón de los bajos ingresos de los sectores significativos de la población, a ello se suma los elevados índices de desnutrición crónica infantil y anemia (la disminución de desnutrición tuvo una paralización desde 2014) [2]. La FAO informó que cada latinoamericano (per cápita) desperdicia 223 kg de alimentos al año, del total de desperdicios, el 30% corresponde a cereales, 35 % pescados y mariscos, y un 45% a frutas y verduras. [3]

El Perú a diferencia de otros países de Latinoamérica, impulso iniciativas legislativas; sin embargo, no se han puesto en marcha proyectos de desarrollo y estrategias de conservación de los productos de cosecha, en particular de la agricultura de pequeña escala destinados al autoconsumo o para la venta interna.

La deshidratación o secado constituye una alternativa en la reducción de las pérdidas del pos cosecha, conservando la calidad de los alimentos mediante la disminución de del contenido de humedad que inhibe la proliferación de microorganismos enzimáticos, conservando propiedades organolépticas y valor nutricional.

Las tecnologías actuales de procesamiento térmico para alimentos son: calentamiento óhmico, calentamiento dieléctrico (microondas, radio-frecuencia) y calentamiento inductivo han sido desarrolladas para reemplazar a los métodos tradicionales. Todos ellos tienen en común que el calor es generado en el interior del alimento, como consecuencia se tiene una eficiencia energética debido al cambio de temperatura. El calentamiento por infrarrojo (IR), la energía es absorbida por el alimento y convertida en calor y su extensión depende de la superficie y del color del alimento. Actualmente, es utilizado para modificar la calidad sensorial de los alimentos (cambio de color, sabor y aroma), a escala piloto orientados a la preservación de diversos productos: combinación escalonada, y secado de productos frutihortículas, aplicación secuencial de IR y liofilización de frutillas, pasteurización de almendras con IR, etc. [1]

El aporte del presente trabajo al país y la región, es avanzar hacia un futuro con menos pérdidas y desperdicios de alimentos contribuyendo a la Seguridad Alimentaria y Nutricional, buscando el aumento significativo en la calidad de vida en las regiones y dirigidas a la erradicación de la pobreza y desnutrición. Para ello, se desarrolló un sistema helicoidal cerrado de secado forzoso con ventilación inversa para la supresión de humedad, adicional con un proceso de desinfección sanitaria a nivel bacteria con luz infrarroja, prolongando la vida útil de los alimentos en menores tiempos secado para condiciones adversas (Altos niveles de humedad). La esencia de los alimentos se concentran en forma de aire denso, las cuales serán aprovechas mediante las chimeneas puestas en cada uno de los ventiladores que extraerán la esencia y que serán recolectados en una cámara conectada.

2. Materiales y Métodos 2.1. Marco de referencia

El estudio de los diferentes procesos de secado y/o deshidratado se basa principalmente en el análisis térmico con respecto a la variación en determinados intervalos de tiempo, así como también de las propiedades de los elementos a secar. Pero este análisis es profundizado al considerar variables tales como la humedad relativa del sistema dentro y fuera de la cámara de secado, la presión relativa.

En el Perú las características de los diferentes frutos, vegetales y carnes son de amplio uso en la industria alimenticia primaria. Sin embargo, el carácter perecedero de los mismos, el cual se consume de forma casi natural, dificulta considerablemente su comercialización en los mercados más distantes de los centros de producción. Resultando altamente perecedero para el mercado total a satisfacer, ya que pueden sufrir por mecanismos aceleradores de degradación microbiológica contribuyendo así la pérdida de millones de toneladas de los diferentes productos.

Dentro de los diferentes sistemas de secado de productos alimentarios, el secado solar tradicional es, todavía hoy, el procedimiento más utilizado en todo el mundo, sobre todo cuando se trata del secado de granos, frutos y semillas utilizando sistemas del tipo terreno de suelo apisonado y tablero. En un sistema de secado simple usando energía solar, el secador solar de radiación directa (utilizado en este trabajo) es un sistema de bajo costo, eficiente y bastante utilizado en el secado de alimentos. [4].

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2.2. Metodología utilizada para validar la tecnología asociada al proyecto

Para el desarrollo del sistema, se trabaja bajo ciertas condiciones que en términos generales influyen en los procesos de deshidratación como son:

• Los sistemas de secado son dinámicos, quiere decir que las condiciones de las principales variables de medición tienden a cambiar en función al tiempo hasta llegar a un punto de equilibrio, donde las condiciones se mantienen constante (nivel ideal, pero para fines prácticas resultado acertado), de forma que se tienen que tratar minuciosamente cada fase del procesos pensando siempre en las características finales de los productos a obtener.

• El secado debe ser definida como la suma de los impactos generados por cada una de las variables internas y externas tales como conductividad, difusión térmica, difusión del agua, transferencia de masa y energía.

• El análisis estadístico de los parámetros térmicos medios del proceso de secado en diversos secadores y productos puede revelar las tendencias regulares de sus procesos. Los parámetros energéticos más importantes son la eficiencia térmica, la energía útil y las pérdidas de energía. [5].

Bajo estas condiciones el deshidratador propuesto consta de las siguientes especificaciones técnicas.

El sistema consta de dos (02) focos infrarrojos dentro de una cámara cerrada con forma curva en las capas laterales, evitando así la salida de luz en lo más mínimo, y principalmente concentrando el calor gracias a la refracción y a la disminución de la conductividad térmica al exterior, las paredes proporcionan esta posibilidad debido a que se conforman por la unión de 3 capas (2 capas de aluminio pulido y una capa de grafito) ; dos (02) ventiladores inversos en la parte superior que funcionan como deshumidificador, forzando la salida de la mezcla de vapor con aire caliente (debido a que el aire caliente es menos denso al aire frio tiende a elevarse y a facilitar el escape) y también generando una variación en la presión dentro del sistema en función a la velocidad de salida. Los alimentos a ser secados se ubican en pequeñas parrillas o rampas inclinadas de manera que la incidencia por parte de los focos infrarrojos tenga una mayor convergencia en el área de iluminación por 𝑐𝑚2 de cubierta.

El calentamiento dentro del sistema ocurre a una humedad absoluta del aire constante debido a la des humificación (salida de aire caliente con vapor de agua), esto favorece el proceso de deshidratado ya que el medio secante tiene la posibilidad de absorber más agua de los alimentes dentro del sistema. Una vez que el aire escapa de la cámara de deshidratado, la humedad disminuye, y el vapor de agua tiende a disminuir inicialmente (Debido a que la salida de aire aumentado su humedad es extraído a la atmósfera, de esta manera se renueva el aire a la entrada del calentador por infrarrojo, lo que permite el reinicio del proceso hasta alcanzarse la humedad final de 7 - 8 %.

La dinámica del sistema puede ser descrita bajo la Segunda Ley de Fick el cual mide la difusión dinámica del vapor de agua, bajo la siguiente ecuación:

Entre los criterios más complejos para el análisis es la determinación de las condiciones iniciales del sistema,

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principalmente porque la distribución porcentual de la humedad en los alimentos no es uniforme.

Si la salida del aire se realiza a altas velocidades entonces las condiciones del sistema se pueden analizar solo desde el punto de vista de la difusión en el sólido. En estas condiciones la humedad en la superficie está en equilibrio con el medio de secado y no hay agua libre. [4]

Sin embargo, la constante de difusión sigue un comportamiento que varía en función a la temperatura, es decir, a mayor temperatura es mayor la posibilidad de que los alimentos pierdan mayor humedad, esto en la práctica es sumamente conocido, por lo que el coeficiente de difusión sigue el siguiente comportamiento.

Considerando el equilibrio del sistema en las condiciones iniciales, siendo la Humedad Inicial 𝐻0 en el 𝑡 = 0 y que exista un equilibrio con el medio, la solución de la eq. (1) es:

El análisis de la Humedad del sistema en un prolongado tiempo da como resultado que para fines experimentales:

Por lo que el análisis en un determinado instante t para la humedad en el sistema dinámico en base a las ecuaciones es:

La eq. (4), describe el cambio en función al tiempo de la humedad media de un cuerpo sometido a secado, se obtiene por integración en el espacio de la solución de la segunda ley de Fick con las siguientes consideraciones: geometría de placa plana infinita, transferencia unidireccional de masa, la resistencia externa convectiva es mucho menor que la resistencia difusional interna, lo que permite suponer un contenido de agua en la interfase constante e igual al valor de equilibrio con el aire circundante, el coeficiente efectivo de difusión constante y distribución inicial de humedad uniforme. [4]

Como se mencionó anteriormente uno de los análisis que se debe realizar para medir la eficiencia del diseño es el análisis de velocidad de salida de aire y su influencia en la

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presión promedio del sistema, el cual se explica fácilmente mediante la ecuación de Bernoulli.

La ecuación nos ayuda a analizar la velocidad necesaria de salida para obtener ciertas condiciones de presión, densidad y altura relativa en donde se encuentra reposando un alimento dentro de la cámara, despejando la Presión en donde se encuentra el alimento con respecto a las demás variables y considerando que la presión en el punto de salida es la presión atmosférica, la densidad en el punto de salida es la densidad del aire a condiciones normales y la velocidad en el punto de reposo de los alimentos es cero se tiene que:

Y la densidad de la mezcla de vapor de agua y aire caliente puede seguir aproximadamente el siguiente comportamiento.

Por lo tanto la ecuación final, reemplazando la eq. (7) en la eq. (8) y despejando se obtiene el comportamiento de la Presión dentro del sistema en base a la velocidad de salida y la Temperatura de irradiación.

En base al resultado de las ecuaciones el comportamiento del sistema puede ser definido principalmente por el comportamiento de la Temperatura y la velocidad de salida del aire individualmente para cada alimento en reposo en las parrillas. Entonces el resultado puede ser definido de la siguiente manera.

2.3. Sistema de control

De los cálculos previos el análisis siguiente es el de la relación y el impacto generado en el proceso de secado por parte de las variables controlables, para verificar cuanto varia la humedad porcentual a medida que se cambian las condiciones, Además de qué manera el sistema pueda reducir esfuerzos y aun así tener excelentes resultados (situación óptima).

Al ser un Sistema dinámico el uso de sensores ayuda mucho al control de los efectos esperados mediante actuadores y un controlador, para ello el sistema se soportara en un arduino y labview.

La automatización del registro de datos se realizara mediante los sensores de temperatura y presión conectadas a la plataforma Arduino Mega 2560, que es una placa Open Source (software libre), diseñada para elaborar proyectos con el uso de la electrónica mediante la conexión a una PC para su respectiva programación, el Arduino, que es una plataforma de creación de prototipos de código abierto basado en un fácil uso hardware y software. Las placas de Arduino son capaces de leer las entradas mediante sensores y convertirlos en salidas mediante la activación de actuadores. Mediante una interfaz que envía un conjunto de instrucciones al microcontrolador. Para ello se utiliza el lenguaje de programación de Arduino (basado en el código C), y el software de Arduino (IDE) [6], a continuación se muestran las conexiones realizadas en el Arduino para el funcionamiento del presente trabajo.

Para optimizar el secado se establecerán Set Points (Puntos de control que sirven como estándar para una

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determinada variable de medición), por ejemplo, se calculara mediante las formulas previas las temperaturas y presiones teóricas para así ir moldeando mediante el voltaje del foco infrarrojo y la velocidad de salida de aire la variación de la Humedad porcentual con respecto al tiempo para los diferentes alimentos.

La presión es calcula mediante la eq. (10) y la Humedad porcentual mediante la eq. (6), entonces a lo establecido los sensores y actuadores serán:

Es necesario establecer parámetros de control durante el proceso en general, se puede generar una conexión con LabView, ya que es un entorno de desarrollo integrado y diseñado específicamente para ingenieros y científicos que desarrollan sistemas de medidas y control. Con un lenguaje de programación gráfica nativo, IP integrado para análisis de datos y procesamiento de señales y una arquitectura abierta que permite la integración de cualquier dispositivo de hardware y cualquier enfoque de software.[7]

La codificación en código G (Diagrama de bloques) para la medición de la de la temperatura y la presión del sistema es:

Sin embargo para fines prácticos en LabView se puede visualizar mediante su panel frontal la réplica de como

funcionaria el termómetro y barómetro para el código antes descrito.

2.4. Aplicaciones realizadas y resultados

Entre las aplicaciones realizadas se trabajó principalmente con la especie llamada Capsicum baccatum, generalmente conocido como ají limo, Se determinaron las condiciones iniciales tales como, la humedad del alimento, las condiciones atmosféricas, la temperatura de secado, y la velocidad de salida de aire., principalmente se trabajó bajo 3 escenarios donde se variaba el espesor de la cascara generando espesores diferentes y midiendo las condiciones iniciales de cada, principalmente el objetivo de esta aplicación es el de visualizar cuanto varia proporcionalmente la humedad dentro de los alimentos bajo ciertas condiciones:

El secado se realizó considerando además la pérdida de peso que genera el secado. En los secados con temperaturas altas, superiores a los 50 °C existe cambios en la permeabilidad y características biológicas de los alimentos, el cual genera un sesgo con respecto al modelo matemático, ya que al cambiar la estructura membranosa de los alimentos a medida que estos se dilatan la constante de difusión tiende a cambiar, en este caso por las propiedades de los alimentos, ocasionando modificaciones en su selectividad respecto a los solutos de la solución. Sin embargo como se estudió previamente, a mayor temperatura la difusión es más efectiva.

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En el caso de la pérdida de peso, fue más significativo durante las primeras horas, siendo cuasi proporcional a la variación de Humedad Relativa tal como se muestra en la eq. (4) donde el ají comienza a presentar valores más significativos de pérdida de peso hasta sufrir una disminución de un 90% de su peso inicial. [8]

El análisis está en búsqueda de un resultado óptimo de comportamiento basado en las condiciones iniciales, para los cual se busca disminuir el sesgo generado por el cambio en la estructura membranosa mediante el uso sensores. Este comportamiento indica una tendencia a deshidratar el ají de una forma más rápido que el secado tradicional solar, disminuyendo minimizando el tiempo de secado aproximadamente en un 50 %.

Además se logra cumplir con los valores finales de humedad normalizados y aceptados para la comercialización. [9]. El peso promedio perdido se calcula en base a la siguiente ecuación.

En promedio el peso perdido para los 3 ajíes es el de un 43.8% en el intervalo donde se desarrolla el secado. En el resultado final presentaron buenas características sensoriales, con aroma y sabor agradable extrayendo el sabor picoso característico, sin vestigios de oscurecimiento profundo a nivel externo y manteniendo también las características rojizas de la cáscara.

Los resultados de la Figura 9, muestran que el espesor de las cascaras de ají influencian de forma significativa en el tiempo de secado, especialmente debido a que con un menor espesor, menor es el tiempo de secado.

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3. Discusión de resultados

La experiencia realizada utilizando el dispositivo automático fue de muy buena para el análisis de control de datos a lo largo de la experiencia en el laboratorio, ya que la interface resulto fácil de utilizar, permitiendo participar a una mayor cantidad de análisis durante la evolución del proceso de secado que ocurrió al interior del equipo. Por otro lado la experiencia fue compartida en tiempo real, así mismo, en forma directa se pudo requerir la información generada para procesar dichos datos para análisis posteriores en profundidad.

El aroma y la contextura obtenida es la que se quiso obtener previa a la experimentación, el sabor fue catado por diferentes especialistas en el tema de manera que existe un buen margen de confianza para las características que se obtendría y la valoración cualitativa por parte de los consumidores.

Los desperdicios generados en la experiencia son mínimos, ya que lo que básicamente se elimina es la humedad existente, valorizando en gran medida el valor

comercial final del producto y disminuyendo el costo de transporte por kilogramo de ají ya que al pesar menos se pueden trasladar más unidades.

La eliminación de baterías y la conservación del alimento se perpetúan debido a que el medio principal para el desarrollo de baterías ha mermado, además de que el calor generado dentro de la cámara elimina las bacterias o inhibe su póstumo desarrollo.

El desarrollo de métodos más acelerados de secados tendría que considerar el balance energético del sistema, y las condiciones iniciales de los alimentos a ser deshidratados, ya que para diferentes productos estas condiciones pueden ser modificados para esperar resultados finales esperados con una menor cantidad de esfuerzo, tal como se muestra en el secado del ají 3, donde el menor espesor de su capa facilita el secado en un tiempo que es casi el 80% del tiempo de secado para el ají 2 y 3.

Los cambios recomendados para mejorar los parámetros de funcionamiento medios del secador principalmente puede ser la cubierta interna del secador, a mayor reflexión interna es mejor la conservación de calor dentro de la cámara, de forma que la temperatura tiende a valores de fácil control. Para esto se manipularon las dimensiones del prototipo de deshidratador realizando diversas simulaciones matemáticas en función de los rangos especificados para cada dimensión en particular, hasta lograr un comportamiento similar al proceso de deshidratado tradicional solar de secado en la ciudad de Lima. Se desprende que el comportamiento del Deshidratado solar y Simulación Optimizada Deshidratado, mantienen similitud dentro de los valores que significan lograr los valores de humedad y acidez final del producto, que garanticen la calidad final del mismo.[10]

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4. Impactos

Índice de Impacto de la implementación del sistema helicoidal cerrado de secado forzoso con ventilación inversa para la supresión de humedad, adicional con un proceso de desinfección sanitaria a nivel bacteria con luz infrarroja en la calidad de vida de los pequeños agricultores Costeros (incluso Sierra y Selva).

Índice de mejora de salud, mediante la reducción de hasta un 20% de la desnutrición crónica y anemia de la región (incluye zona urbana y rural).

Índice de reducción de desperdicio de alimentos, mediante el máximo aprovechamiento de los alimentos mediante el deshidratado de los mismos. Índice de Optimización de tiempo de secado y ahorro, mediante la reducción del tiempo tradicional de secado de los alimentos y el ahorro que se obtiene del ingreso por los alimentos deshidratados y la reducción de pérdida de cosechas.

Los índices mencionados contribuirán al aumento de la productividad de los pequeños agricultores y reducir la vulnerabilidad de los pequeños agricultores, así como mejorar la calidad de desnutrición, contribuyendo de manera significativa a mejorar la seguridad alimentaria del país y el continente.

5. Conclusiones

Para las dimensiones del calentador por infrarrojo, se puede incrementar el calor de la media secante hasta 65 ºC, y reducir su humedad relativa hasta un 5%, para las condiciones donde se desarrolló el estudio.

Las dimensiones del deshidratador por infrarrojo dependen mucho del tamaño de los alimentos a deshidratar, sin embargo al ser un sistema cerrado, se

puede variar proporcionalmente y aun así obtener los mismos resultados esperados.

El tiempo de secado se reduce aproximadamente en un 64.7% con respecto al secado solar, gracias al control automatizado por arduino y a la extracción forzada de aire húmedo.

La productividad de alimentos deshidratados aumenta y el costo de secado también gracias a la disminución en el tiempo de secado, mientras que los costos de traslado disminuyen ya que la disminución del peso en casi un 43.8% deja solo la parte a ser consumida y necesaria a llevar, dando la posibilidad de poder llevar más unidades de alimentos al mismo costo.

Las características finales de los alimentos cumplen con los estándares de calidad y con una vida útil prologada debido a que la disminución de la humedad disminuye el medio necesario para la generación y crecimiento de hongos y bacterias.

Bajos costos de implementación dan la posibilidad de masificar el uso de secado por infrarrojo en diferentes zonas y regiones, la adaptabilidad del sistema a diferentes condiciones ambientales es gracias a los sensores que ayudan a regular estas variaciones y al aislamiento de los alimentos dentro de la cámara con respecto al entorno.

6. Bibliografía

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[2] OTRAMIRADA. (18 de Noviembre de 2015). En el Perú se bota comida habiendo 2.3 millones con hambre. En el Perú se bota comida habiendo 2.3 millones con hambre, págs. 2-3.

[3] RPP NOTICIAS. (5 de Nviembre de 2015). LATNOAMERICA. Cada Latinoamericano desperdicia 223 kg de alimentos al año, págs. 2-3.

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[4] Machado, A., Oliveira, E., Santos, E., & Oliveira, J. (2010). Estudio del Secado de Anacardo (Anacardium occidentale L.) mediante Secador Solar de Radiación Directa. Natal: Universidade Federal do Rio Grande do Norte.

[5] Bergues Ricardo, C. C., & Díaz López, J. R. (2014). Diagramas de tendencia para la generalización sostenible de secadores solares directos de productos agropecuarios. Santiago de Cuba: Universidad de Oriente.

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[7] National Instruments. (2016)¿Qué puede hacer con LabVIEW? Obtenido de http://www.ni.com/labview/why/esa/

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[9] Teixeira Da Silva, J. M., & Malpica Pérez, F. A. (2016). Desarrollo de un modelo matemático para dimensionar un deshidratador solar directo de cacao. Caracas: Universidad Simón Bolívar.

[10] Juan Texeira Da Silva, F. M. (2016). Desarrollo de un modelo matemático para dimensionar un deshidratador solar directo de cacao. INGENIERÍA [11] Angelica Serpa Guerra, D. V. (2015). Comparación de dos técnicas de deshidratación de guayaba-pera sobre los efectos del contenidod e vitamina C y el comportamiento de las propiedades técnicos-funcionales de fibra dietaria. REVISTA LASALLISTA DE INVESTIGACIÓN, 10-20. [12] Antonio V. Machado, E. L. (2010). Estudio del Secado de Anacardo (Anacardium occidentale L.) mediante SecadorSolarde Radiación Directa. SCIELO, 31-37.

[13] Dulce Serrano Cruz, C. D. (2015). Desarrollo de un calentador solar de aire continúo para frutas yverduras frescas. Revista TLAMATI, 36-42.

[14] Heraeus. (20 de Julio de 2016). Infrarrojos para el procesamiento de alimentos. Obtenido de Infrarrojos para el procesamiento de alimentos: https://www.heraeus.com/es/hng/industries_and_applications/infrared_heat/infrared_heat_for_food_proces sing.aspx

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[16] Jorge A. Saavedra, L. A. (2008). Automatización de un Secador Convectivo de Aire Caliene para fines de Docencia en Ingeniería de Alimentos. SCIELO, 3-10.

[17] Maribel García Paternina, A. A. (2015). Evaluación de los Pretratamientos de D eshidratación Osmótica y Microondas en la obtención de Hojuelas de Mango. INFORMCIÓN TECNOLÓGICA, 63-70. MECÁNICA, 30-39.

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Proposed Program Safety and Health at Work study based on risk nonergonomics to improve productivity economic teachers of the

Faculty of Engineering University of northern Peru

Propuesta de un Programa de Seguridad y Salud en el Trabajo basado en el estudio de riesgos disergonómicos para mejorar la

productividad económica de los docentes de la Facultad de Ingeniería de una Universidad del norte del Perú

Vanessa L. Castro-Delgado

Universidad Católica Santo Toribio de Mogrovejo, Chiclayo, Perú, vcastro@usat.edu.pe

Received: August 30th, 2016. Received in revised form: August 30th, 2016. Accepted: September 1st, 2016.

Abstract

The research aim was to propose a Programme on Safety and Health at Work based on the study of risks nonergonomics to improve economic productivity of the teachers of the Faculty of Engineering of a Peruvian University by analyzing about the risks nonergonomics that are and can be exposed teachers in the implementation of their activities both in classrooms and offices. For this reason arose a diagnosis based on the identification of the factors of risk nonergonomics, the design of a Programme on Safety and Health at Work for the control of risks nonergonomics through the application of methodologies of evaluation of ergonomic practices and finally the cost analysis benefits of the proposal. The proposal was based on the previous analysis that was carried out according to REBA, the CORNELL questionnaire methodologies.

Keywords: Risks nonergonomics; REBA; CORNELL; Economic productivity.

Resumen

La investigación tuvo como propósito proponer un programa de Seguridad y Salud en el Trabajo basado en el estudio de riesgos disergonómicos para mejorar la productividad económica de los docentes de la Facultad de Ingeniería de una Universidad Peruana, mediante el análisis respecto a los riesgos disergonómicos a los que están y pueden estar expuestos los docentes en la ejecución de sus actividades, tanto en aulas como en oficinas. Por tal motivo se planteó realizar un diagnóstico basado en la identificación de los factores de riesgo disergonómicos, el diseño de un Programa de Seguridad y Salud en el trabajo para el control de los riesgos disergonómicos mediante la aplicación de las metodologías de evaluación de prácticas ergonómicas y finalmente el análisis costo beneficio de la propuesta. La propuesta se basó en el análisis previo que se llevó a cabo siguiendo las metodologías REBA, aplicación del cuestionario CORNELL.

Palabras clave: Riesgos disergonómicos; REBA; CORNELL; productividad económica.

1 Introducción

Debido al gran crecimiento de empresas a nivel mundial de todo tipo de rubro, las políticas y controles en los últimos años respecto a la prevención de riesgos laborales,

accidentes y enfermedades ocupacionales a nivel mundial, han tomado auge debido a las alarmantes cifras que ofrecen los reportes anuales de las organizaciones internacionales como la OMS (Organización

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Internacional del Trabajo) y la OIT (Organización Mundial de Salud). (OMS, 2012).

Teniendo en cuenta los informes y alarmantes cifras de accidentes laborales el Estado Peruano decreta la Ley N° 29783 de Seguridad y Salud en el Trabajo, estableciendo que el Perú como miembro de la Comunidad Andina de Naciones (CAN), cuenta con el Instrumento de Seguridad y Salud en el Trabajo, donde la obligación de los estados miembros es de implementar una política de prevención de riesgos laborales y vigilar su cumplimiento; y el deber de los empleadores es de identificar, evaluar, prevenir y comunicar los riesgos en el trabajo a sus trabajadores; y el derecho de los trabajadores a estar informados de los riesgos de las actividades que prestan. Por tal motivo a través del MINTRA (Ministerio de Trabajo y Promoción del Empleo) se propone esta Ley de Seguridad y Salud en el Trabajo la cual tiene como objeto promover una cultura de prevención de riesgos laborales a través del deber de prevención de los empleadores, el rol de fiscalización y control del Estado y la participación de los trabajadores y sus organizaciones sindicales, quienes a través del diálogo social, deben velar por la promoción, difusión y cumplimiento de la normativa sobre la materia. (MINTRA, 2012).

Frente a esto surge también la preocupación del sector educación, para el cual está demostrado que alrededor del 35% de las enfermedades de difícil diagnóstico tienen su origen en el trabajo. Las últimas recomendaciones de la Organización de las Naciones Unidas, hacen especial énfasis en vigilar el medio ambiente, el mobiliario y las relaciones interpersonales en los centros de trabajo. Según ese organismo, los focos susceptibles de generar malestar psicológico y enfermedades físicas en los centros de trabajos (depresión, dolores de espalda, fatiga generalizada, etc.) son básicamente de dos tipos: el primero tiene relación con el mobiliario, especialmente sillas y mesas de computadora; y el segundo tiene que ver con el medio ambiental, como ventilación e iluminación, así como los metros cuadrados disponibles por trabajador. (UNESCO, 2015).

En base a lo mencionado, existe una Universidad del norte del Perú, que se encuentra en la búsqueda la implementación de un programa de Seguridad y Salud en el Trabajo, que garanticen a los trabajadores condiciones de seguridad y salud y bienestar en un ambiente de trabajo adecuado que propicie para ellos el ejercicio pleno de sus actividades. Y reducir de esta manera los riesgos disergonómicos a los que están expuestos los docentes al

ejecutar sus labores diarias, producidos principalmente por las condiciones ambientales como iluminación, ambiente térmico, ruido, así como la concepción y diseño de puestos de trabajo los cuales pueden ocasionar trastornos muscoloesqueléticos. Y todo esto en su conjunto enfermedades profesionales.

2 Materiales y Métodos

2.1 Posicionamiento Postural en los Puestos de Trabajo:

La (OIT, 2008) nos establece que la postura que adopta una persona en el trabajo: (la organización del tronco, cabeza y extremidades), puede analizarse y estudiarse desde distintos puntos de vista. La postura pretende facilitar el trabajo, y por ello tiene una finalidad que influye en su naturaleza: su relación temporal y su coste (fisiológico o de otro tipo) para la persona en cuestión. Existe una interacción muy estrecha entre las capacidades fisiológicas del cuerpo y las características y los requisitos del trabajo. La carga musculo esquelética es un elemento necesario para las funciones del organismo e indispensable para el bienestar.

2.2 Condiciones ambientales de trabajo:

- Ruido: Según la Norma UNE-EN ISO 11690-1:1997 contemplada por el INSHT (Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo) se presentan las recomendación de valores de ruido según el lugar de trabajo

Tabla 1.

Valores de Ruido Según Lugar de Trabajo

Tipo de local Decibeles Salas de conferencias 30 a 35

Aulas 30 a 40 Oficinas individuales 30 a 40

Oficinas multipersonales 35 a 45 Laboratorios industriales 35 a 50

Salas de control industriales 35 a 55 Lugares de trabajo industrial 65 a 70

Fuente: INSHT, 2009).

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- Ambiente térmico: Existen algunos estándares considerados como óptimos para el desarrollo de trabajos, tal es así que la temperatura apropiada en locales donde se realicen trabajos de tipo sedentario, propios de los desarrollados en oficinas o similares, debería estar comprendida entre los 17 ºC y 27 ºC. Por otro lado la humedad relativa debería fluctuar entre 30% y 70%. (INSHT, 2009).

- Iluminación: Las recomendaciones de iluminación en oficinas son de 300 a 700 luxes, para que no se presenten reflejos. El trabajo que requiere una agudeza visual alta y una sensibilidad al contraste necesita altos niveles de iluminación. El trabajo fino y delicado debe tener una iluminación de 1 000 a 10 000 luxes. (INSHT, 2009).

-Identificación de los Factores de Riesgo Disergonómicos:

La metodología para la evaluación de riesgo disergonómicos, deberá observar las siguientes pautas (MINTRA, 2008):

- Ubicar el área de trabajo.

- Establecer los puestos de trabajo.

- Determinar las tareas más representativas del puesto de trabajo y susceptibles de encontrarlas en el trabajo cotidiano.

- Identificar y evaluar los riesgos disergonómicos.

- Proponer alternativas de solución.

- Implementar y realizar seguimiento de la alternativa de solución elegida.

-Ergonomía y Productividad: La obligación del empresario de adaptar el trabajo a la persona, en particular en lo que respecta a la concepción de los puestos de trabajo, así como a la elección de los equipos y los métodos de trabajo y de producción, se interpreta normalmente en el marco empresarial como un coste, aunque se valora éticamente la mejora en la siniestralidad laboral y en la calidad de vida laboral. Pero la ergonomía puede y debe generar beneficios a la organización impactando directamente en la mejora de la productividad y el esfuerzo de los ergónomos debe ir encaminado a demostrarlo. (Pérez, 2008).

2.3 Métodos de Evaluación Ergonómica:

- Lista de revisión (Checklist): Las listas de revisión, comúnmente conocidas como “checklist” por su denominación en inglés, son el instrumento más común y primero que se utiliza para revisar las condiciones de riesgo ergonómico a los que se somete un usuario al desarrollar una actividad. Presentan la ventaja de que son rápidas y fáciles de utilizar, y proporcionan la información preliminar que permite identificar las principales áreas o condiciones de riesgo a evaluar con mayor detalle. (MINTRA, 2008).

- Metodología REBA: Este método permite a través de un programa desarrollado en Excel, registrar las evaluaciones de acuerdo al análisis visual que se le realiza a los trabajadores desarrollando sus actividades, otorgando una puntuación establecida de acuerdo a una postura determinada. De este modo no solo se ahorrará el evaluador gran parte del trabajo de cálculo y consulta de tablas que conlleva

el método, sino que se podrían realizar pruebas y ensayos de forma muy rápida y sencilla sobre las implicaciones, en cuanto a la variación de los niveles de riesgo y acción, que supondría el rediseño de un puesto de trabajo o la modificación de posturas de trabajo. (Asensio, 2012)

3 Resultados

3.1 Lista de Check List

Para conocer el proceso de trabajo y cada una de las actividades que ejecutan los docentes se realizaron una serie de observaciones acerca de los diversos aspectos que pueden ocasionar problemas ergonómicos.

Tabla 2.

Check List condiciones existentes en el ambiente de trabajo de docentes

87

Fuente: (OIT, 2008)

3.2 Cuestionario CORNELL

Del total de docentes encuestados que contestaron a la pregunta: ¿Durante la última semana de trabajo, con qué frecuencia experimento, molestia, dolor o disconfort?, el 50% contesto que entre 1 y 2 veces y el 20% una vez al día. Con respecto a la pregunta si experimenta molestia, ¿En qué parte del cuerpo tiene dicha molestia? el 10,91% contesto que la molestia predominante es la del cuello y un 7,21 % en la parte superior de la espalda y en el brazo derecho. Si ha experimentado molestia, dolor o disconfort ¿Qué tanta incomodidad le generó?, del total de docentes un 67,50% respondió que ligeramente incómodo y el otro 32,50% que moderadamente incómodo. Así mismo si ha experimentado molestia, dolor o disconfort ¿Ello interfirió en su trabajo?, del total de docentes un 72,50% respondió que interfirió ligeramente y el 27,50% que interfirió de modo sustancial.

3.3 Metodología REBA

Luego de la aplicación de la Metodología REBA, se obtuvieron los siguientes resultados:

Grupo A: Análisis de cuello, piernas y tronco:

- Puntuación de cuello: 3

- Puntuación de piernas:2

- Puntuación de tronco: 2

Grupo B: Análisis de brazos, antebrazos y muñecas:

- Puntuación antebrazos: 2

- Puntuación muñecas: 3

- Puntuación brazos: 3

Resultados: Una o más partes del cuerpo permanecen estáticas, existen movimientos repetitivos, se producen cambios posturales importantes o posturas inestables.

Niveles de riesgo y acción:

- Puntuación REBA: 12

- Nivel de acción: 4

- Nivel de riesgo: Muy alto

- Actuación: Es necesaria la actuación de inmediato.

3.4 Propuesta de programa de seguridad y salud ocupacional

El programa estará basado en los siguientes ejes. (Pérez, 2009).

MUEBLES Si No

Escritorios suficientemente espaciosos para acomodar todos los elementos de trabajo.

X

Suficiente espacio para colocar las piernas debajo del escritorio. X

Sillas rellenadas adecuadamente. X

Sillas con descansabrazos (no conveniente para el trabajo con teclado).

X

Silla con altura ajustable. X

Silla con el asiento ajustable y ángulo del respaldo.

X

Altura de la sillas tal que el ángulo de los brazos sea > o = 90ª cuando los brazos y las manos se encuentran naturalmente puestas

en el teclado.

X

Cuello-torcido o inclinado para ver la pantalla. X

TECLADO

Teclado fino (30mm o menos). X

Las teclas son duras al pulsarlas. X

MOUSE

Ratón al alcance de la mano. X

PANTALLA

Pantalla colocada a una distancia cómoda para su lectura.

X

Imagen clara y estable. X

En una posición derecha el usuario puede dirigir su mirada en el borde superior de la

pantalla, sin inclinar la cabeza.

X

ILUMINACIÓN

El nivel de iluminación parece se satisfactorio X

Hay reflexiones en superficies de trabajo. X

Las computadoras están localizadas de modo que los docentes, no miren directamente a una ventana o que se encuentre una ventana detrás

del usuario.

X

RUIDO

El nivel de ruido permite la concentración X

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3.4.1 Condiciones generales de seguridad y salud en los lugares de trabajo

- Mantener el orden y limpieza de los lugares de trabajo.

- Colocar los instrumentos de trabajo que utiliza con mayor frecuencia, al alcance de las manos.

- Mantener las zonas de tránsito libres de obstáculos.

3.4.2 Iluminación

- Cada uno de los espacios de trabajo de las instalaciones debe estar debidamente iluminado

- utilizando un sistema mixto artificial y natural, dando lugar a un trabajo cómodo, eficaz y seguro.

- No se debe contar con fuentes de luz deslumbrantes, para impedir que el paso de la luz solar origine molestias.

- Se debe limpiar periódicamente las luminarias, así como las ventanas y mantenerlas libres de obstáculos.

3.4.3 Ventilación y temperatura

- En las instalaciones, se mantendrán por medios naturales y/o artificiales, condiciones atmosféricas adecuadas para evitar el insuficiente suministro de aire y las corrientes dañinas durante el horario de trabajo.

- En todos los casos, la cantidad de ventilación necesaria en un determinado ambiente, deberá ser proporcional al número de trabajadores existentes y debidamente distribuidos en el área de trabajo, según el esfuerzo que éstos realizan, de modo que se garantice la existencia de condiciones ambientales adecuadas, en lo que se refiere a suministro de aire limpio.

3.4.4 Ruido y factores externos

- Cada oficina debe mantener un ambiente calmado y poco ruidoso.

- Solicitar ayuda antes de mover objetos, muebles y/o equipos pesados.

- No manipular equipos eléctricos con las manos húmedas.

- No se colocará cables eléctricos, ni teléfonos, sin la debida protección.

3.4.5 Ergonomía

- El personal debe tener en cuenta la postura correcta: tanto sentado como de pie, con las articulaciones en posición neutra o descansada y estar cambiando de posición para disminuir la tensión muscular y lesiones osteomusculares.

- Evitar que en el desarrollo de las tareas que utilicen flexión y torsión del cuerpo combinados, esta combinación es el origen y causa de la mayoría de las lesiones músculo esqueléticas.

- El puesto de trabajo deberá tener las dimensiones adecuadas que permita el posicionamiento y el libre movimiento de los segmentos corporales. Se debe evitar las restricciones de espacio, que pueden dar lugar a giros e inclinaciones del tronco que aumentarán considerablemente el riesgo de lesión.

- Las tareas no se deberán realizar por encima de los hombros ni por debajo de las rodillas.

- Para las actividades en las que el trabajo debe hacerse utilizando la postura de pie, se debe poner asientos para descansar durante las pausas.

- Todo personal asignado a realizar tareas en postura de pie y/o sentado debe recibir una formación e información adecuada, en cuanto a las técnicas de posicionamiento postural y manipulación de equipos, con el fin de salvaguardar su salud.

3.4.6 Estándares de Seguridad en oficinas

- No colocar materiales u objetos en la parte superior de armarios, archivadores, muebles y equipos.

- No ubicar cajas, papelería u otro tipo de elementos debajo de escritorios, o mesa de trabajo, porque limita el acercamiento al plano de trabajo e incrementa la fatiga.

- Mantener en el escritorio o puesto de trabajo sólo lo indispensable para realizar las actividades.

- Verificar que la altura del escritorio o del tablero permita suficiente espacio para acomodar las piernas, de modo que facilite los ajustes de la postura para el trabajo sentado, a la vez que también permite un ángulo de 90° a 100° para el codo.

89

3.4.7 Estándares de seguridad en el uso equipos informáticos

- Los equipos deben tener condiciones de movilidad suficiente, para permitir el ajuste hacia el trabajador.

- Los monitores deben tener protección contra reflejos, parpadeos y deslumbramientos,

- Deberán tener regulaciones en altura y ángulos de giro.

3.4.8. Estándares de seguridad del personal docente.

- Reconozca las condiciones del aula a utilizar: estado de la superficie del suelo, presencia de tarimas o desniveles que deben estar debidamente señalizados, suba y/o baje con precaución tarimas o desniveles.

- Utilice buena técnica vocal, adoptando posturas corporales que no tensionen los músculos, principalmente del cuello, respire sin elevar los hombros, inspire en forma nasal, para humedecer, entibie y limpie el aire, emita una fonación suave, hable en el tono adecuado, sienta la voz en la zona de la boca y labios y regule la velocidad de la voz.

- Al utilizar equipos o artefactos eléctricos, comprobar el estado del tomacorriente al que se va a conectar; evite que los conductores permanezcan sobre las zonas de tránsito, para desconectar el equipo siempre debemos tirar del enchufe y no del cable.

- Evitar realizar en lo posible movimientos bruscos; adoptar una posición erguida para prevenir deformaciones de la columna; cambiar de posición contribuirá a la reducción de la tensión muscular y fatiga.

4 Discusión

Al realizar el diagnostico basado en la identificación de factores de riesgos a los que están expuestos los docentes de una Universidad del norte del Perú, se obtuvo como resultado que las principales causas que ocasionan los problemas disergonómico son: la distribución de oficinas y aulas lo que genera un costo de S/ 86 432,50; problemas equipos y/o herramientas con un costo de S/ 66 027,50; y por riesgos establecidos como los derivados de las condiciones de trabajo con un costo de S/ 66 027,50 y otros como los higiénicos, biológicos, químicos y físicos que para el caso de una sola persona oscila en S/ 1 424,00. Ocasionado todos estos una reducción de la productividad económica. Es por ello que mediante la propuesta de un Programa de Seguridad y Salud en el trabajo, se pudo

determinar que el tiempo estimado para la elaboración de la propuesta sería de 5 años con un costo de S/ 112 600,00; la ejecución de las actividades del programa tendría para el primer año un costo de S/ 21 000, por otro lado como resultado el cálculo de reducción de riegos disergonómicos el cual asciende a S/ 355 547,500, este último está dado por el índice de gravedad de infracción, el número de trabajadores y el costo de una UIT (Unidad Impositiva Tributaria) por incumplimiento. Es por ello que al realizar el análisis costo beneficio de la propuesta de Implementación de un Programa de Seguridad y Salud en el Trabajo basado en el estudio de riesgos disergonómicos, se obtuvo como resultado un VAN (Valor Actual Neto) de S/ 261 470,7049, el cual cómo se puede observar es mayor a cero, por tanto la propuesta de programa es rentable y factible de ser ejecutado y por otro lado un TIR (Tasa Interna de Retorno) del 39,23 %, a lo cual debemos añadir el beneficio tanto para los docentes al mejorar sus condiciones de trabajo y su clima laboral, como para la Universidad debido a que los egresos económicos que se generarían por no contar con un programa de prevención de riesgos disergonómicos, pasarían a ser un ingreso en el primer año luego de ser ejecutada la propuesta y por tanto se demostraría un incremento en de productividad económica en base a la labor docente. Finalmente podemos concluir que mediante la propuesta de implementación de un Programa de Seguridad y Salud en el Trabajo basado en el estudio de riesgos disergonómicos se podrá garantizar a los trabajadores condiciones de seguridad, salud y bienestar en un ambiente de trabajo adecuado que propicie para ellos el ejercicio pleno de sus actividades, y reducir de esta manera los riegos disergonómicos a los que están expuestos los docentes al ejecutar sus labores.

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V.L. Castro-Delgado, bachiller y titulada de la carrera de Ingeniería Industrial en el año 2011, perteneciente al quinto superior, con mérito de haber obtenido el primer puesto de su código universitario, así mismo posee el grado de magister en

Ingeniería Industrial, obtenido de sus estudios culminados de la Maestría en Ingeniería Industrial con mención en Seguridad y Salud ocupacional, todos estos estudios realizados en la Universidad Católica Santo Toribio de Mogrovejo. Chiclayo. Lambayeque. Perú. Del 2008 a 2010, trabajó para empresas como molinos, panificadoras, fábrica de sacos y agroindustria de exportación. Actualmente es profesora a tiempo completo de pre grado regular y programas de profesionalización para gente que trabaja de la Facultad de Ingeniería, así como Coordinadora Académica, asesora de tesis de pre grado y profesionalización y miembro del comité de Autoevaluación y Acreditación de la Escuela de Ingeniería Industrial, perteneciente a la Universidad Católica Santo Toribio de Mogrovejo. Sus línea de desarrollo se orienta a la investigación basada en la Ley de Seguridad y Salud en el Trabajo, promovida por el estado peruano, lo cual le sirvió como referencia para el desarrollo de su tesis magistral basado en el desarrollo de un Programa de Seguridad y Salud en el Trabajo basado en el estudio de riesgos disergonómicos para mejorar la productividad económica de los docentes de la Facultad de Ingeniería de una Universidad del norte del Perú.

Así mismo tiene como otras actividades de desarrollo la investigación y asesoría de tesis orientadas a la mejora de los procesos productivos para el incremento de productividad y/o rentabilidad, cumplimiento de demanda insatisfecha y disminución rechazos por no conformidades, así como estudios de mejora de procesos de comercialización y distribución de productos e investigaciones de nuevos diseños de plantas industriales para poder cubrir demandas insatisfechas.

91

Construcción de una aproximación de modelo matemático que permita seleccionar factores relevantes para la simulación del comportamiento vial del área metropolitana de Bucaramanga

Mg. Fredy Angarita Reina Universidad Cooperativa de Colombia, Bucaramanga, Colombia, fredy.angarita@campusucc.edu.co

Received: August 30th, 2016. Received in revised form: August 30th, 2016. Accepted: September 1st, 2016.

Abstract

The road network of Bucaramanga has been affected by urban densification, the auto increment, the lack of competent authorities for road projection, and development of strategies addressed to improve mobility, based on information and relevant technical studies to help decision making in projects involving the factors that influence the traffic chaos; This lack of alternate routes is added in, the lack of sensitization and awareness of the citizenry.

For the development of the research will be taken into account, the master of mobility in metropolitan Bucaramanga plan 2011 - 2030, and bibliographic studies on mobility correlated to identify the problem and draw the solution. A diagnosis is made, identifying critical areas and variables that influence this phenomenon with the application of mathematical models.

Keywords: Construction, mathematical model, mobility waiting lines, critical points.

Resumen

La malla vial de Bucaramanga se ha visto afectada por la densificación urbana, el incremento automotor, la falta de autoridades competentes para la proyección vial, y desarrollo de estrategias direccionadas al mejoramiento de la movilidad, con base en información y estudios técnicos pertinentes que ayuden a la toma decisiones en proyectos que involucren los factores que influyen en el caos vehicular; a ello se suma la carencia en vías alternas, la falta de sensibilización y concientización de la ciudadanía.

Para el desarrollo de la investigación se tendrán en cuenta el plan maestro de movilidad del área metropolitana de Bucaramanga 2011 – 2030, y estudios bibliográficos correlacionados en la movilidad que permitan identificar el problema y trazar la solución. Se realiza un diagnóstico, identificando las zonas críticas y variables que influyen en este fenómeno, con la aplicación de modelos matemáticos.

Palabras clave: Construcción, modelo matemático, líneas de espera movilidad, puntos críticos.

1. Objetivos

1.1 Objetivo General

Realizar una aproximación de un modelo matemático que permita seleccionar factores relevantes para la simulación del comportamiento vial del área metropolitana de Bucaramanga.

1.2 Objetivos Específicos:

Identificar las variables, factores o constructos en un marco teórico-contextual y cuántico, de la situación vial del área metropolitana de Bucaramanga con base en el plan de desarrollo territorial.

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Utilizar estadística descriptiva e inferencial para el levantamiento de datos en el área metropolitana de Bucaramanga.

Aplicar modelos discretos de marketing territorial como herramienta de georreferenciación, como propuesta a puntos críticos del área metropolitana de Bucaramanga.

Aplicar modelos de simulación específicamente a líneas de espera como modelos finitos e infinitesimales en puntos críticos de la malla vial en el área metropolitana de Bucaramanga.

2. Antecedentes y formulación del problema

Se tienen algunos estudios a nivel internacional, nacional y local, que de alguna manera permiten describir los factores influyentes en la movilidad vial de la ciudad y que plantean como solución la implementación de un modelo matemático, que al analizarlos y valorarlos se obtiene el apoyo teórico para trazar un plan de mejoramiento. Por ello, fue importante revisar el planteamiento de la (Fundación RACC, 2007) quienes describen el problema que se está presentando en la movilidad de España debido a la carencia de formación en educación vial tanto a peatones como a conductores de vehículos privados y públicos; igualmente se tiene los estudios realizados por (Delgado, 2014), en la ciudad de México que en materia vial propone la importancia de la planificación de la ciudad, reconociendo lo crítico de la ciudad de México como una de las zonas más pobladas del mundo, por el cual generaron como solución a la problemática un modelo matemático para agilizar el tráfico en las ciudades, involucrando el flujo vehicular de la ciudad en diferentes horas del día, permitiendo realizar toma de decisiones en cuanto a la ubicación de puntos de información, así como señalizaciones adecuadas para manipular el tráfico peatonal

Así mismo a nivel nacional se tienen referentes bibliográficos que permiten describir variables que pueden afectar la movilidad vial en la ciudad de Bucaramanga, y (Alcântara, 2010), en su estudio “Análisis de la movilidad urbana, espacio, medio ambiente y equidad”, concluye que “Los principales factores que interfieren en la movilidad de las personas son: el ingreso, el género, la edad, la ocupación, y el nivel educacional”. Pues se dice que el aumento de la movilidad se da por el incremento del poder adquisitivo que tiene la población, quienes buscan mejores alternativas de vida y facilidades de desplazamiento; e igual forma se habla de las características socioeconómicas que influyen en la movilidad vial, pues las personas que laboran

cotidianamente se desplazan más que los jóvenes y adulto mayor; y quienes tienen un trabajo estable se desplazan más de los que laboran ocasionalmente, registros que se han determinado por las encuestas de percepción ciudadana del Programa “Bucaramanga Metropolitana como vamos”.

Pero no se queda atrás las costumbres y hábitos en el uso del transporte, donde las personas adultas y los niños suelen movilizarse acompañados, ya sean en vehículos particulares o rutas escolares, mientras que los jóvenes se transportan más en motocicletas, registro que reporta el parque automotor de Bucaramanga en el cual se observa un incremento porcentual de participación del 55,8%, ( Informe del Observatorio Metropolitano del Área Metropolitana de Bucaramanga, Parque Automotor de Bucaramanga 2014), mientras que el porcentaje de los automóviles es del 25%, cifras estadísticas que permiten determinar el medio de transporte más utilizado en el área metropolitana de Bucaramanga.

Al igual que el presente estudio se aprecia el aporte de la (Universidad Industrial de Santander, 2011) junto con el Área Metropolitana de Bucaramanga (AMB), en el que se determina los lineamientos para el Plan Maestro de Movilidad urbano del área metropolitana de Bucaramanga 2011 - 2030, con el objetivo de precisar bases para el afianzamiento de un sistema de movilidad eficiente, democrático, equitativo que facilite las articulaciones e integraciones de toda el área.

Finalmente se tiene los estudios de (Lotero, 2010), quien propone la implementación de un modelo matemático dinámico de tráfico, flujos, y tiempos de viajes de las familias sobre los tramos que generan indicadores de congestión y de accesibilidad para la asignación de tráfico urbano, basándose en los principios de equilibrio del usuario y asignación del flujo de viajes para minimizar el tiempo de viajes.

Los estudios analizados, permiten deducir que en la mayoría de las ciudades del mundo se presentan dificultades en el transporte; Colombia no escapa a tal fenómeno y más aún Bucaramanga, ciudad que se encuentra en una proyección de modernización, lo cual viene generando nuevas situaciones para quienes tienen que desplazarse por la ciudad.

3. Justificación

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La movilidad vial juega un papel muy importante dentro de las ciudades, en que facilita o restringe su desarrollo, crecimiento social y económico; fenómeno critico que no solo afecta a Colombia, también a los países de todo el mundo.

Es el caso puntual de Bucaramanga en el que para visitantes y Santandereanos no es un secreto que la zona metropolitana en este momento presenta una crisis en su malla vial, pues quien visite la ciudad de los parque a simple vista percibe la congestión vehicular y el peligro potencial de peatones y conductores quienes ponen en práctica una estrategia de carácter personal para lograr llegar a su destino en el menor tiempo posible; actitudes no favorables para los intereses individuales, pues estarían generando un mayor embotellamiento de algunos sectores de la ciudad.

La red vehicular Piedecuesta, Floridablanca, Bucaramanga, Girón, dispone de unas arterias vehiculares cuyo principio de planificación para su construcción es la descongestión de la ciudad, objetivo que hasta este momento no se ha cumplido, llevando a la administración Estatal a formular nuevas estrategias.

El cual, la idea principal de la investigación es reconocer el problema que se está presentando dentro de sus causas y efectos y a la par buscar estrategias para mejorarlos, por tanto surgen las siguientes preguntas ¿Cuáles son los factores influyentes en el congestionamiento de la vía principal de la ciudad?, ¿y cuál es la estrategia más viable en cuanto a costos y beneficios para que la vía sea más ágil y presente menos peligro para la ciudadanía?

4. Fundamentos teóricos

Teóricamente la investigación, se basó en el Plan de Ordenamiento territorial de Bucaramanga 2013 – 2027; Plan Maestro de Movilidad, Área Metropolitana de Bucaramanga 2011 – 2030; Angarita, F. (2016). Diagnóstico Vial en el Área Metropolitana de Bucaramanga con Base en el Plan de ordenamiento Territorial. Bucaramanga; Alcântara, E. (2010). Análisis de la Movilidad Urbana, Espacio, Medio Ambiente y Equidad; Render, Principios de Administración De Operaciones. México: Prentice Hall Hispanoamericana.

5. Estadística descriptiva e inferencial para el levantamiento de datos en el Área Metropolitana de Bucaramanga

Se hace indispensable la aplicación de la estadística para el levantamiento de datos que están correlacionados con la movilidad en el área metropolitana de Bucaramanga, que permita probar la hipótesis planteada en la investigación, mediante la determinación de procedimientos prácticos, que estimen parámetros que intervienen en el modelo matemático con el fin de adaptar y desarrollar ecuaciones pertinentes al estudio.

Según (Lind, 2011), el estudio de la estadística normalmente se divide en dos categorías: Estadística descriptiva y Estadística Inferencial; la primera hace referencia al “conjunto de métodos para organizar, resumir y presentar datos de manera informativa” (pág. 6), en el que se analiza el tratamiento o procesamiento de datos numéricos generalizados y su estadística, con el fin de caracterizar conjuntos de datos que se logren de forma gráfica o analítica a través de la obtención y análisis en la muestra de la población considerada.

Finalmente la segunda categoría es la Estadística inferencial, que es “el conjunto de métodos utilizados para determinar algún atributo medible acerca de una población con base en una muestra” (pág. 7), en el que se realizan análisis de varianza, debido a la variabilidad de los factores o constructos presentes en la movilidad, por el que generan conclusiones por medio de métodos inductivos en las que el grado de incertidumbre es cuantificable. Este método permite determinar una población y muestra direccionada a la integración de automotores y motocicletas que circulan en la ciudad de Bucaramanga y su área metropolitana.

a. Aplicación de Estadística Descriptiva

El parque automotor del Área metropolitana de Bucaramanga está compuesto principalmente por motocicletas y automóviles con una participación del 56% y 25% respectivamente y un crecimiento del 26% y 12% del año 2012 al 2014, el municipio con un mayor número de vehículos matriculados es Girón seguido de Bucaramanga.

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Figura 1. Registro Parque Automotor

b. Aplicación de Estadística Inferencial. Pregunta de investigación e Hipótesis

¿Cuáles son los factores o constructos más relevantes que influyen en la movilidad vial del área metropolitana de Bucaramanga?

H1. La congestión en los puntos críticos concernientes a la movilidad vial, se puede demostrar mediante el uso de modelos matemáticos.

H2. El 35% de los puntos críticos tomados como muestra del 100% seleccionados (40), presentan saturación en la líneas de espera de vehículos.

H3. No existe físicamente un centro de observación vial que observe, recepcione y proponga alternativas de solución emergentes al caos de movilidad, ni tampoco una aplicación matemática para su óptima localización.

Resultado de las hipótesis de investigación

H1. La congestión en los puntos críticos concernientes a la movilidad vial, se puede demostrar mediante el uso de modelos matemáticos.

La teoría de líneas de espera o teoría de colas permite demostrar la congestión en los puntos críticos de movilidad vial de la ciudad, teniendo presentes variables como: tasa de llegadas (L), tasa de servicio (U), y el tiempo de servicio (T ̿) que permite sustentar la hipótesis mediante la aplicación de la fórmula de la tasa de

saturación (R), que facilita la identificación del porcentaje de utilización en el sistema. R=L/U

H2. El 35% de los puntos críticos tomados como muestra del 100% seleccionados (40), presentan saturación en la líneas de espera de vehículos.

Se toman como referencia 14 puntos críticos de movilidad (35%) en la ciudad de Bucaramanga y su Área Metropolitana, de 40, donde se realizó toma de tiempos en días y horas diferentes; siendo estos 14 puntos los de mayor afluencia vehicular, con semaforización y sin ella, utilizando la fórmula de tasa de saturación (R) de la teoría de líneas de espera, se obtiene los siguientes porcentajes

Tabla 1

Porcentajes puntos críticos

Puntos críticos % tasa de saturación Papi quiero piña 2092%

Universidad Santo Tomás (Floridablanca) 692%

Retorno a Cañaveral 1092% CAI Niza 3483%

Semáforo Hyundai 702% Cra 33 con calle 36 421% Cra 33 con calle 56 298%

Cra 27 con 56 577% Cra 22 con calle 45 283% Cra 21 con calle 56 497% Cra 21 con calle 37 549% Cra 21 con calle 36 513% Cra 17c con calle 55 355% Cra 9 con calle 45 695%

H3. No existe físicamente un centro de observación vial que observe, recepcione y proponga alternativas de solución emergentes al caos de movilidad, ni tampoco una aplicación matemática para su óptima localización.

Para encontrar la ubicación idónea de un centro físico

de observación vial, el Director de Investigación; Mg. Fredy Angarita sugiere la aplicación del método de centro de gravedad; que es referenciado por (Render, Principios de Administracion De Operaciones, SF) en su libro Principios de Administración de Operaciones quien afirma que el método del centro de gravedad “es una técnica matemática utilizada para encontrar una localización específica” (pág. 233)

El método se ejecuta con un sistema de coordenadas

geográficas (latitud – longitud), Cartesianas y coordenadas de un Municipio, siempre y cuando se tenga como referencia un punto de origen.

Las fórmulas a utilizar para encontrar las coordenadas

óptimas de la nueva localización son:

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Centro de Gravedad - Coordenada X

𝑪𝒙 =𝒅𝒊𝒙𝑾𝒊𝒊

𝑾𝒊𝒊

Centro de Gravedad - Coordenada y

𝑪𝒚 =𝒅𝒊𝒚𝑾𝒊𝒊

𝑾𝒊𝒊

Donde: Cx= Coordenada x del centro de gravedad Cy= Coordenada y del centro de gravedad dix= Coordenada x de localidad i diy= Coordenada y de localidad i Wi= Aporte de la localidad i Aplicación Método Centro de Gravedad con los

puntos críticos en el área metropolitana de Bucaramanga.

Para la aplicación de la formula se toma como referencia las coordenadas de X, Y, y W que es el peso equivalente al flujo vehicular que se tienen de puntos estratégicos de congestión elegidos aleatoriamente en el que se registraron en promedio de ocho horas día.

Tabla 2.

Puntos críticos

PUNTOS CRÍTICOS

Carrera Calle X Y

Peso (W)

Veh. / hora

dx * W dy * W

Km 2 vía Piedecuesta Cll 200 7.06125 -73.09248 20136 142185.33 -1471790.18

Km 2 vía Piedecuesta Cll 195 7.06394 -73.09531 5968 42157.5939 -436232.81

Retorno Cañaveral 7.07247 -73.10678 10472 74062.9058 -765574.2

Auto. Florida Paralela

Orie.

Cll 112 7.08725 -73.10781 33472 237224.432 -2447064.62

Cra 32 Cll 112 7.08775 -73.1561 3616 25629.304 -264532.458

Entrada Cra 27 7.10549 -73.11266 13408 95270.4099 -980294.545

Cra 32 Cll 63 7.10795 -73.10947 1344 9553.0848 -98259.1277

Cra 33 Cll 56 7.10968 -73.1097 2528 17973.271 -184821.322

Cra 33 Cll 52 7.11312 -73.11031 1664 11836.2317 -121655.556

PUNTOS CRÍTICOS

Carrera Calle X Y

Peso (W)

Veh. / hora

dx * W dy * W

Cra 33 Cll 48 7.11611 -73.11087 1920 13662.9312 -140372.87

Cra 33 Cll 34 7.12535 -73.11264 1696 12084.5936 -123999.037

Cra 33 Cll 38 7.122586 -73.11204 1440 10256.5238 -105281.338

Cra 33 Cll 36 7.123941 -73.11231 1928 13734.9582 -140960.534

Cra 34 Avda.

Q. Seca

7.13086 -73.11267 2192 15630.8451 -160262.973

Cra 32 Cll 63 7.1731 -73.11075 1344 9640.6464 -98260.848

Cra 27 Cll 48 7.11668 -73.11516 3184 22659.5091 -232798.669

Cra 27 Cll 56 7.10906 -73.11416 3915 27831.9699 -286241.936

Cra 27 Cll 56 7.10906 -73.11416 2512 17857.9587 -183662.77

Cra 27 Cll 56 7.10906 -73.11416 2703 19215.7892 -197627.574

Cra 27 Cll 58 - 60

7.107587 -73.11414 28912 205494.555 -2113876.02

Cra 22 Cll 50 7.11364 -73.11784 2256 16048.3718 -164953.847

Cra 22 Cll 45 7.11676 -73.11927 2336 16624.7514 -170806.615

Cra 22 Cll 36 7.12002 -73.12074 2064 14695.7213 -150921.207

Cra 22 Cll 33 7.12244 -73.12166 2816 20056.791 -205910.595

Cra 21 Cll 56 7.10869 -73.11633 3008 21382.9395 -219933.921

Cra 21 Cll 50 7.11316 -73.11849 3088 21965.4381 -225789.897

Cra 21 Cll 41 7.11717 -73.12023 3152 22433.3198 -230474.965

Cra 21 Cll 37 7.11877 -73.12116 5152 36675.903 -376720.216

Cra 21 Cll 36 7.11965 -73.12155 3280 23352.452 -239838.684

Cra 21 Cll 34 7.12111 -73.12219 1216 8659.26976 -88916.583

Cra 17 C Cll 55 7.10821 -73.11789 2032 14443.8827 -148575.552

Cra 17 C Cll 55 7.10821 -73.11789 384 2729.55264 -28077.2698

Diagonal 15 Cll 55 7.10852 -73.11094 1792 12738.4678 -131014.804

Diagonal 15 Cll 55 7.10852 -73.11094 864 6141.76128 -63167.8522

Cra 15 Cll 3 7.14149 -73.13337 1936 13825.9246 -141586.204

Cra 15 Cll 3 7.14149 -73.13337 1280 9141.1072 -93610.7136

Cra 9 Cll 45 7.11244 -73.12972 3344 23783.9994 -244545.784

Cra 9 Cll 45 7.11244 -73.12972 1184 8421.12896 -86585.5885

Cll 45 Cra 9 7.11244 -73.12972 2048 14566.2771 -149769.667

Cll 45 Cra 9 7.11244 -73.12972 1216 8648.72704 -88925.7395

Se hace las multiplicaciones correspondientes a la coordenada X por el peso W, y la coordenada Y por el peso W, y se realizan las sumatoria de W, de dx y dy, en la que se obtienen:

96

𝒅𝒊𝒙 ∗ 𝑾𝒊𝒊

= 1340298.6

𝒅𝒊𝒚 ∗ 𝑾𝒊𝒊

= −13803695

𝑾𝒊𝒊

= 188802

Con los anteriores resultados se reemplaza en la

fórmula de Centro de Gravedad en donde encontramos las coordenadas de un punto específico:

Para hallar X =

𝑪𝒙 =𝒅𝒊𝒙𝑾𝒊𝒊

𝑾𝒊𝒊

𝑪𝒙 =1340298.6188802

𝑪𝒙 = 𝟕. 𝟎𝟗𝟗𝟕

Para hallar Y =

𝑪𝒚 =𝒅𝒊𝒚𝑾𝒊𝒊

𝑾𝒊𝒊

𝑪𝒚 =−13803695188802

𝑪𝒚 = −𝟕𝟑. 𝟏𝟏𝟐𝟐

Con las coordenada hallada X= 7.90997 y Y= -

73.1122, se localiza un punto específico en el Barrio la Salle en el que se propone la ubicación de una Torre de Observación de Movilidad (T.O.M), con el fin de realizar controles y monitoreo en la malla vial del área metropolitana de Bucaramanga; el cual, será el centro donde se impartirán capacitaciones referentes a movilidad, y se brindara espacios para dar informaciones pertinentes a viajeros, peatones, conductores, entre otros.

6. Modelos de líneas de espera como modelos finitos e infinitesimales en puntos críticos de la malla vial en el Área Metropolitana de Bucaramanga.

La teoría de colas o líneas de esperas es un modelo que presenta una perspectiva del comportamiento del tráfico a través del tiempo y del entorno mismo; Los patrones de servicios son como los patrones de llegada en el sentido de que pueden ser constantes o aleatorios.

(Render, Principios de Administración De Operaciones, SF), en su libro Principios de Administración de Operaciones determina que “El análisis de colas en

términos de longitud de la línea de espera, tiempo promedio de espera y otros factores, ayudan a entender los sistema de servicio en la movilidad” (pág. 355) y quien expresa la importancia de evaluar y analizar una serie de condiciones que permitirán establecer el modelo a utilizar.

“Las llegadas son atendidas sobre la base de primero en entrar, primero en salir, y cada una espera el servicio, haciendo caso omiso de la longitud de la línea o cola; cada entrada es independiente de la anterior, pero el numero promedio de llegadas no cambia a través del tiempo; las llegadas son descritas por una distribución de probabilidades de Poisson y proviene de una población infinita o muy grande; los tiempos de servicios varían de un vehículo a otro, y son independientes unos de los otros, pero la tasa promedio se conoce; los tiempos de servicios ocurren de acuerdo con la distribución de probabilidad exponencial negativa; la tasa de servicio es más rápida que la tasa de llegada” (pág. 356). (Render, Principios de Administración De Operaciones, SF),

El cual, la construcción del modelo matemático que permita seleccionar la variables más relevantes en el comportamiento vial de Bucaramanga y su área metropolitana, el Director de Investigación Ingeniero Fredy Angarita sugiere la implementación del modelo de colas de canal sencillo con llegadas de Poisson y tiempos exponenciales de servicios (M/M/1), en las que se involucran una series de ecuaciones que permitirá describir los sistemas de servicios que se tienen en la malla vial de Bucaramanga; y para ello se utilizaran las formulas referenciadas por (Render, Principios de Administración De Operaciones, SF) en su libro Principios de Administración De Operaciones.

Ecuación 1. Modelo línea de espera

𝒏 = \�m�

(6.1.)

Donde, 𝒍 = Número medio de llegadas de vehículos por

periodo de tiempo µ = Número medio de vehículos servidos por periodo

de tiempo 𝒏= Número promedio de vehículos en el sistema Ecuación 2. Tiempo total promedio de permanencia

en el sistema

𝒗 = ��m\

(6.2.)

97

Donde, 𝒗= Tiempo promedio que tarda un vehículo en el

sistema (tiempo de espera más tiempo de servicio) 𝒍 = Número medio de llegadas de vehículos por

periodo de tiempo µ = Número medio de vehículos servidos por periodo

de tiempo Ecuación 3. Número Promedio Vehículo en cola

𝒎 = \�

� �m\

(6.3.) Donde, 𝒎= Número promedio de vehículos en la cola 𝒍 = Número medio de llegadas de vehículos por

periodo de tiempo µ = Número medio de vehículos servidos por periodo

de tiempo Ecuación 4. Tiempo Promedio de espera del

Vehículo

𝑾𝒒 =�

� �m\

(6.4.) Donde, 𝑾𝒒= Tiempo promedio que tarda un vehículo

esperando en la cola 𝒍 = Número medio de llegadas de vehículo por periodo

de tiempo µ = Número medio de vehículos servidos por periodo

de tiempo Ecuación 5. Saturación del Sistema

𝑹 = \�

(6.5.) Donde, R= Factor de utilización por el sistema o Saturación 𝛌 = Número medio de llegadas de vehículo por periodo

de tiempo µ = Número medio de vehículos servidos por periodo

de tiempo. Ecuación 6. Probabilidad de no tener que esperar

𝑷𝟎 = 1 − ��

(6.6.)

Donde, 𝑷𝟎= Probabilidad de ningún vehículo en el sistema 𝒍 = Número medio de llegadas de vehículo por periodo

de tiempo µ = Número medio de vehículos servidos por periodo

de tiempo Ecuación 7. Probabilidad de K vehículos en el

sistema

𝑷𝒏¢𝒌 =¤�

¥¦�

(6.7.) Donde, 𝑷𝒏¢𝒌= Probabilidad de encontrar más de k vehículos

en el sistema 𝒏 = Número de vehículos en el sistema de k unidades 𝛌 = Número medio de llegadas de vehículo por periodo

de tiempo µ = Número medio de vehículos servidos por periodo

de tiempo Según el mismo autor (Render, SF), en su libro

Método Cuantitativos para Los Negocios “La distribución exponencial es importante en el proceso de construcción de los modelos matemáticos de colas debido a que muchos de los respaldos teóricos del modelo se basan en el supuesto de llegadas de tipo Poisson y de servicios de tipo exponenciales, (Pág 559)”; por lo que se requiere de la observación, recolección, y registros de tiempo del flujo vehicular en la malla vial de Bucaramanga y su área metropolitana para determinar si realmente estos factores se ajustan a la distribución exponencial que permitirá su ejecución.

7. Aproximación A Un Modelo Multivariado Para Movilidad Teniendo En Cuenta Las Variables Estudiadas.

Se conoce como análisis de regresión multivariante al método estadístico que permite establecer una relación matemática entre un conjunto de variables X1, X2........Xn, (con variantes o factores) y una variable dependiente Y. Se utiliza fundamentalmente en los estudios que no se puede controlar por diseño los valores de las variables independientes, como suele ocurrir en los estudios epidemiológicos y observacionales.

Los objetivos de un modelo de regresión puede ser dos:

98

Ø Obtener una ecuación que nos permita "predecir" el valor de Y una vez conocidos los valores de X1, X2... Xn. Se conocen como modelos predictivos.

Ø Cuantificar la relación entre X1, X2…

Xn y la variable Y con el fin de conocer o explicar mejor los mecanismos de esa relación. Se trata de modelos explicativos, muy utilizados cuando se busca encontrar qué variables afectan a los valores de un parámetro fisiológico, o cuáles son los posibles factores de riesgo que pueden influir en la probabilidad de que se desarrolle una patología.

Una aproximación del comportamiento de la movilidad, teniendo en cuenta las variables que se identificaron, estudiaron e influyen en la malla vial sería la siguiente:

� = � + �1�1 + �2�2 +�3�3 +�4�4+�5�5 + �6�6 +

�7�7 + �8�8 +�9�9 + �10�10 + �11�11 + �12�12 +�13�13

+�14�14 +�15�15 +�16�16 +�17�17+�18�18 …𝑏[𝑋[

Donde:

Valores Variable 𝑋� Registro parque automotor 𝑋© Accidentalidad 𝑋ª Infracciones 𝑋« Comparendos

𝑋¬ Cultura y educación vial (Cuantitativa)

𝑋­ Cultura ciudadana

𝑋® Estructura y tamaño de la familia

𝑋¯ Población 𝑋° Ingresos 𝑋�± Genero

𝑋�� Ocupación y nivel educacional

𝑋�© Población en edad de trabajar

𝑋�ª Medio de transporte más utilizado

𝑋�« Cultura y educación vial (Cualitativa)

𝑋�¬ Programas de percepción de la movilidad

𝑋�­ Acceso vial 𝑋�® Proyectos viales

𝑋�¯ Pico y placa

8. Conclusiones

Al aplicar el modelo matemático líneas de espera en la presente investigación, se logra evidenciar que el sistema de movilidad en el Área metropolitana de Bucaramanga se encuentra saturado, debido a que en la ciudad la capacidad de acceso en las vías está definida por el flujo vehicular y la estimación en el tiempo de circulación en semáforo verde dado en horas, que se determina por la tasa de llegada (L) y la tasa de servicio (µ), mediante la medición directa en puntos de mayor congestión vial.

La congestión en los puntos críticos concernientes a la

movilidad vial, se puede demostrar mediante el uso de modelos matemáticos.

Se aplicó la simulación con el modelo matemático de

teoría de colas, sistema M/ M/1, tomando tiempos de circulación y de parada en puntos críticos, para evidenciar la saturación generadas por vehículos, donde se registró un porcentaje del 35% de saturación en la totalidad de los puntos críticos.

En los puntos críticos donde no se disponible de

semáforo, se evidencia un rango de saturación de 692% en la Universidad Santo Tomás, hasta 3483% en Hyundai.

En los puntos críticos que disponen de semaforización,

se evidencia el rango de saturación de 298% en la Cra 33 con calle 56, hasta 702% en el CAI Niza.

El registro de datos en los puntos de mayor afluencia

vehicular, permitió determinar cuántos vehículos transitan por un punto (L), en un lapso de tiempo (T), afectando en el paso de un menor o mayor número de vehículos por hora; tasas que varían según los factores o constructos que afectan e influyentes en la malla vial de Bucaramanga.

Se identificaron las variables que afectan la movilidad en la ciudad de Bucaramanga y su Área Metropolitana en un marco teórico, contextual y cuántico; registros que permitió levantar el presente estudio.

La aplicación del modelo de centro de gravedad -

georreferenciación permitió establecer que en el Área metropolitana de Bucaramanga no se tiene físicamente un centro vial que observe, recepcione y proponga alternativas de solución emergentes al caos de movilidad,

Se determinó el punto de localización de la Torre de

Observación de Movilidad (TOM), en las coordenadas X=7.90997 y Y= -73.1122, localizado en el Barrio La Salle; que en funcionamiento facilita la observación y control de la movilidad, información y monitoreo que permite un accionar más ágil y preciso.

99

Se genera una aproximación matemática multivariada de movilidad para el área metropolitana de Bucaramanga, teniendo en cuenta las variables estudiadas.

La investigación aporta al plan de ordenamiento y

desarrollo territorial en cuanto a comportamiento, contexto y cuántico del sistema vial.

9. Recomendaciones

Haciendo uso del modelo matemático de simulación se propone la participación de las entidades pertinentes para realizar un estudio de costo – beneficio que involucre a planeación Municipal y los Gobiernos de turno a evaluar la viabilidad de aplicar medidas organizacionales, como planes de marketing social que ayuden a la sensibilización de la comunidad quienes son los actores principales del tráfico vehicular, y diseños de elementos gráficos que facilite la construcción de la semiótica como herramienta visual que permitirán el mejoramiento de la movilidad del Área Metropolitana de Bucaramanga

Reconociendo que la ciudad de Bucaramanga cuenta con un centro de control vial, que está encargado del monitorio constante de la movilidad de la ciudad, específicamente en las redes semafóricas; se recomienda que las entidades públicas y / o privadas se involucren en la construcción de la Torre de Observación de Movilidad (TOM) en la que se determina su localización en el barrio la Salle, que permita un accionar más ágil y preciso en la observación, monitoreo y control de la movilidad de toda el área metropolitana de Bucaramanga, que a diferencia del existen esta torre tendrá un conglomerado de funciones en los que se recepcione y proponga alternativas de solución al caos vial.

10. Referencias bibliográficas

[1] Alcántara, E. (2010). Análisis de la Movilidad Urbana, Espacio, Medio Ambiente y Equidad. Bogotá: CAF.

[2] Angarita, Reina Fredy. (2016). Diagnóstico Vial en el Área Metropolitana de Bucaramanga con Base en el Plan de ordenamiento Territorial. Bucaramanga.

[3] Delgado, J. (06 de Julio de 2014). pijamasurf.com. Disponible en: http://pijamasurf.com/2014/07/mexicanos-generan-modelo-matematico-para-agilizar-el-trafico-en-las-ciudades/

[4] Fundación RACC. (2007). Criterios de Movilidad en Zonas Urbanas. Barcelona.

[5] Informe del Observatorio Metropolitano del Área Metropolitana de Bucaramanga, Parque Automotor de Bucaramanga 2014). Disponible en: http://www.amb.gov.co/observatorio2/indicadores/sector_movilidad/paginas/1.CrecParqAut.php

[6] Lotero, L. (2010). Modelo Matemático Para la Asignación de Trafico Al Sistema De Transporte Urbano Aplicado Al Valle de Aburrá. Medellín: Universidad Nacional.

[7] Render, B. (SF). Métodos Cuantitativos Para Negocios. México: Pearson Prentice Hall.

[8] Render, B. (SF). Principios de Administración De Operaciones. México: Prentice Hall Hispanoamericana.

[9] Universidad Industrial de Santander. (2011). Plan Maestro de Movilidad, Área Metropolitana de Bucaramanga 2011 - 2030. Bucaramanga: División Publica UIS

F. Angarita Reina, Ingeniero Industrial de la Universidad Industrial de Santander, Especialista en desarrollo intelectual y educación de la UNAB-Fundación Alberto Merani, Magister en Dirección de Marketing de la UdelMar, Chile, Líder grupo de investigación GITI, clasificación B, investigador asociado Colciencias, docente de la UIS, UCC,UNAB, UDES, Corporación Tecnológica del Oriente.

Ex funcionario de Imocom S.A, Hilti S.A, Sergo S.A, entre otras, con sólidos conocimientos gerenciales y evaluación de proyectos de inversión, experiencia significativa en capacitación de equipos de ventas de alto rendimiento en activos fijos y consumo masivo, asesorías en el área de logística y abastecimiento con aplicación de análisis cuantitativo y diseño de indicadores de gestión en empresas industriales, comerciales y de servicios, con formación en sistemas integrados de calidad ISO 9001, ISO 14001,OHSAS 18001, BPM, HACCP, ISO 22000, FSSC 22000, con un enfoque organizacional y de resultados.

Manejo de finanzas corporativas de la organización, gran parte de la vida laboral en escenarios comerciales y al frente de grupos de trabajo, dirigiendo compañías presencialmente y desde la consultoría gerencial, financiera y económica.

100

Development of yacon (Smallanthus sonchifolius) snacks as functional food product in Perú. Market analysis and economic

viability for trading in United States.

Desarrollo de snacks de yacón (Smallanthus sonchifolius) como alimento funcional en Perú. Análisis de mercado y su viabilidad

económica para comercialización en Estados Unidos. Hazel Rocío Zárate Pacheco a, Fiorella Ofelia Rodríguez Donayre b & Franco Vietti-Guzmán c

a Pontificia Universidad Católica del Perú, Departamento de Ingeniería, Sección Industrial, Lima, Perú, hazel.zarate@pucp.pe b Pontificia Universidad Católica del Perú, Departamento de Ingeniería, Sección Industrial, Lima, Perú, fiorella.rodriguezd@pucp.pe

c Pontificia Universidad Católica del Perú, Grupo de Investigación de Tecnologías y Procesos Agroindustriales, Lima, Perú, ffvietti@pucp.pe

Received: August 30th, 2016. Received in revised form: August 30th, 2016. Accepted: September 1st, 2016.

Abstract

The present investigation aimed to develop a functional food product with yacon, analyze the market and the trading economic viability in United States. Actually, the customers are worried about to consume products with health-promoting properties. Yacon is and Andean crop with antioxidative, antidiabetic and antimicrobial due to its antioxidant activity and content of phenolic compounds; nevertheless, the development of this raw material as a manufactured product is limited. Peruvian no-traditional exports have increased significantly, and the main destination market is United States, which presents an increase in snack industry with 11.6 Kg per-capita. Moreover, the prediction is snacks consumption will increase around 3.2-4% annually. Due to this factors, the proposal is to develop a functional snack with yacon, which trading is viable in United States.

Keywords: snack; yacon; diabetes; functional; market analysis; economic viability.

Resumen

La presente investigación tiene como objetivo desarrollar un alimento funcional a base de yacón, analizar el mercado y la viabilidad económica de su comercialización en Estados Unidos. En la actualidad, los consumidores se están preocupando por adquirir productos que les otorguen beneficios a su salud. El yacón es un cultivo andino con propiedades antioxidativas, antidiabéticas y antimicrobianas debido a su actividad antioxidante y contenido de fenoles; sin embargo su desarrollo en productos alimentarios aún es limitado. Las exportaciones no-tradicionales del Perú se han incrementado significativamente, cuyo principal mercado es Estados Unidos, el cual presenta un crecimiento en el mercado de snacks con 11.6 Kg pér cápita. Asimismo se predice que el consumo de snacks saludables se incrementará en un 3.2- 4% anual. Debido a estos factores, se propone el desarrollo de un snack funcional a base de yacón, cuya comercialización es viable en Estados Unidos.

Palabras clave: snack; yacón; diabetes; funcional; análisis de mercado; viabilidad económica.

1. Introducción

Yacón (Smallanthus sonchifolious Poepp. & Endl), es un cultivo que crece en los andes, en un rango de 1000-3200

metros de altitud sobre el nivel del mar, el cual es conocido por ser una fuente abundante de β-fructooligosacáridos (FOS) [1], los cuales presentan efecto prebiótico [2]. Asimismo, las raíces de yacon

101

presentan gran variedad de compuestos fenólicos, entre ellos se encuentran el ácido protocatechuic, caffeico, ferúlico, y en gran cantidad el ácido chlorogénico [3]; además se ha demostrado que presenta actividad anti-inflamatoria, antifúngica, antibacteriana [4], y antidiabética cuyo uso es seguro con un alto potencial debido a sus propiedades saludables [5]; debido a esto se ha incrementado su cultivo a través de la region andina.

Las exportaciones peruana de yacón han tenido una tendencia creciente en los últimos años, donde en su totalidad se ha incrementado en un 50% respecto a años anteriores [6], siendo productos como polvo de yacón, jarabe, comprimidos, etc., los cuales ya tienen un mercado ya establecido; pero aparte de estos no presentan otra variedad en la actualidad.

El notable incremento de los volúmenes de exportación de snack a mercados internaciones ha demostrado la apreciación del mismo; países como Estados Unidos. Sin embargo, los productos que consumen no contribuyen a la buena alimentación de la población ya que las tasas de obesidad son altas, siendo el país con mayor índice de obesidad mundial es Estados Unidos. Es por ello que Estados Unidos ha desarrollado la tendencia “Wellness” como habito alimenticio para disminuir los índices de obesidad y concientizar a la población estadounidense en la importancia del cuidado de la salud. A raíz de ello, la mayoría de los consumidores compran productos que prevengan problemas de salud, además consideran que los snacks son una parte fundamente en el plan nutricional de la alimentación [7].

Los objetivos del presente trabajo estudiar el mercado de snacks en Estados Unidos, desarrollar un snack innovador de yacón que conserve las propiedades funcionales y nutricionales del mismo y analizar la viabilidad del producto en el mercado de los Estados Unidos, que permita desarrollar un negocio rentable y con alto potencial de crecimiento, utilizando una materia prima muy valorada pero no aprovechada en su máximo potencial.

2. Análisis de Mercado

Los snacks naturales son el rubro de confitería que más ha crecido en los últimos años debido a la tendencia mundial del “Wellness” o “Bienestar”. Según [8], la categoría de snacks naturales y orgánicos ha estado creciendo a una tasa del 10,7% en los últimos 3 años es por ello que constantemente se reformulan productos con nuevos empaques o planteando mejoras alimenticias como la

disminución de grasas o innovaciones en el proceso productivo. Los chips de raíces como camote, etc., están dentro del rubro de snack naturales donde el valor agregado es la nutrición y el bajo contenido de grasas. Para ello, se ha escogido al yacón como ingrediente principal en la elaboración de chips.

2.1. El mercado: Estados Unidos

Estados Unidos es la primera economía del mundo, posee un tamaño de mercado de 321 millones de habitantes con un PIB de US$17,97 billones y un PBI per cápita de US$ 56,300 [9]. Es un mercado abierto, maduro y competitivo que tiene variada oferta de productos. Es el país que más consume del mundo; y presenta gran diversidad cultural por diferencias étnicas y geográficas que lo hace un mercado atractivo para inversiones de todo el mundo.

El comercio tiene una tasa de crecimiento del 2% (2013) y el PBI del 2.6%. Respecto a la tasa de desempleo se ha visto una disminución del 5.2% [10]. Por otro lado, en el 2015 las exportaciones americanas sumaron US$ 4,969 millones de dólares mientras que las importaciones alcanzaron los US$ 7,375 millones de dólares. El crecimiento demográfico del país ha sido parejo hasta el 2008, sin embargo, se ha desacelerado en un 0.21% desde el año 2008 al 2014. Sin embargo, el año 2015 tuvo un incremento de 0.04% en relación con el año 2014 [11]. Pese a que los indicadores estén regresando a las cifras anteriores del 2008 y la producción industrial no haya despegado en un vigoroso repunte, Estados Unidos sigue siendo el primer importador del mundo [12].

En la actualidad, como se muestra en la Fig. 1, el consumo pér cápita de snacks es uno de los más altos en los Estados Unidos para productos no considerados básicos en la canasta familiar con 11.6 Kg pér cápita. Tal como se muestra en la Fig. 2, el consumo de snacks dentro de Estados Unidos está diferenciado por regiones. Los estados del sur de EEUU son los que tienen un mayor consumo de snacks con un 35.9% del total del consumo. Los estados del centro de EEUU engloban la otra región con mayor consumo de snacks con un total de 32% de todo EEUU. La zona medio-oeste de Estados Unidos prefiere los chips de gruesos y con sabor a BBQ; el Sur-Oeste, sabores fuertes y picantes o también sabores locales como el Crab Seasoning; el Nor-Oeste, papas corte fino con sabores variados como jalapeño, sal y vinagre, artesanales, entre otras; y el Sur-Este, sabores picantes y chips cortados en tajadas finas y escamosas [7].

Consumo de snacks en Estados Unidos

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Figura 1. Gráfica de consume per cápita Fuente: Los autores

Para poder determinar el mercado objetivo dentro del país, a las principales zonas o centro de consumo se determinaron en base al análisis de un cuadro de doble entrada donde se escogieron las variables: población (A), preferencia de consumo (B), producción (C), consumo en Kg per cápita (D), índice de obesidad (E) e índice de diabetes. De modo que asignándole un valor a cada una de ellas según la información recopilada [13, 14], se obtuvo un porcentaje para cada variable mencionada, como se puede visualizar en la Tabla N°1.

Con ello se realizó un análisis a todos los estados, de modo que se obtuvo el mercado objetivo. Los resultados obtenidos determinaron que el mercado meta a tomar es comprendido por Texas, Ohio y Tennessee, debido a que obtuvieron mayor ponderación entre los estados evaluados como se muestra en la Tabla 2. Los criterios de evaluación fueron de la siguiente manera: Importancia baja (1), importancia media (2), e importancia alta (3).

Texas pertenece a la zona Central de EEUU el cual tiene un 7.9% de consumo de snacks. Ohio pertenece a la zona central de EEUU y tiene un consumo de snacks igual al 19.5% del consumo total. Tennessee tiene un consumo de 10.6%.

Además, el rango de edades a los que el producto va enfocado es a jóvenes y adultos entre 18 y 59 años [14].Respecto al consumidor, este es muy variado; Según el estudio [15], la frecuencia de consumo de snacks en Estados Unidos al día es de 51%, donde los norteamericanos declaran comer más de dos bolsas snacks al día y el 43% consumen entre tres y cuatro bolsas snack al día, el 6% consumen entre cinco y seis bolsas snacks al día. Este mismo estudio sugiere que el consumidor tiene la necesidad de satisfacción inmediata del hambre con un 34%, el 9% lo considera una pequeña comida y el 8% lo toma como una oportunidad para obtener mayor cantidad

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de nutrientes. Asimismo, la motivación de la compra de los estadounidenses está en un 60% en divertirse. Por otro lado, el 87% declara que comer snacks es una intención de mejorar sus hábitos alimenticios para comer sano. Sin embargo, el consumidor estadounidense prefiere en un 55% un producto con un excelente sabor, a uno de los más saludables por lo que los snacks naturales deben tener una combinación de sabor y cuidado de la salud.

Actualmente existe un mercado con mayor nivel de exigencia y sofisticación, esta exigencia nace debido a que Estados Unidos es el país con mayor índice de obesidad a nivel mundial donde el 35.7% se refleja en los adultos y el 17% en los niños. Por lo tanto, la tendencia “Wellness” busca disminuir este índice y concientizar a los estadounidenses en la importancia de la alimentación para el cuidado de la salud. El enfoque de nuestro mercado está ligado a ofrecer un snack saludable que evite el incremento de estos ratios de obesidad. Es por ello que el mercado al cual nos dirigimos tiene un ratio elevado de obesidad (entre 30 y 35%) con la finalidad de revertir estos resultados [16].

2.2. La oferta

Al analizar la evolución de la oferta que ha tenido el mercado de los snacks en Estados Unidos, se denota actualmente que el número de exportaciones de snack está incrementándose fuertemente. A través de la data que brinda [17] se ha obtenido información completa por años de la producción, importación y exportación de snack; donde la oferta histórica considerando que la información pertenece a todo el país, se toma en cuenta el porcentaje de consumo por los tres estados a considerar. Para obtener la oferta histórica, mostrada en la Tabla 5, se ha utilizado la ec. (1).

La proyección de la oferta se ha calculado en base a los datos extraídos del Departamento de Agricultura de Estados Unidos. La tendencia de los datos permite ajustarse a una ecuación lineal.

Con esta información se obtiene la oferta proyectada mostrada en la Tabla 4. Esta tabla permite observar una tendencia creciente de la oferta que debe ser satisfecha.

2.3. La demanda

Para estimar la demanda anual de snack se ha identificado las variables que afectan al mercado de snacks. Éstas variables son el crecimiento poblacional, % población que tienen entre 15 y 59 años, el porcentaje de consumo de snack y el consumo per cápita (Kg). Con dicha información actual se proyectará el comportamiento futuro de la demanda mediante la regresión lineal. Finalmente, a partir de la ec. (2) se obtendrá la demanda anual:

La demanda histórica de snacks en el mercado estadounidense se ha calculado en base a la fórmula planteada previamente. Este análisis ha sido enfocado en el segmento de población que tiene entre 18 a 59 años que viven en Ohio, Tennesse y Texas, cantidad de personas que consumen snacks (% de consumo) y kg per cápita de snacks en dicha zona. La demanda obtenida está en kilogramos, la cual ha sido trasladada a unidades de producto terminado. Es decir la demanda estará dada en bolsas de 200 gramos, como se presenta en la Tabla 5.

El método utilizado para el cálculo de la proyección de la demanda fue regresión lineal ya que la tendencia de los datos se ajusta mejor a dicha ecuación, como se muestra en las Tabla 6.

104

Para determinar la demanda insatisfecha, se utilizó la información obtenida de la demanda y la oferta. En la Tabla 7 se muestra los resultados de la demanda insatisfecha. La demanda insatisfecha se halla con la siguiente ec. (3):

Como se puede observar, se tiene que la demanda insatisfecha es alta. Sin embargo, no es posible abarcar la totalidad esto debido a que hay productos que pueden sustituir el producto propuesto y así abarcar una parte de esta demanda insatisfecha.

2.4. El precio

Debemos resaltar que cada vez los clientes son más exigentes al momento de comer, por lo que si se trata de un snack saludable, los consumidores lo relacionan con el

“wellness” y por esto, están dispuestos a pagar un poco más a cambio de un producto de calidad y con cualidades benéficas para la salud. En base a los precios de mercado de los productos sustitutos, se tiene que los precios oscilan desde 4.3 dólares a 6.3 dólares y el precio promedio es 5.40 dólares. Siendo estos nuestros precios bases de colocación de mercado.

3. Desarrollo de producto

En la actualidad, una cantidad importante de gente alrededor es celíaco; en Estados Unidos, 1 de cada 240 personas se ve envuelta en esta enfermedad que inflama el intestino delgado, la cual es desencadenada y se mantiene por la ingesta de trigo, debido al gluten presente en su estructura [18,19]. Asimismo, Estados Unidos es el país con mayor índice de obesidad del mundo, con lo cual la gente está buscando nuevas alternativas en snacks que sean saludables y traigan beneficios a su salud. La estabilidad de la estructura de los alimentos juega un rol importante en la calidad del producto durante el almacenamiento, transporte y venta final. La humedad y temperatura, si se cambian drásticamente pueden afectar negativamente al alimento, y verse disminuido en sus propiedades sensorial y nutricional; asimismo cuando el crecimiento microbiano y los cambios en la textura podrían ocurrir cuando se eleva la humedad y la temperatura teniendo efectos adversos en la aceptabilidad de los consumidores [20].

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Aprovechando todas las propiedades funcionales del yacón [4] se desarrolló un proceso en el cual no involucre directamente cambios negativos en el producto, el cual debe mantener todas las características funcionales. El flujo de procesamiento se presenta en la Fig. 3.

La recepción se realiza de manera manual, la cual se encarga de verificar que la materia prima llega a planta en las condiciones adecuadas para iniciar el procesamiento de la misma [21], para esto se realizará un muestreo aleatorio dentro de las cuales se aceptará el lote con una confiabilidad del 95% [22]. La selección corresponde a la eliminación de materia prima dentro del margen del error que pueda tener en la recepción, de esta manera aseguramos el ingreso de 100% de materia prima adecuada al procesamiento. Se realiza de manera manual a través de una faja transportadora e inspección visual. En el lavado se realiza mediante la inmersión en agua con desinfectante, el cual se usa hipoclorito de sodio a 200ppm para materias primas que provienen de suelos [23], después del cual se realiza un enjuagado. El pelado es realizado por una máquina peladora, la cual realiza el trabajo de retirar la cáscara, asimismo lava para evitar el contacto de las impurezas remanentes después del lavado, desinfección y enjuagado. El cortado es la siguiente etapa, en la cual se realizará cortes de laminado, para posteriormente continuar con la fritura del yacón. La fritura es el paso principal para la producción de snacks crocantes, debido a que lo cambios más importantes a nivel fisicoquímico y composición química de los snacks terminados suceden durante este proceso.

Usualmente se fríe a un rango 175°C-185°C por 3 a 5 minutos; sin embargo, estudios en años recientes demuestran que tales rangos pueden favorecen la formación de acrilamidas durante el proceso [24]. Debido a esto, en el presente proceso la fritura se lleva a cabo en un rango menor a 170°C, durante 3-5 minutos para lograr la crocantez deseada. Después de culminar la fritura, se procede a escurrir el aceite hasta estar completamente seco. La fritura a temperaturas menores es favorable debido a que disminuye considerablemente la degradación de compuestos fenólicos y otros nutrientes [25], lo que garantiza que le producto cuente con sus propiedades funcionales que le otorgan estos compuestos, siendo así un producto saludable para el público consumidor. Por último se procede al envasado del producto en bolsas trilaminadas con un peso neto de 200 gramos, luego se le agrega un golpe de nitrógeno [26], para garantizar su estabilidad por mucho mas tiempo y evitar la rancidez de los aceites, así como el crecimiento de microorganismos.

Luego estos serán colocados en cajas para luego ser paletizado y almacenado en las bodegas correspondientes.

4. Viabilidad Económica

4.1. Localización

Para la elección de la localización de la región se toma principalmente como referencia la disponibilidad de materia prima y la conexión de la cadena de suministro. Por lo cual, en esta parte del estudio se tomará en cuenta los departamentos del Perú con mayor producción de yacón a nivel nacional y los que tienen mayor acceso al puerto Callao Lima o puerto Paita en Piura. De acuerdo a las estadísticas de [27], al cierre de Mayo 2016 se tienen mapeado tres zonas principales de producción de yacón. El principal es Amazonas seguido por Puno, Cusco y finalmente por Pasco, donde la producción anual promedio en 6795; 2644.6; 921 y 272.2 toneladas respectivamente. En segundo plano, a partir de las zonas de mayor producción identificadas se tiene que Amazonas lidera la producción nacional de Yacón, la cual analizando en temas de conexión de la cadena de suministro está más cerca al Puerto Paita tomando la carretera Yurimaguas-Paita. En esta ruta se incurre en menos inversión; que trasladar la materia prima hasta Lima para embarcar al puerto Callao si se considera trabajar con la producción de Puno.

4.2. Impacto Ambiental

En el procesamiento del yacón, se genera residuos sólidos y efluentes. Los desperdicios de los procesos de pelado y remoción de cascara pueden ser vendidos para la elaboración de comida animal. Por otro lado, con los desperdicios residuales como aguas residuales o efluentes se pueden regar los sembríos. Con lo descrito se deja abierta la posibilidad de generar una línea de proceso paralela que permita el desarrollo de otros productos potenciales. En el proceso de selección se tendrá un porcentaje de frutas de yacón que se encontrarán en mal estado por lo que se desecharán generando residuos sólidos. Es por ello que se deberá tener un manejo integral de los residuos sólidos, desde su generación hasta su disposición final.

4.3. Mercado objetivo y precio

El mercado objetivo estipulado para lograr la viabilidad del proyecto se ha demarcado en cubrir solo el 1% de la demanda total de los tres estados estipulados: Ohio, Tennessee y Texas. Lo que conlleva a producir 115 221 unidades mensualmente. Seguidamente, el precio de los snacks de yacón se establecerá en 6 dólares, encima del

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promedio establecido en 5.40 dólares, debido a la tendencia de los estadounidenses por pagar por encima del promedio por productos que les otorguen beneficios a la salud.

4.4. Maquinaria y Equipos

En la Tabla 8, se expone la maquinaria y equipos necesarios para el óptimo procesamiento de yacón. La capacidad de la maquinaria, es la mínima exigida para poder cumplir con el mercado objetivo. Con una utilización de planta del 96%, con lo cual se estaría aprovechando la totalidad de la capacidad de los equipos.

4.5. Análisis Financiero

Teniendo en cuenta, todos los estados financieros que eso conlleva, así como la posibilidad de financiación de un 65% por parte de terceros. Se realizó el análisis financiero al 2016, para un periodo de 5 años, otorgando un Costo de oportunidad de capital (COK) del 18%, un Valor Actual Neto (VAN) de 10 179 299 soles; lo que al cambio actual, sería 3 millones de dólares aproximadamente. Asimismo la Tasa de Interna de Retorno (TIR) es de 73%. Según [28], mientras la TIR sea mayor al COK, se considera el negocio rentable, mientras que la rentabilidad del mismo puede ser variable, según el financiamiento inicial que se obtiene.

No se pueden comparar el COK, VAN y TIR con el de otros proyectos, debido a que los factores de evaluación son muy variantes.

5. Conclusiones

En la comercialización de snacks, el mercado de los Estados Unidos resulta insatisfecho, con una demanda no cubierta que va más allá del 90%. El desarrollo de un snack funcional a base de yacón que sea saludable y que responda a las expectativas del consumidor es posible, disminuyendo la temperatura de fritura, ya que eso conlleva a la mínima degradación de sus propiedades funcionales, lo cual resulta ser el mayor atractivo del

producto, asimismo es libre de gluten y colabora con controlar el peso por los FOS que posee, haciendo del mismo bastante atractivo para el tipo de consumidor de snacks en los Estados Unidos. Asimismo, la puesta en marcha del negocio en Perú es viable, con una localización en el puerto de Paita trayendo materia prima de Amazonas. El mercado objetivo es de 1% de la demanda, ya que con un financiamiento del 65%, se puede implementar una planta con una utilización del 96%; de esta manera la TIR es de 73%, muy superior al COK de 18%, con lo cual garantiza la rentabilidad del negocio.

6. Referencias

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Big Data applications in engineering areas

Aplicaciones del Big Data en áreas de la ingeniería Marco Antonio Tito Salazar a

a Universidad Nacional de Ingeniería, Ciudad de Lima, Perú, marco.tito.s@uni.pe

Received: August 30th, 2016. Received in revised form: August 30th, 2016. Accepted: September 1st, 2016.

Abstract

We live on the crest of the wave of data characterized by its speed, volume and variety, where the key to success is to reduce complexity and transform it into valuable insights. Big Data is one of the fastest growing technology trends having the ability to perform a disruption in business models, data monetization and change on the customer analytics.

In this paper I explored the powerful combination of Big Data and Computational Intelligence and identified a number of areas where novel application in real world problems can be development by utilizing these new tools and technologies. I also discussed various implications policy, protection, valuation and commercialization related to the applications and deployment of Big Data. Finally, the results of this research will serve as a powerful feedback tool, thus promoting continuous improvement in computational intelligence for modern enterprises, government organizations and for the public sector.

Keywords: Big Data, Big Data Analytics Computational Intelligence, Insights, Applications.

Resumen

Vivimos en la cresta de la ola de datos caracterizada por su velocidad, volumen y variedad, donde la clave del éxito consta de reducir su complejidad y transformarlos en insights de valor. Big Data es una de las tendencias tecnológicas de mayor crecimiento que tiene la capacidad de realizar una disrupción en los modelos de negocio y monetizar los datos.

En este trabajo exploré la poderosa combinación del Big Data y la Inteligencia Computacional, e identifiqué una serie de áreas de aplicación de estas nuevas herramientas y tecnologías ante problemas del mundo real. Asimismo, planteé varias implicaciones de la política, la protección, la valorización y la comercialización relacionadas al Big Data, sus aplicaciones y despliegue.

Por último, los resultados de esta investigación servirán como retroalimentación para la mejora continua en la focalización para empresas modernas, instituciones gubernamentales y el sector público.

Palabras clave: Big Data, Big Data Analytics, Inteligencia Computacional, Insights, Aplicaciones.

1. Introducción

La importancia de los datos de la economía de la información y a la forma de vida moderna es ampliamente reconocida y aceptada. Este impacto cada vez mayor se puede resumir en la afirmación de que "los datos son el nuevo petróleo" o como el CEO de IBM añadió "el Big Data es el nuevo petróleo" (Hirsch, 2013). La analogía de los datos con ese mineral, que ha sido el motor de nuestras vidas y economías durante el último siglo, se ha identificado y puesto de manifiesto en diversos estudios que demuestran tanto la potencia y el impacto del Big Data

a la economía moderna y a las sociedades. Big Data puede ser definido como grandes conjuntos de datos con una estructura de creciente variedad y complejidad. La dificultad inherente en el tratamiento de estas grandes cantidades de datos proviene del almacenamiento y el análisis de estos conjuntos de datos, así como el costo y eficiente en el tiempo de entrega de resultados. Además de que estos resultados deben ser entregados en una forma interpretable y fácil de visualizar. Big Data analytics refiere a las técnicas utilizadas con el fin de examinar y procesar grandes volúmenes de datos de manera que los

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patrones subyacentes ocultos se revelan y se identifican las relaciones.

El Big Data es un salto revolucionario hacia adelante desde el análisis tradicional, que posee tres características principales: volumen, variedad y velocidad. El volumen se refiere a la cantidad de datos que se crea y se almacena. Variedad está relacionada con los diferentes tipos de datos recogidos, y la velocidad se puede definir como la velocidad de la generación de los datos, streaming y la agregación. El valor de los datos es una medida de la utilidad de los datos en los procesos de toma de decisiones, mientras que la complejidad es una medida del grado de interdependencia e interconexión en las estructuras de datos grandes.

Recientemente se ha visto un crecimiento considerable en la cantidad de datos que puede ser capturada y utilizada. Los recientes avances en las tecnologías de hardware y software, tales como los medios de comunicación social en continua expansión, The Internet of Things (el internet de las cosas), sensores portátiles, tecnologías móviles, almacenamiento de datos y Cloud Computing, técnicas de minería de datos, algoritmos de aprendizaje autónomo, herramientas estadísticas y la analítica han dado como resultado la capacidad para adquirir, analizar y almacenar grandes cantidades de datos de diferentes tipos de fuentes y de dominios cuantitativos y cualitativos. Estos datos pueden alimentarse a partir de un gran número de diversas fuentes incluyendo correos electrónicos y las transacciones en línea, información multimedia, como audio, vídeo e imágenes, bases de datos de gran tamaño que contienen los registros de salud y más información. Además, la información capturada durante la interacción del usuario con los medios sociales (mensajes, actualizaciones de estado, etc.), mediante las consultas de búsqueda o al hacer clic en los patrones de usuario, los datos fisiológicos (la frecuencia cardíaca, la conductividad de la piel etc.) y más interconexiones promueven un ritmo récord datos. Este hecho ha contribuido a la aparición de grandes volúmenes de datos como un objeto de enorme importancia, que sigue generando interés por parte de la investigación académica y la industria.

El uso potencial de esta enorme cantidad de información hace que el Big Data y el Big Data analytics sea un foco central para las comunidades modernas de investigación, las empresas modernas y los gobiernos. Como resultado de los beneficios derivados de esta riqueza de conocimientos puede haber un impulso en la investigación de muchas maneras. Por ejemplo, la promoción de los avances médicos, proporcionando evidencia en la

identificación de los síntomas y los patrones relativos a las enfermedades, pandemias o problemas de salud modernos; o ayudar en la creación de grandes bases de datos terrestres de referencia para campos científicos como la investigación sobre las emociones, y la computación afectiva que están en desesperada necesidad de grandes cantidades de datos con el fin de crear con éxito modelos de la emoción. Las empresas que constituyen la economía moderna también pueden beneficiarse enormemente del Big Data y del Big Data analytics, ya que pueden utilizar los datos generados a partir de la interacción de los usuarios con redes sociales (Yaqoob et al., 2016) o dispositivos inteligentes con el fin de identificar las preferencias de los usuarios, reconocer necesidades insatisfechas de los clientes modernos, o entender las relaciones entre las organizaciones colaboradoras y competitivas, creando así productos y servicios más atractivos, o mejorar los existentes (Chang, 2015c). La adquisición de insights de preferencias y necesidades de clientes proporcionará a las organizaciones modernas una ventaja decisiva sobre sus competidores. Como se mencionó, el “Big Data se está convirtiendo en un importante activo corporativo, una entrada económica vital, y una fundación de nuevos modelos de negocio" (Hirsch, 2013). Las empresas y organizaciones pueden beneficiarse del Big Data a través de la implementación de tecnologías como los servicios de Cloud Computing, el cual permita el cumplimiento de los requisitos de almacenamiento y procesamiento de análisis de grandes volúmenes de datos. En cuanto a la comparación entre un almacenamiento tradicional y el Cloud Computing. A partir de los resultados experimentales del equipo se observó una mejora significativa del rendimiento en relación con los tiempos de ejecución, la coherencia entre espera y los tiempos reales de ejecución, y la eficiencia, cuando se utilizaron los enfoques de la nube en comparación con el caso cuando los sistemas no Nube se utilizaron (Chang & Wills, 2016). Big Data analytics también puede facilitar los esfuerzos del gobierno hacia la prestación de mejores servicios a sus ciudadanos. Big Data puede ayudar a los gobiernos en la mejora de la asistencia sanitaria, el transporte público, la educación y otras áreas de la vida, lo que ayuda a dar forma a una sociedad moderna más eficiente. Por ejemplo, los datos de los registros de tráfico se pueden utilizar para mejorar los servicios de transporte públicos prestados por el estado de la población.

La utilización del Big Data plantea una serie de retos, como los problemas de seguridad y de manejo fácil y almacenamiento de datos en situaciones de emergencia. Las empresas y organizaciones almacenan y analizan

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enormes cantidades de datos que deben ser procesados de manera segura. Esta es una tarea muy difícil en el ambiente moderno. Las herramientas tradicionales no son capaces de hacer frente a este problema, y esto ha sido demostrado en estudios recientes. Para hacer frente a estos desafíos las empresas deben estar incorporar una concientización de los y modelos de seguridad ágiles. La seguridad de los datos de los usuarios se identifica como la más alta prioridad en la investigación reciente, y se proponen enfoques sistemáticos, adoptables y bien estructurados de trabajo para formular la seguridad en tiempo real con éxito (Chang, Kuo, y Ramachandran, 2016). En los recientes intentos de abordar eficazmente los desafíos modernos de seguridad, se propuso el Cloud Computing Adoption Framework (CCAF) para promover la seguridad de los datos. El CCAF utiliza tres capas de seguridad (firewall y control de acceso, gestión de identidad y prevención de intrusiones y cifrado) y a través de experimentos a gran escala se demostró que el CCAF era capaz de hacer frente de manera muy eficaz a las amenazas tales como virus y troyanos (que demuestran un 20% aumento de rendimiento en comparación con el enfoque de una sola capa). Además de cumplir con los requisitos de seguridad, las organizaciones modernas también deben ser capaces de restaurar sus datos cuando tienen que hacer frente a eventos desfavorables y accidentes imprevistos. La investigación reciente ha propuesto soluciones para la recuperación de desastres, por ejemplo, en la obra de Chang se presentó un enfoque de usos múltiples que permitió el almacenamiento de datos para múltiples sitios con una variedad de métodos. Este enfoque consigue un porcentaje muy alto de recuperación de datos.

Con el fin de sacar provecho de las ventajas del análisis de grandes volúmenes de datos en una sociedad impulsada por el conocimiento, cada vez hay una necesidad de desarrollar soluciones que reducen la complejidad y la carga cognitiva sobre cómo acceder y procesar estos grandes volúmenes de datos. Grandes retos se derivan de la utilización del Big Data en el mundo real, ya que la ejecución de aplicaciones en tiempo real se está convirtiendo cada vez más complejo. Esta complejidad se deriva de una variedad de factores relacionados con los datos. Un factor es el alto grado de dimensionalidad que un conjunto de datos puede poseer, por lo tanto hay un aumento de la dificultad de procesamiento y análisis de los datos. Las interacciones, compañeros de las relaciones causa-efecto de estos altos parámetros de datos dimensionales, en relación con los comportamientos y resultados específicos de estos sistemas, son a menudo demasiado complejos para ser analizados y comprendidos

por los usuarios humanos. Además, los datos pueden ser acumulados de diversas fuentes y canales de entrada, por lo que hay un procesamiento en línea muy exigente debido a la variedad de entradas de señales que necesitan ser sincronizadas, y diversos tipos de datos que necesitan ser analizados simultáneamente. Además de los datos recogidos, a menudo los múltiples tipos de inputs no siempre son precisos o completos debido a diversas fuentes de imprecisión, la incertidumbre, o los datos que faltan (por ejemplo, sensores que funcionan mal o inexactas). Por otra parte existe una necesidad inherente a las aplicaciones de la vida real para el almacenamiento de alta velocidad, tratamiento de datos y la recuperación de los resultados de los análisis correspondientes. Otro factor que debe tenerse en cuenta es que el método utilizado para el análisis de grandes volúmenes de datos debe extraer conocimiento a partir de datos de fácil interpretación. Por último, existe una necesidad de realización de las técnicas de adaptación en línea para incorporar elementos contextuales y específicos de diseño y el mecanismo de toma de decisiones en un usuario de manera amigable y computacionalmente factible. Todos estos factores deben reflejarse en las técnicas de aprendizaje computacional y de máquinas utilizadas para procesar y analizar grandes volúmenes de datos para que las aplicaciones y modelos exitosos se puedan construir. En la siguiente sección se pretende explorar el potencial de la aplicación de técnicas de Inteligencia Computacional al Big Data analytics y se presentan las aplicaciones recientes que utilizan estas técnicas en tareas de grandes volúmenes de datos. En la sección 3, se discuten las posibles áreas donde las técnicas de aprendizaje de máquinas inteligentes se pueden aplicar al análisis de grandes datos resultantes en aplicaciones novedosas e interesantes. En la Sección 4, consideramos diferentes aspectos de la política, la protección, valorización y comercialización relacionada con grandes volúmenes de datos. Por último, en la sección 5, se discuten las conclusiones derivadas de este estudio.

2. Inteligencia Computacional para el análisis de grandes volúmenes de datos

El enfoque de Machine Learning (ML) o aprendizaje de máquinas ofrece un medio de patrones de modelado y las correlaciones de los datos con el fin de descubrir las relaciones y hacer predicciones basadas en eventos que no se ven. El enfoque de ML consiste en el aprendizaje supervisado (aprendizaje a partir de los datos etiquetados), en el aprendizaje no supervisado (descubrir patrones

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ocultos en los datos o la extracción de características) y en el aprendizaje por refuerzo (objetivo de aprendizaje orientado en situaciones dinámicas). Este enfoque de ML también puede ser clasificado en: técnicas de regresión, agrupación enfoques, métodos de estimación de densidad y enfoques de reducción de dimensionalidad. Ejemplos no exhaustivos de estos enfoques son: el aprendizaje bajo árboles de decisión, aprendizaje bajo reglas asociación, redes neuronales artificiales, máquinas de vectores profundas de apoyo al aprendizaje, redes bayesianas y de agrupación.

Computational Intelligence (CI) o Inteligencia Computacional es una subclase del enfoque ML donde se han ideado algoritmos para imitar los mecanismos de procesamiento de información y razonamiento humano y así procesar fuentes de datos complejas e inciertas. Las técnicas de CI forman un conjunto de metodologías y técnicas computacionales inspiradas en la naturaleza que se han desarrollado para hacer frente a los problemas basados en datos complejos del mundo real, siendo los modelos matemáticos tradicionales incapaces de solucionarlos debido a: la alta complejidad, la incertidumbre y la naturaleza estocástica de procesos. La Lógica Difusa (LD), los Algoritmos Evolutivos (AE) y las Redes Neuronales Artificiales (RNA, por sus siglas en inglés) forman el trío de los enfoques básicos de CI que se han desarrollado para manejar esta clase de problemas cada vez mayor del mundo real. La LD es una metodología establecida para lidiar con datos imprecisos e inciertos (Zadeh, 1965). La LD proporciona un enfoque para el razonamiento aproximado y modelado de datos cualitativos y control adaptativo basado en el uso de cuantificadores lingüísticos (fuzzysets) que pueden ser utilizados para la inferencia y la toma de decisiones. Los AE se basan en el proceso de selección natural para modelar sistemas estocásticos y enfoques tales como algoritmos genéticos, programación genética y algoritmos inteligentes de optimización pueden ser utilizados para la optimización de sistemas y procesos complejos del mundo real. Finalmente, las RNA permiten la extracción de características y el aprendizaje a partir de datos experimentales y se basan en la imitación de la estructura de procesamiento y representación de datos de las neuronas en los cerebros de los animales y los seres humanos.

Los algoritmos de aprendizaje han atraído una atención creciente al proporcionar técnicas de modelado computacional de inspiración biológica, que son eficaces para las tareas como la percepción del habla y el reconocimiento de objetos mediante la extracción de

múltiples niveles de representación de inputs y señales sensoriales. Estos enfoques pueden ofrecer los medios para modelar datos a gran escala con dimensionalidad significativa, así como las correlaciones espaciales y temporales para tareas de modelamiento secuencial. El enfoque de aprendizaje profundo (DL, por sus siglas en inglés) se basa en el principio de utilizar las RNA con múltiples capas ocultas para generar representaciones de alto nivel de datos sensoriales, que luego pueden ser usados por un clasificador (de arriba hacia abajo) basado en algoritmos de entrenamiento supervisado estándar.

El potencial de las técnicas aprendizaje profundo del Big Data analytics se ha destacado por estudios recientes al respecto (Tolk, 2015; Chen y Lin, 2014). En el trabajo de Tolk, muestra el potencial de aprendizaje profundo como un enfoque de modelamiento y como un medio para descubrir correlaciones de dato. Sobre la base de una revisión exhaustiva de las aplicaciones recientes, los investigadores sostienen que el Big Data y el aprendizaje profundo tienen el potencial de proporcionar una nueva generación de aplicaciones de modelamiento y simulación. La capacidad de los métodos de aprendizaje profundo en el manejo de una enorme cantidad de datos también se discute en el trabajo de Chen y Lin (2014), en el cual se demuestra el papel fundamental que el aprendizaje profundo está empezando a jugar en soluciones de análisis de datos grandes. En el artículo de Chung et al. (2014) se afirma que las redes neuronales profundas demuestran muy alto rendimiento en tareas de reconocimiento de patrones; sin embargo, son computacionalmente costosas.

Big Data analytics también crea desafíos relativos a la naturaleza de un conjunto de datos a partir de fuentes diversas. Estos conjuntos de datos están sujetos a un alto grado de incertidumbre y contienen a la vez una gran cantidad de datos irrelevantes y atípicos. Investigaciones anteriores han demostrado que los sistemas de Lógica Difusa son las aplicaciones del CI que pueden manejar de manera eficiente las incertidumbres inherentes relacionadas con los datos. Por ejemplo, la creación de modelos para predecir las emociones del usuario por lo general se basa en tratar con bases de datos que contienen una gran cantidad de incertidumbre, asociadas con la naturaleza difusa de la emoción humana (Wu, 2012). Los sistemas difusos han demostrado su capacidad para hacer frente a este reto, lo que resulta en sistemas sólidos que tienen mejores o similares niveles de rendimiento que otras técnicas más complejas, mientras que al mismo tiempo mantienen un equilibrio altamente satisfactorio entre la precisión de clasificación y el rendimiento de

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tiempo. Este es otro factor crucial cuando se trata de grandes cantidades de datos, ya que permite la entrega de los resultados de la clasificación en un plazo razonable de tiempo. Finalmente, los sistemas de lógica difusa han demostrado un potencial considerable con respecto a su capacidad de modelar y dar cuenta de las diferencias individuales y la información contextual con una carga computacional muy razonable, lo que los hace una opción excelente para la creación de sistemas personalizados y fáciles de usar de enormes cantidades de datos.

La LD se ha utilizado como base para la ejecución del Big Data analytics en diferentes áreas de aplicación. Behadada, Trovati, Chikh y Bessis (2015) han presentado una metodología para definir de forma semiautomática las reglas de partición difusa. Ellos han utilizado grandes conjuntos de datos públicos disponibles, datos de expertos y datos experimentales con el fin de construir un sistema para la detección de la arritmia del ritmo cardíaco. Sus resultados demuestran un excelente compromiso entre la exactitud y la interpretación. La LD se ha utilizado también en un sinnúmero de aplicaciones que utilizan grandes volúmenes de datos extraídos de las redes sociales para el análisis de la opinión pública (Ghosh, 2016; Bing y Chan, 2014). Por ejemplo, en el trabajo de Bing, un sistema difuso basado en la matriz (sistema de FMM) fue desarrollado con el fin de extraer datos de Twitter. Los resultados experimentales muestran que este sistema tiene un excelente rendimiento de predicción, mientras que al mismo tiempo tiene bajos tiempos de procesamiento. En otra aplicación interesante en el campo de la medicina se utilizó algoritmos de lógica difusa y MapReduce a fin de realizar análisis de grandes volúmenes de datos para el soporte de decisiones clínicas. El sistema desarrollado demostró una gran flexibilidad y era capaz de manejar datos de múltiples fuentes (Duggal, Khatri, y Shukla, 2015).

Los Algoritmos Evolutivos (AE) son otra técnica del CI que puede satisfacer las necesidades y los retos del Big Data analytics. Los AE son muy buenos exploradores del espacio de búsqueda que les convierte en excelentes herramientas para el análisis de grandes volúmenes de datos, ya que el Bid Data está sujeta a un alto grado de dimensionalidad y poca densidad. Este problema se ha investigado en el artículo de Bhattacharya (2016), donde los investigadores desarrollaron un AE con la capacidad de hacer frente a ambos problemas.

Una combinación de técnicas del CI puede ser utilizada para extraer ideas y significados de los datos, ofreciendo soluciones integradas que se pueden aplicar a una variedad aplicaciones. Tales soluciones deben adaptarse

al modo offlines y online, al procesamiento de datos de hardware y software y a los requisitos de control. De ahí que estos enfoques se pueden utilizar para proporcionar un análisis inteligente de datos para una variedad de aplicaciones industriales y comerciales caracterizados por grandes cantidades de información imprecisas o complejas que requieren un análisis de toma de decisiones rentables.

3. Las áreas potenciales de aplicación

El Big Data y la Inteligencia Computacional pueden ser utilizados con el fin de proporcionar nuevas aplicaciones con valor científico y comercial. En esta sección proporcionaré ejemplos en diferentes áreas de aplicación.

3.1. Servicios de Salud Personalizados

Los servicios de salud personalizados pueden beneficiar a los pacientes y a los médicos, proporcionando información y recomendaciones óptimas de salud, basadas en perfiles individuales y en la población misma, y en el uso de algoritmos de Big Data analytics. Tener un mejor conocimiento de las necesidades de salud de cada individuo es de vital importancia con el fin de proporcionar un tratamiento a la medida y formular recomendaciones de intervención o de terapia. El seguimiento y la entrega de estos servicios de forma personalizada, basados en la nube, la salud móvil (mHealth) y las aplicaciones del Internet de las cosas ayudarán a empoderar a los pacientes para administrar su salud y estilo de vida efectivamente, reduciendo los costes de cuidados de la salud. La informática computacional de la salud puede ser utilizada en datos basados en la población general a través de la elaboración de modelos de soporte de decisiones interpretables para la promoción de la política de salud efectiva y gestión de crisis relacionadas con las epidemias y la hambruna.

La demencia está relacionada con la edad, una condición neurodegenerativa y progresiva, también considerada como uno de los mayores retos de salud pública mundial que la generación actual enfrenta. Asimismo, la creciente prevalencia de enfermedades como el Alzheimer es un problema de salud crítico de importancia internacional. El tratamiento de los pacientes con demencia necesita mejoras en el control de la evolución de los estados, el ajuste de las intervenciones de terapia, y la adaptación a las cambiantes necesidades de atención. Los enfoques avanzados de aprendizaje profundo pueden ser utilizados para el desarrollo del control de la demencia, y soluciones inteligentes ante los cambios de comportamiento de los

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pacientes. Las recomendaciones sobre la asistencia customizada pueden proporcionar al personal de atención los planes de atención y terapia, en respuesta a las necesidades cambiantes de los pacientes debido a los efectos de deterioro cognitivo.

3.2. Biometría y Vigilancia

La seguridad biométrica está relacionada con la identificación de personas basada en sus rasgos biométricos y de comportamiento. Estos incluyen rasgos físicos tales como huellas dactilares, ADN, reconocimiento del iris, geometría de la mano, detección y reconocimiento de rostros, y rasgos de comportamiento, tales como voz y el ritmo de mecanografía, incluyendo la firma digital. Las recientes aplicaciones de las medidas de seguridad biométricas son de alta importancia debido a las crecientes amenazas de inseguridad en zonas públicas. Los acontecimientos recientes, tales como los ataques en París y el atentado en el aeropuerto de Bruselas, sugieren que es necesario tomar medidas cada vez mayores para entender e interpretar los datos acumulados de diversas fuentes. Por ejemplo, las cámaras de vigilancia se utilizan para controlar el flujo de tráfico, amenazas, y las actividades sospechosas con el fin de apoyar a las agencias gubernamentales y las fuerzas del orden. Desempeñan un papel vital en cuestiones de seguridad, ya que son ampliamente desplegados en lugares públicos para prevenir e investigar los delitos y para detectar a personas que actúan sospechosamente, con el fin de hacer el entorno más seguro. Los métodos de inteligencia computacional pueden ayudar a clasificar las características fisiológicas identificando de manera efectiva el comportamiento sospechoso y anormal de personas en ámbitos como el robo de vehículos o asaltos mediante el seguimiento y análisis de múltiples flujos de datos en tiempo real. La información fisiológica también se puede utilizar para mejorar la seguridad y el bienestar de la población. Los niveles de somnolencia de los conductores, por ejemplo, se pueden detectar a través de algoritmos de clasificación de elementos capaces de identificar el rostro y su orientación, junto con el cierre de los párpados, el nivel de parpadeo y la mirada. El estudio realizado por Borghini (2014) ha demostrado la estrecha relación entre diversas señales como la electroencefalografía, la electrooculografía y la frecuencia cardíaca, que pueden ser capturadas por sensores discretos modernos mediante el cambio de una conducción normal a un estado de fatiga mental y somnolencia. Sus resultados también confirmaron que la somnolencia está estrechamente relacionada con los altos niveles de parpadeo y los bajos ritmos de frecuencia cardiaca. La

detección automática de este estado alcanza un alto porcentaje de 90% en el caso de análisis offline. (Borghini, Astolfi, Vecchiato, Mattia, y Babiloni, 2014). Sin embargo, es importante mencionar que la detección online requiere de técnicas robustas, capaces de manejar los datos fiables con alta velocidad a partir de diversas fuentes de inputs.

3.3. Transporte Inteligente

El crecimiento de los entornos rurales cada vez más conectados y urbanizados requiere del desarrollo de infraestructuras de transporte eficientes para apoyar mejor las necesidades de los visitantes y transeúntes. Varias iniciativas han sido implementadas para satisfacer a los usuarios de manera personalizada y contextual ayudando a evitar la congestión vehicular. Los autónomos (Jaguar y Land Rover Development, 2016) tienen como objetivo gestionar inteligentemente la entrega de información de forma preventiva y personalizada. Esta se centra mucho en los enfoques para la recuperación y entrega de información sobre la base de las redes de comunicación ad hoc. La comprensión de las necesidades de comportamiento y de información de cada conductor en cuanto a sus intenciones se puede utilizar para proporcionar información y servicios a medida que se necesitan, mejorando la satisfacción del usuario, la eficiencia energética y la utilización del vehículo en cuestión. Otra oportunidad en la gestión eficaz de las redes de transporte en las zonas urbanas es recoger a los pasajeros de manera más eficiente. Esta se basa en la identificación de la demanda de taxis dentro de localidades urbanas, en la optimización de encaminamiento y distribución de la flota para lograr mayor disponibilidad, en la espera, en los tiempos de viaje y en el ahorro de combustible previendo el tráfico urbano. Esto se puede lograr mediante el uso de métodos inteligentes para predecir los conglomerados de pasajeros donde los taxis pueden recoger y desembarcar personas en el transcurso del día sobre la base de datos geo-espaciales en tiempo histórico real. El modelamiento del comportamiento de los usuarios puede ser utilizado además para recomendar en tiempo real re-encaminamientos y evitar la congestión vehicular. El problema de gestionar de manera óptima la distribución de los servicios de taxi también se puede abordar en los grandes centros de transporte, como las estaciones de tren y aeropuertos. Por ejemplo, se puede destacar el sistema de seguimiento de colas de pasajeros para identificar y contar las personas que esperan en una cola y estimar el número de personas que entran/ salen en el tiempo. El

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sistema puede ser utilizado para medir la longitud de la cola, la tasa de crecimiento y predecir el tiempo de espera.

3.4. La Visualización de Datos e Interpretación

Una visualización óptima de la información dinámica, como los datos de tráfico aéreo y la información del mercado de valores, puede reducir la carga cognitiva en el usuario. La visualización sensible ayudará a reducir la complejidad y la carga cognitiva en la interpretación de grandes volúmenes de datos, proporcionando información relevante para las diferentes partes interesadas.

3.5. Negocios y Estrategias Económicas del Gobierno

Big Data tiene una importancia cada vez mayor en la conformación de las estrategias y operaciones de las empresas y las investigaciones recientes se centran en proporcionar directrices con el fin de maximizar y optimizar este efecto positivo de las organizaciones modernas. El Big Data ha impactado en la inteligencia empresarial y la utilización de la información. Para que el Big Data se utilice efectivamente ha surgido nuevos desafíos en relación con la analítica y la ciencia de datos como parte de la inteligencia empresaria. La utilización de técnicas computacionales en el mercado de valores y otros factores financieros puede proporcionar una visión a las empresas para optimizar sus estrategias y ajustar su toma de decisiones para satisfacer las demandas del mercado y el entorno económico general. Por ejemplo, la conformación de estrategias de e-marketing eficaces permite a los negocios electrónicos generar más tráfico y ventas maximizando así el beneficio. La demanda del consumidor, la política del gobierno y los modelos financieros pueden ser construidos con el fin de pronosticar y alertar de situaciones potencialmente peligrosas. El año pasado, Nagaraj y Sridhar (2015) propusieron un sistema de predicción de la quiebra para categorizar las empresas en función de la magnitud del riesgo de quiebra con el fin de que pueda ser utilizado como un sistema de soporte de decisiones.

3.6. Modelos de Desplazamiento de la Población

Un campo de aplicación relacionado con las modernas normas socioeconómicas globales es la utilización del Big Data analytics y técnicas de ML a fin de comprender, modelar y predecir fenómenos sociales como los flujos migratorios y los desplazamientos de la población. En recientes investigaciones, se ha propuesto un modelamiento de los agentes ambientales de la ciudad de Alepo, en Siria. El modelamiento proporciona resultados muy precisos relativos al desplazamiento de la población, que se realizó en 2013. En el 2011, se presentó un modelo

estilizado para representar el desplazamiento interno dinámico en el este de África. La investigación analizó diferentes marcos para modelar este tipo de fenómeno. Sus modelos incluyen un local, un podado y un modelo híbrido de interacción. Europa se enfrenta actualmente a una crisis debido a la migración masiva y a los flujos de refugiados, ya que una gran cantidad de personas están huyendo de sus países de origen con el fin de escapar de la persecución, la guerra, o para evitar las duras condiciones económicas. Este fenómeno ha dado lugar a una gran crisis socioeconómica especialmente para los países de acogida, por no estar preparados. Estos modelos pueden ser construidos a partir de datos generados a través de las interacciones de los usuarios con las redes sociales, o búsquedas populares relacionados con eventos específicos, o zonas afectadas por desastres naturales o provocados por el hombre, o mediante la utilización de bases de datos y estadísticas disponibles para el público, ya que son proporcionados por organizaciones internacionales como las Naciones Unidas. Estos modelos pueden ser utilizados para simular los fenómenos de desplazamiento de población, y como herramienta recomendada para ayudar en el diseño de estrategias para abordar problemáticas.

3.7. Detección de Fallas de Fabricación

La detección de falla de fabricación puede requerir una combinación de técnicas de CI para el modelado y la clasificación de los distintos tipos de fallas (hardware/ software) e impactos ambientales. El uso de estos modelos sirve para optimizar aún más los procesos de producción y reducir las mermas, los costos, las máquinas paradas y el esfuerzo humano. En investigaciones recientes se ha presentado un enfoque basado en red neuronal de aprendizaje profundo. El éxito de esta investigación demuestra el potencial de la aplicación de enfoques de MC similares a los datos de diversas fuentes de supervisión de una línea de producción, tales como las técnicas adaptativas que son capaces de aprender autónomamente a partir de las observaciones anteriores. Estos datos están sujetos a grandes cantidades de complejidad e incertidumbre, y el despliegue de este tipo de técnicas de MC puede ser muy beneficioso para el desempeño de las fábricas modernas y el aumento de la eficacia del control operacional.

4. Política, Protección, Valorización y Comercialización

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El uso y el mal uso del Big Data, del Internet de las cosas, de la posesión y comercialización de data a gran escala actualmente abarcan los mayores problemas en el comercio mundial.

Como se indica en este documento, las variaciones potenciales son enormes, el control del uso y el valor del Big Data son de gran importancia para la economía mundial. El comercio prospera con el acceso y disponibilidad de datos significativos (valor), ya sea para fines médicos éticamente correctos, para la venta de bienes y servicios customizados, para la seguridad personal, etc. teniendo en cuenta el propósito de utilizar esa información de manera responsable.

La mayoría de la gran cantidad de datos de importancia pública en general se suministra en formatos de código abierto. El uso legal de la infracción y la aplicación de bases de datos y conjuntos de datos es dependiente del país en específico o de las leyes internacionales.

El uso anónimo del Big Data analytics en los regímenes de salud y seguridad no son, por lo general, impugnados por razones éticas o sociales. Los problemas tienden a

girar en torno a las consecuencias de un acceso difundido de los datos personales, y cómo esto a su vez afecta al individuo. Por ejemplo, el uso de ADN para diagnosticar la enfermedad es positivo, el uso de los mismos datos para aumentar los pagos de seguros de vida no lo es. Los datos sobre la capacidad y la práctica de conducir se pueden utilizar para reducir el nivel de pago de seguros vehiculares para los conductores "seguros", mientras que habría un aumento de las primas para los conductores “erráticos”.

El conjunto de Big Data y los análisis detrás de la manipulación de los datos es un gran negocio, valorados en miles de millones de dólares por año. En última instancia, el debate sobre la ética, la política y la ley recaerá en los Estados, el valor siempre será dictado por la industria de precios que pagará por el acceso a estos datos, pero como principio general los conjuntos de datos anónimos y las bases de datos puestas a disposición pública de forma gratuita harán una sociedad mejor.

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Las organizaciones gubernamentales y del sector público en muchos países sufren un déficit de confianza exacerbadas por casos prominentes de denunciantes que han filtrado información para disgusto y vergüenza de los funcionarios. La burocracia y el miedo al fracaso son obstáculos comunes para la exploración de aplicaciones del Big Data.

El proveedor de servicios de la nube o Cloud Computing tiene que considerar cómo trabajar bajo múltiples leyes nacionales, protección de datos y seguridad, transferencia internacional, notificación de violación de datos, etc. Estas cuestiones son tan importantes para los propietarios de servicios en la nube como la tecnología proporcionada, y es por eso que contratan a los mejores abogados y asesores legales.

5. Conclusiones

En este trabajo exploramos el potencial del Big Data y del Big Data analytics a través de los recientes desafíos relativos a la seguridad y recuperación de datos. Se hizo hincapié en la investigación reciente sobre la infraestructuras del Cloud Computing, lo cual puede formar una plataforma poderosa capaz de satisfacer las altas exigencias de procesamiento y almacenamiento del Big Data analytics. Se investigaron los beneficios derivados de la utilización de técnicas computacionales, el aprendizaje profundo redes neuronales, algoritmos evolutivos y lógica difusa en la analítica de grandes datos. Se identificó la implementación de técnicas computacionales inteligentes y las posibles aplicaciones en la vida real de la vasta cantidad de información ofrecida por las sociedades modernas de alta tecnología. A la vez, discutimos diversos aspectos de cuestiones políticas, de protección, valorización y comercialización relacionadas con el Big Data. En este trabajo se presenta un nuevo enfoque para el modelamiento del Big Data. La metodología propuesta implica un método híbrido basado en la estructura y funciones de los cerebros de mamíferos. Incorpora diferentes técnicas de computación blanda y tiene el potencial para hacer frente a grandes cantidades de datos que se caracterizan por correlaciones espacio-temporales. Los beneficios potenciales derivados de esta investigación son numerosos y abarcan a amplias áreas de aplicación. El conocimiento científico y la investigación pueden beneficiarse de revelar patrones ocultos en grandes volúmenes de datos o mediante la entrega de resultados de análisis de grandes volúmenes de datos en formas que pueden ser fácilmente visualizados e interpretados. La sociedad podría beneficiarse de la

entrega de aplicaciones que favorezcan el fortalecimiento de medios de transporte público y los servicios de salud, o por sistemas que mejoren la seguridad pública y faciliten la gestión de los estados impredecibles de emergencia, tales como crisis de refugiados. Los negocios electrónicos o E-business también podrían recibir ayuda a través de aplicaciones que contribuyen a dar forma a las estrategias económicas y de marketing, lo que les permite ofrecer productos y servicios customizados que satisfagan las necesidades de sus clientes. Por último un individuo puede beneficiarse a través del desarrollo de productos personalizados y contextualizados, que pueden alcanzar de manera efectiva a las nociones complejas relacionadas con los mismos, tales como su estado cognitivo/ afectivo.

El trabajo futuro implicará la utilización de la metodología propuesta para diferentes áreas de aplicación, tales como los identificados en este estudio de revisión (detección de fallos, los desplazamientos de poblaciones, visualización de datos, recomendación de la estrategia económica, servicios de salud personalizados, transporte y biometría inteligente y vigilancia) con el fin de crear nuevos modelos y aplicaciones con un significativo valor comercial y científico.

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Laboratory model of digital manufacturing as an innovative and educational school proposal

Modelo de laboratorio de fabricación digital como propuesta innovadora educativa escolar

Antonio Quispe Saavedra a & Myrian Vanessa Ortega Retuerto b

a Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú, aquispesaavedra@gmail.com

b Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú, mvor.017@gmail.com

Received: August 30th, 2016. Received in revised form: August 30th, 2016. Accepted: September 1st, 2016.

Abstract

In this Project we are showing the use of digital manufacturing as an innovative and educational school proposal which must be added to the national curricular design focused on secondary students. Our proposal seeks to establish laboratories of digital manufacturing through the use of Educational Institutions ‘sources such as Computer Rooms and infrastructure. Likewise, the incorporation of technological digital machines such as 3DPrinters, 3DScanners, laser cutters and milling machines is considered. We will use tools of Project Management, iBPMS and industrial design in order to formulate the proposal so doing this we want to ensure the accurate planning, execution, monitoring and control of the project.

The proposal becomes relevant because it involves a huge percentage of students in the whole country who will be able to acquire new cognitive tools which will allow them to develop themselves in their social environment.

Key words: Change; Innovation; Education; Society; Engineering and Digital Manufacturing.

Resumen

En el presente proyecto mostramos el uso de tecnologías de fabricación digital como una propuesta de innovación educativa que debe incorporarse al diseño curricular nacional dirigido a estudiantes del nivel secundario. La propuesta plantea establecer laboratorios de fabricación digital mediante el uso de recursos de las instituciones educativas: aulas de cómputo e infraestructura. Asimismo, se considera la incorporación de equipos de tecnología digital tales como impresoras 3D, escáneres 3D, cortadoras láser y fresadoras. Para la formulación de la propuesta se hará uso de herramientas de Gestión de Proyectos, iBPMS y diseño industrial de manera que asegure la correcta planificación, ejecución, monitoreo y control del proyecto.

La propuesta resulta relevante al involucrar a un gran porcentaje de estudiantes a nivel nacional quienes podrán adquirir nuevas herramientas cognoscitivas que les permitirán desarrollarse en su entorno social.

Palabras clave: Cambio; Innovación; Educación; Sociedad; Ingeniería y Fabricación Digital.

1 Introducción

Desde inicios del siglo XXI, los Laboratorios de Fabricación Digital (LFD) se han implementado como centros de innovación, emprendimiento y como aliados al diseño y producción personal. Las tecnologías de fabricación digital, como la impresión 3D, prometen

generar una tercera revolución industrial con profundas consecuencias para la manufactura, el comercio y el consumo. De forma similar en otras revoluciones tecnológicas recientes, tal como la de las tecnologías de información y comunicación, la fabricación digital ha generado expectativas considerables y empresas, usuarios e instituciones educativas están comenzando a adoptarlas.

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Una de las exigencias que cada año tiene un incremento exponencial es la alineación de los contenidos educativos con el avance de la tecnología, por lo que resulta prioridad el análisis de los factores cambiantes de la realidad educativa del Perú. Una muy buena etapa para empezar a realizar reformas dentro del contenido educativo es la educación secundaria, debido a que durante esta etapa los adolescentes deben definir el rumbo que seguirán luego de culminar sus estudios de educación básica regular.

En el presente documento se aborda la problemática que existe en el contenido académico del nivel secundario respecto a las exigencias del desarrollo de la tecnología, lo que el proyecto busca es incluir un programa partiendo de la creación de la necesidad del uso de la tecnología 3D hasta el punto de la aplicación continua en las aulas de clase.

2 Fundamento Teórico

2.1 Fabricación digital

Se puede entender como la evolución de la fabricación tradicional en cual usa un sistema integrado, basado en ordenador, compuesto de la simulación, visualización en tres dimensiones (3D), maquinarias como CNC, impresoras 3D, cortadoras láser. Básicamente consiste en convertir diseños informáticos en objetos reales.

Relacionando este concepto podemos hablar del fenómeno maker, que consiste en que los propios consumidores se convierten en productores.

“Este fenómeno se debe considerar en un sentido amplio, no solo en cuanto a fabricación, sino principalmente en el ámbito de diseño de productos. De esta forma cualquier persona puede realizar un diseño de algún producto, colaborar en el diseño que está realizando una comunidad o, simplemente, modificar diseños de otros adaptándolos para una funcionalidad o un uso determinado.” (Fundación telefónica)

2.2 ¿Qué son los Fab Lab?

Los Laboratorios de Fabricación Digital o también conocidos como Fab Lab resultan ser una “cooperación” entre personas y organizaciones de todo el mundo, originados en el Center For Bits And Atoms del Massachusetts Institute of Technology, por Neil Gershenfeld durante el curso “How to make almost anything” o “Como hacer casi cualquier cosa” y que se han expandido por los 5 continentes: desde el centro de Boston a la India rural, desde el sur de África hasta el norte

de Europa, tiendo como objetivo democratizar el acceso a nuevas tecnologías, brindando a las personas la capacidad de fabricar –casi- cualquier cosa en cualquier lugar.

¿Qué es el Currículo Nacional?

En el Currículo Nacional se expresan las intenciones del sistema educativo, vinculadas a las diversas aspiraciones y formas de vida valoradas por nuestra sociedad. El Currículo contiene los aprendizajes y las orientaciones para la formación que requerirán los estudiantes para desenvolverse con éxito en su vida presente y futura.

En la práctica, el Currículo es un instrumento de política que define qué deben aprender los y las estudiantes durante su etapa escolar. Se trata de una de las columnas básicas de la educación, pues es clave para indicar hacia qué logro de aprendizajes deben ir dedicados los esfuerzos de los diversos actores de la comunidad educativa.

Plan de estudios de la Educación Básica Regular (EBR)

En plan de estudios contempla las áreas curriculares en cada uno de los niveles de la Educación Básica Regular. Las áreas son más integradoras en los niveles de Educación Inicial y Primaria, y más específicas en el nivel de Educación Secundaria, acorde con las grandes etapas del desarrollo del estudiante

NIVEL EDUCACIÓN INICIAL EDUCACIÓN PRIM ARIA EDUCACIÓN SECUNDARIA

CICLOS I II III IV V VI

VII

GRADOS

/ 0-2

3-

5 1.

°

2.

° 3.° 4.° 5.°

6.

°

1.

°

2.° 3.° 4.° 5.

°

EDADES

Com unicación Com unicación Comunicación Comunicación

*

Castellano

com o segunda

lengua**

Castellano como segunda Castellano como segunda

lengua*

*

lengua**

CU

RR

ICU

LAR

ES

Inglés Inglés

Arte y cultura A rte y cultura

Personal social Personal social

Personal social

Desarrollo personal,

ciudadanía y cívica

Ciencias sociales

Á R E A S

120

Educación religiosa*** Educación religiosa***

Psicom otriz Psicomotriz

Educación física

Educación física

D escubrim ient

o del mundo

Ciencia y C iencia y tecnología Ciencia y tecnología

tecnología

Educación para el trabajo

Matemática M atem ática Matemática

Tutoría y orientación educativa

Figure 1. Plan de estudios de la Educación Básica Regular (EBR)

Autor: Ministerio de Educación.

3 Problemática

En el Perú hay cerca de 80 mil colegios públicos y la falta de uso de tecnologías en estas instituciones educativas es un tema de preocupación cotidiana. El Ministerio de Educación indicó que solo el cuarenta por ciento de centros educativos a nivel nacional cuenta con acceso a Internet, que a estas alturas es básica para el mejor desempeño de los escolares. Dentro de este proceso, la educación secundaria ha experimentado desarrollos peculiares que la diferencian de los otros niveles educativos en lo que se refiere a las instituciones en las que se imparte, sus propósitos, la formación de sus profesores y el sentido asignado al quehacer docente y directivo.

Así, la educación secundaria nació ligada a la educación superior universitaria y al servicio de una minoría privilegiada. Asimismo, es durante este nivel educativo donde se tiene la oportunidad de orientar el futuro de los escolares a través de los contenidos que se viertan en las aulas de clase, de manera particular en la materia denominada “Educación para el Trabajo”; no existe un adecuado contenido académico que se alinee a los avances y exigencias actuales que demandan el uso de tecnologías dentro de las aulas de clase.

FINES Y PRINCIPIOS DE LA EDUCACION PERUANA OBJETIVOS DE LA EBR

Desarrollo Personal

Ejercicio de la Ciudadanía

Sociedad del Conocimiento

Vinculación al mundo del

trabajo

Figure 2. Fines y Principios de la Educación Peruana

Autor: Elaboración Propia

El presente artículo se enfoca principalmente en 2 de los principios de la educación peruana.

El principio de “Desarrollo Personal”, es a su vez un punto preocupante dentro de lo que actualmente se brinda en un salón de clases que si bien se han generado esfuerzos para disminuir esas falencias aun no es suficiente debido a que el problema en algunos casos no se trata desde la raíz, el cual es trabajar con el pensamiento e idiosincrasia de todas las personas que laboran en las diferentes instituciones educative del Perú, ellos deben entender que lo que busca este principio en los estudiantes es que ellos den rienda suelta a su personalidad, a la creatividad inherente de cada uno y se impulse el desarrollo de nuevas habilidades que descubran en su entorno.

El principio de “Vinculación al mundo del trabajo” se encuentra muy relacionado con el fin del área de EPT, que actualmente brinda herramientas muy útiles sí, pero no acordes al contenido actual que exige el Diseño Curricular Escolar Peruano.

4 Metodología

Para la consecución de este Proyecto se ha optado por seguir la metodología de la gestión de proyectos según el enfoque del PMI (Project Management Institute), entendiendo como Proyecto al conjunto de actividades orientadas a alcanzar un objetivo fijado de antemano en un tiempo determinado. Dicho objetivo es la implementación de laboratorios de Fabricación Digital que incluye además un programa de actividades que busca la concientización del uso de estas herramientas en los salones de clase. Se crea la necesidad y se procede a mostrar las múltiples aplicaciones de esta herramienta.

Sin duda está la propuesta demanda el trabajo en conjunto de alumnos, docentes y autoridades respectivas para el buen funcionamiento. En líneas generales, el método del Proyecto se aplica de acuerdo a las siguientes fases:

a) Planteamiento de un problema o identificación de una necesidad

- Inadecuado uso de herramientas tecnológicas en la educación secundaria.

- Bajo impulse al desarrollo de habilidades en los estudiantes de nivel secundario.

b) Obtención de información

121

Para la obtención de datos cualitativitos y cuantitativos relevantes para el Proyecto se usó las herramientas que proporcionan la investigación de mercado, el cual permitió identificar factores determinantes dentro del campo educativo así como también el entendimiento de las necesidades.

Para la investigación cualitativa, se hizo uso de entrevistas a profundidad con docentes, padres de familia y alumnos; para ambos casos, previamente se elaboró un cuestionario con las preguntas que contengan las variables principales del estudio.

Para el aspecto cuantitativo del estudio se procedió a realizar encuestas, el cual permitió cuantificar los valores de las variables consideradas y poder validar las hipótesis formuladas.

c) Diseño del modelo que resuelva el problema planteado

Software libre, Diseño Industrial, CAD, Impresión 3D son conceptos que se utilizó para la formulación de la propuesta, los contenidos del modelo, los inputs, outputs y todos los procesos considerados dentro de él.

El modelo plantea la instalación de laboratorios de fabricación digital en las escuelas dirigidos a alumnos de educación secundaria, donde podrán experimentar los beneficios de la impresión 3D, además el modelo incluye un programa de inducción al mundo digital, con sesiones prácticas, talleres, charlas con referentes en el tema y actividades de integración.

d) Planificación del modelo

Durante la planificación del Proyecto se consideró las siguientes actividades:

- Elaboración del Proyecto

- Conformación del equipo coordinador

- Programa de Inducción a los estudiantes y docentes

- Educación en uso y valoración de tecnologías 3D

- Implementación de laboratorios

La metodología Design Thinking fue otra de las metodologías que también se utilizó para la formulación del Proyecto por la orientación del método a crear y diseñar “como un diseñador” que es en grandes rasgos el

espíritu que se propone despertar en los estudiantes a través de este Proyecto.

5 Solución propuesta

Frente a la problemática antes descrita, se propone diseñar un modelo que utilice los beneficios de la Fabricación Digital, la impresión 3D y de esa forma reducir la brecha entre la situación actual de los contenidos educativos con lo que demanda el avance de la tecnología.

El modelo rige de acuerdo a estos 2 lineamientos:

- El concepto de la enseñanza como mera transmisión de contenidos debe dar paso a nuevas metodologías que posibiliten el desarrollo de las competencias de los estudiantes.

- Una plana docente competente en el uso de la tecnología en educación permitirá crear entornos de enseñanza y aprendizaje que faciliten el desarrollo de las competencias de los alumnos.

Figure 3. Consolidado de propuesta solución

Autor: Elaboración Propia

Figure 4. Impacto de la propuesta solución.

Autor: Elaboración Propia

Tal como se observa el impacto del proyecto es muy fuerte frente a la sociedad, porque el modelo considera como a uno de los protagonistas no solo a los alumnos y docentes sino también a los padres de familia que en esta etapa de la vida de sus hijos cumplen un rol fundamental porque

122

acompañan la decisión de estos al decidir el rumbo de su futuro.

Dentro del modelo se plasma también, nuestras líneas de acción, son las siguientes:

- Formación y acompañamiento Implementar, acompañar y hacer seguimiento de la formación de profesores de tal manera que se garantice la adquisición de competencias digitales y su aplicabilidad en el aula.

- Experiencias educativas Son metodologías educativas que promueven la adquisición de las

competencias necesarias para vivir y trabajar en la sociedad del siglo XXI.

- Medición de impacto Se trata de conocer el estado de la evolución y la transformación de las escuelas en el uso de las tecnologías en el aula. Aborda cuatro dimensiones: accesibilidad, organización de uso, formación y prácticas pedagógicas

Asimismo, el proyecto está planificado de la siguiente manera.

SEMANA 1 4 7 10 13 16 19 21 24 27 30 33 36 40 45

Elaboracion del Proyecto Conformación del equipo coordinador

Programa de inducción Charlas Informativas

Educación en uso y valoración de tecnologías 3D Implementación de laboratorios

Figure 5. Diagrama de gantt de la propuesta solución.

Autor: Elaboración Propia

6 Sostenibilidad

a) En términos de innovación

El modelo plantea una promoción del aprendizaje activo, interactivo y cooperativo; con miras a una reforma del currículo con un enfoque por competencias y considerando variables tecnológicas, con una evaluación de los aprendizajes de forma consistente con los objetivos y la adopción de una gestión del cambio pedagógico son algunos factores que permitirán a las instituciones educativas experimentar una verdadera transformación pedagógica como resultado de la inclusión de la tecnología en sus modelos de enseñanza.

b) En términos sociales

El modelo tiene un impacto en la gestión del desarrollo integral de los estudiantes porque al dotarle de nuevas herramientas, da la oportunidad de que desarrolle nuevas habilidades que en un futuro pueda servirle como competencia y ventaja competitiva cuando decida insertarse al mundo laboral. Además su enfoque integral al compartir con todas las personas protagonistas del flujo del proceso, estudiantes, docentes, autoridades y padres de familia realza el compromiso y asegura la viabilidad de la propuesta dado que apunta a un crecimiento potencial del ser humano.

7 Conclusiones

- Está científicamente comprobado que en los próximos años se masificará el uso de la Fabricación Digital para diferentes rubros, dado que posee una aplicación bastante versátil y sobretodo eficiente.

- Las charlas y los conversatorios permiten conocer y dar a conocer a los protagonistas del proyecto información relevante sobre los beneficios del uso de la tecnología en la educación, con lo que se crea responsabilidad social en los escolares, docentes y padres de familia y de esa forma se contribuye a la formación humanística integral.

- La propuesta es académicamente sostenible, debido a que aporta valor a la actualización de los contenidos educativos en pro de la actualización de esta.

Referencias

TAPIA ABRIL, Verónica Emilia. Diseño contemporáneo y la fabricación digital, Facultad de Arquitectura y Urbanismo Universidad de Cuenca, Ecuador, 2014.

Pablo C.H, Benito J. Perspectivas en los Laboratorios de Fabricación Digital en Latinoamérica, XVI CONFERENCE OF IBEROAMERICAN SOCIETY OF DIGITAL GRAPHICS, 2012, Brasil,

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https://issuu.com/pabloherrera/docs/2012_perspectivas_en_los_lfd_en_latinoamerica

M. Fernández, L. Armesto, A. Conejero, Beneficios de la Integración de los Laboratorios de Fabricación Digital (FabLab) en la Educación Superior, Universidad Politécnica de Valencia, España, 2014.

Mariano Fressoli, Adrian Smith. FABRICACIÓN DIGITAL ¿UNA NUEVA REVOLUCIÓN TECNOLÓGICA?, BID Integración & Comercio.

Fundación Telefónica. Fabricación digital: Nuevos modelos de negocio y nuevas oportunidades para los emprendedores, departamento de Telefónica I+D, España, 2014.

MINISTERIO DE EDUCACIÓN, Currículo Nacional de la Educación Básica, Perú, 2016.

BIOGRAFIA

A.Quispe–Saavedra, Estudiante de Ingeniería Industrial en la Universidad Nacional de Ingeniería desde el año 2013, De 2015 a la actualidad, presidente del Centro Cultural Núcleo – UNI, De 2014 a 2015, director de Talento Humano en Centro Cultural Núcleo. De 2010 a la actualidad coordinador de alumnos de la red de colegios Fe y Alegría. Estudios en gestión de proyectos culminados, Sus intereses incluyen la gestión de proyectos, la gestión del talento humano gestión de por procesos, voluntariado en educación.

M.V Ortega-Retuerto, Estudiante de Ingeniería Industrial de la Universidad Nacional de ingeniería desde el año 2013, De 2016 a la actualidad, Semillero de Supply Chain Manegement en Kimberly Clark Peru SRL, de 2015 a 2016, practicante de proyectos en Clínica Médica Cayetano Heredia, de 2014 a 2015, presidenta del Centro Cultural Nucleo – UNI, estudios realizados en gestión de proyectos, gestión de suministros y habilidades informáticas, sus intereses incluyen la gestión de proyectos, la cadena de suministro, arte y voluntariado.

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POSTER

CONCURSO

SOSTENIBILIDAD E INGENIERÍA: EL FUTURO EN NUESTRAS MANOS

“Mitigación del cambio climático”

En el marco del XXV CLEIN Colombia 2016 “Reto Mundial” se presenta el concurso “SOSTENIBILIDAD E INGENIERÍA: EL FUTURO EN NUESTRAS MANOS” abierto para estudiantes y profesionales de toda Latinoamérica.

Por medio de este concurso se pretende crear conciencia alrededor del cambio climático, incentivando a los jóvenes de las distintas universidades, con el fin de elaborar una herramienta que permita transmitir de forma sencilla y didáctica conocimiento sobre la mitigación del cambio climático y la conservación del medio ambiente. La herramienta presentada durante el evento con la mejor calidad tanto práctica como didáctica que contribuya con el objetivo del concurso será premiada en el congreso.

Diseño y construcción de una prótesis Tansfemoral Evelyn Pamela Fonseca Bautista Oscar Giovanni Quinga Quishpe Universidad Técnica de Cotopaxi

Latacunga, San Felipe, (03) 2252205, utc.edu.ec

Metodología

La fundamentación del siguiente proyecto se basa en los estudios realizados por Evelyn Fonseca y Oscar Quinga, proponiendo la optimización de una prótesis transfemoral, buscando una reducción del peso y materiales económicos.

Las mediciones y varios métodos de construcción se basan en la guía para promotores de la salud, trabajadores de Rehabilitación y familias del Dr. David Werner, quien propone diseños de prótesis transfemoral sin necesidad de tecnología de punta

que sea sustentable y sostenible para personas de bajos recursos económicos.

Aspectos relevantes

Para la consecución del proyecto es elemental realizar cálculos que nos ayuden a determinar las fuerzas que actúan sobre la prótesis para la selección de los materiales de construcción de la prótesis.

En el estudio realizado se determinó que el grilon El esfuerzo que soporta en las columnas el prototipo es

PO

STER

125

de 15 KN/cm^2 para personas con un peso de 60 kg. Los resultados obtenidos muestran que el esfuerzo que soporta el grilon es mucho mayor el cual es de 450KN/〖𝑐𝑚〗^2.

Aplicaciones

Una prótesis transfemoral es elemento mecánico que sustituye a una pierna la cual fue amputada ya sea por un accidente o por deformaciones congénitas.

Para el diseño y construcción de la prótesis se debe considerar varios factores y criterios a fin de satisfacer los requerimientos del usuario; como también, tener conocimiento sólidos de mecanismos, elementos y criterios en la utilización de éstos.

Referencias bibliográficas

[1] R. J. Cortizo José, Elementos de Maquinas Teoría y Problemas, España: área de ingeniería mecánica, 2004.

[2] Q. Oscar. y. F. Evelyn, diseño de un prototipo de prótesis transfemoral, Latacunga, 2016.

[3] D. Werner, El niño campesino deshabilitado, Estados Unidos: Hesperian – Guías de salud, 1990

Elaboración de lámina ecológica aglomerada para aislante térmico a base de aserrín, piedra pómez y papel reciclado.

Iván Agustín Acevedo Alemán, Katherine del Carmen Guevara Vargas Universidad Nacional de Ingeniería, Costado Sur de Villa Progreso Managua, Nicaragua

E-mail: academiafti@gmail.com Teléfono: (+505) 2251-8271

Metodología Los materiales para este producto se seleccionaron por su abundante existencia en el país, así mismo el papel reciclado y aserrín causan un impacto negativo al ambiente, además denominados como materiales aislante-térmicos

Aspectos relevantes

• Fácil y rápida instalación • No es inflamable. • Es apto para techos, paredes y pisos. • Amigable con el medio ambiente. • De ligero peso. • Reduce los costos en calefacción y

enfriamiento. • No se daña si entra en contacto con agua,

debido a la presión que esta posee.

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Aplicaciones La elaboración de las láminas aglomeradas muestra una nueva alternativa de un aislante térmico ecológico, que tiene como fin mejorar las condiciones de vida, ayudando tanto al medio ambiente como a las nuevas edificaciones proporcionándoles una opción más económica que las usadas hoy en día. Se logrará una reducción en la taza de contaminación en el medio ambiente y aumentar el aprovechamiento de estos residuos y piedra pómez, que en la mayoría de los casos no tienen ningún uso. Referencias bibliográficas [1] J. P. Holman, "Transferencia de calor", pp. 440-442, McGraw-Hill Interamericana de España S. A. U., Octava edición, 1998

[2] Yunus A. Cengel, “Transferencia de calor y masa”, pp. 17-18, McGraw-Hill Interamericana Editores S.A, Tercera edición, 2007. [3] Instituto Nicaragüense de Estudios Territoriales (INETER) “El cambio climático la nueva amenaza”, Managua, Nicaragua, 30 Enero 2012. URL: www.ineter.gob.ni/Cambio%20Climatico.pdf. [4] Empresa Nacional de Transmisión Eléctrica (ENATREL), “El calor aumentó consumo de energía”, El Nuevo Diario, Managua, Nicaragua, 25 Mayo 2015, URL: http://www.elnuevodiario.com.ni/nacionales/360800-calor-aumento-consumo-energia/ table footnotes. [5] LA PRENSA, “Las Minas de Piedra Pómez”, Managua, Nicaragua, 23 Junio 2013, URL: http://www.laprensa.com.ni/2013/06/23/seccion-domingo/151873-las-minas-de-piedra-pomez

Diseño y construcción de un Horno Solar para el secado de madera dirigido a las pequeñas y medianas empresas del sector madera en

Nicaragua. Eddy Bismarck Guevara Hernández.

Jerry Josué Iglesias Gutiérrez. Julio Alfredo Villegas Castro.

Universidad Nacional de Ingeniería.

Avenida Universitaria frente academia de la danza, Managua, Nicaragua. Teléfono: (505)2277-2728, Email: división.comunicación@uni.edu.ni

Metodología Uno de los eslabones principales en la cadena productiva del sector madera es el secado de la misma. Mediante la recopilación de información, se realizó un diseño de horno solar que resuelva de manera ecológica y económica la necesidad de secar la madera. Primeramente se construyó un prototipo, en el cual se secaron muestras de 3 especies de madera (Pino, Cedro Macho y Guapinol) que nos

reflejó datos importantes y positivos para la ejecución del horno solar, en las instalaciones del Programa Institucional de la Madera ubicado en Managua. Aspectos relevantes El horno solar almacena la energía solar recibida durante el día para aumentar la temperatura dentro del mismo, permitiendo así el secado de madera sin

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la utilización de alguna especie de combustible, ayudando así a mitigar la emisión de gases contaminantes a la atmosfera. Su construcción se realiza con el uso de materiales disponibles en el mercado nacional, y resulta económica en comparación a los hornos convencionales, representando una buena opción para las PYMES de este sector económico. Aplicaciones El horno solar da un valor agregado a la madera seca, además evita defectos en los productos terminados provocados por un mal secado de la madera, los cuales se ven reflejados como perdidas económicas. Las partes del horno solar y los materiales son los siguientes:

• Piso: loza de concreto. • Paredes y Puerta: Estructura de madera,

aislamiento de fibra de vidrio recubierta con láminas de zinc liso calibre 26 color blanco base poliuretano.

• Techo: Vidrio dúplex de 6 mm. • Colector de temperatura y Deflector: Zinc

liso calibre 26 color negro mate. • Acondicionamiento: Ventiladores metálicos

y ventilas de aluminio.

El techo posee una inclinación de 12° correspondiente a los datos de latitud proporcionados por Instituto Nicaragüense de Estudios territoriales Referencias bibliográficas [1] Alberto D. (1998). Secado de la Madera. Cuaderno de dasonomía, 3-5p. [2] Kurú: Revista Forestal (Costa Rica) 5 (14), 2008, Instituto Tecnológico de Costa Rica Escuela de Ingeniería Forestal Centro de Investigación en Integración Bosque Industria (CIIBI). [3] Silverio V. (1998). Guía para el Secado de la Madera en Hornos, Bolivia. Chemonics International, USAID. 18p.

Modelo para el desarrollo alternativo del pequeño plamicultor: aprovechamiento industrial del cuesco de la palma africana en

Colombia Ruiz Ramirez Jessica Alejandra, Sanchez Montes Paula Andrea

Jessica.ruiz@umb.edu.co, paulasanchez.am@academia.umb.edu.co Universidad Manuela Beltrán, Av. Circunvalar 60-00 Bogotá Colombia 5460600 ext. 1173

Metodología De acuerdo con nuestro enfoque la fabricación de placas de aglomerado de madera representa un porcentaje muy significativo en la industria maderera. Este crecimiento determina un problema

de disponibilidad de materia prima, ya que el proceso clásico utiliza madera virgen en altas proporciones. Dicha problemática se ve acompañada con el problema ambiental derivado del desprendimiento de compuestos orgánicos volátiles

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de los solventes utilizados en los adherentes requeridos para la conformación de las placas aglomeradas. Entre estos compuestos se encuentra tolueno, benceno y formaldehido. Aspectos relevantes En Colombia anualmente se producen cerca de 300000 toneladas de cuesco, el desconocimiento de alternativas para su aprovechamiento lleva a la mayoría de este material a terminar como desecho; en algunos casos el cuesco es quemado para producir energía, sin embargo, esto produce un efecto adverso viendo el foco de contaminación para los trabajadores, por otra parte, el cuesco suele ser almacenado lo que ocasiona la creación de refugio para plagas. [4] Aplicaciones Se presenta así una situación que requiere la solución de dos problemas ambientales, uno relacionado con los recursos utilizados y otro con las emanaciones contaminantes, que poseen fuertes repercusiones sobre el plano económico, y que determinó la realización de esta investigación.

Esta situación ha con lleva a la buscar una alternativa que permita sustituir el uso de madera virgen, ya sea parcial o totalmente, y el uso de adhesivo para la obtención de las placas. Según estudios los materiales considerados como sustituto para la madera virgen son materiales vegetales residuales de los procesos agrícolas característicos de la región (sarmiento, carozos de duraznos, damascos, cerezas o ciruelas, cáscaras de frutos secos como almendras o nueces, y piñas), y luego se consideraron los plásticos

reciclables como el PET y el polietileno, entre otros. Presentando una gran alternativa para la sustitución de la madera virgen al igual que otro mercado por explorar en el sector maderero

Referencias bibliográficas [1] Corporación Centro de Investigación en Palma de Aceite, [En línea] Octubre – 2010 Volumen 12 [Consulta: 26 Octubre 2015] Disponible en http://www.cenipalma.org [2] Fedepalma, «La palma de aceite en Colombia,» 2016. [En línea]. Available: http://web.fedepalma.org/la-palma-de-aceite-en-colombia-departamentos. [Último acceso: 2 04 2016]. [3] Malaysia University of science and technology. Estudios Palma de aceite – MDF. Centro de Investigación y desarrollo. Disponible en: http://www.must.edu.my/ [4] D. S. Gómez Mendoza, «Residuos de palma africana purifican agua y aire,» UN periódico- Universidad Nacional de Colombia, p. 15, Mayo 2014 [5] H. J. Martínez Covaleda, M. Salazar Soler y X. Acevedo Gaitán, «La cadena forestal y madera en Colombia: Una mirada global de su estructura y dinámica 1991-2005,» Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural Observatorio Agrocadenas Colombia, marzo 2005. [En línea]. Available: http://fcf.unse.edu.ar/archivos/posgrado/2005.salazar.cadenamadera.colombia.centrodoc_1140.pdf. [Último acceso: octubre 2015]

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DEBATE

Los debates se han convertido en espacios fundamentales para la expresión, intercambio y discusión de ideas que permiten reflexiones en torno a que acción podemos tomar para lograr una transformación, innovación o solución a un tema específico.

CLEIN Colombia-Reto Mundial es un congreso que motiva a salir de la zona de confort a ingenieros o próximos ingenieros, por medio de la apropiación de retos. Es así que los debates pretenden otorgarle al participante la libertad de dar su opinión sobre los temáticas abordadas a lo largo de los días del evento y más allá, se busca que los asistentes sean actores principales de un espacio con poder de impulsar aquella idea que necesitaba de un “aliento” para hacerse realidad.

Con temáticas relevantes en Latinoamérica y en el mundo, el último día del congreso con la temática de Cambio influencia directamente a la ejecución de los debates como eje unificador de lo aprendido y siendo esta, una temática que el debatiente debe encaminar durante la exposición de sus ideas.

La principal herramienta para que esta actividad cumpla con los objetivos ya descritos está arraigada a la innovación, es por esto que rompiendo con la monótona dinámica de los debates, se propuso para estos: rondas preliminares-grupales divididas en posiciones a favor y en contra en las siguientes temáticas (Entorno-Necesidades-Recursos y Liderazgo) elegidas por cada debatiente elegidas por cada debatiente. Donde por cada ronda se eliminara un grupo y el otro pasara a la siguiente, a medida que se llegue a la última ronda de la temática, quedara un participante que pasara a un ROUND FINAL con los ganadores de las otras, enfrentándose en la temática del día, el “CAMBIO”. De nuevo se realizaran 3 rondas preliminares de eliminación hasta que uno sea el mejor Debatiente elegido por el panel de expertos.

El público de los debates tendrá la oportunidad de enviar preguntas para ser respondidas por los debatientes durante la actividad.

Conozcamos a algunos de ellos:

Extractos de video sobre las opiniones de las temáticas elegidas de nuestros debatientes.

Ganador: José Dulcey Ospino

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Universidad del Atlántico

COLOMBIA

Temática seleccionada: ENTORNO

"Reaccionemos, no hay dos planetas tierra; no hay segundas oportunidades. "

"Si partiéramos del entorno hacía el interior de nuestra empresa, la mentalidad cambia, nuestro punto de partida serían las comunidades, lo que nos rodea."

Rodrigo Zapata León

Universidad Nacional Mayor de San Marcos

PERU

Temática seleccionada: LIDERAZGO

“El código del amor incondicional es la respuesta a como liberar el máximo potencial de todos aquellos a quien quieras liderar o ser el ejemplo”

“BIENVENIDO AL LIDERAZGO DEL AMOR”

Alexander Otaiza

Universidad del Atlántico

COLOMBIA

Temática seleccionada: LIDERAZGO

"Cada persona posee un nivel o un grado de liderazgo dependiendo a cuantas personas es capaz de influir."

"En Colombia necesitamos lideres capaces de hacer las cosas sin ningún interés. Líderes que sean capaces de transmitir ese sentimiento de serlo por las razones correctas y más aún, líderes que estén dispuestos a asumir riesgos en pro de enseñar"

Luis Meriño

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Universidad del Atlántico

COLOMBIA

Temática seleccionada: LIDERAZGO

“Ingeniero: Es una persona preparada para encontrar soluciones a muchos de los problemas que surgen en la sociedad actual”

"necesitamos con urgencia LÍDERES ÍNTEGROS Y CAPACITADOS que estén dispuestos a dejar el alma por construir un mejor país."

Finalistas Debates CLEIN

Manuela Montoya (Colombia), José Dulcey (Colombia), Rodrigo Zapata (Perú)

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