isbn: 978-980-402-208-1 depÓsito legal: zu2016000171

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ISBN: 978-980-402-208-1

DEPÓSITO LEGAL: ZU2016000171

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ISBN: 978-980-402-208-1


PROPUESTA DE DISEÑO DE UN SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS

PARA LA MEDICIÓN DE TEMPERATURA, INTENSIDAD LUMÍNICA Y HUMEDAD DEL CUARTO DE CRECIMIENTO DEL LABORATORIO DE CULTIVO

DE TEJIDOS VEGETALES DE LA UNET

(Proposal for desing of data acquisition system to measure temperature, light intensity and humidity for the growth room of the tissue culture vegetable laboratory

of the UNET)

Claudia Dulcey, Alex Picado, Jhon Amaya

Departamento de Ingeniería Electrónica, Universidad Nacional Experimental del Táchira, San Cristóbal – Venezuela.

[email protected]

RESUMEN

El laboratorio de cultivo de tejidos vegetales cumple la función de optimizar lastécnicas de cultivo de células y fragmentos de plantas. Es imperante contar con equipos que permitan medir y registrar la temperatura, intensidad lumínica y humedad que inciden directamente en el ambiente del cuarto de crecimiento donde se encuentra el material vegetal, para asegurar su conservación. Debido a la ausencia de estos equipos, se propone diseñar un sistema de adquisición de datos (SAD) conformado por dos módulos: (a) Módulo de acondicionamiento y (b) Módulo de Procesamiento. El primer módulo se diseñaría para cada uno de los transductores LM335, fotocelda de 12mm y HS1101-LF para medir temperatura, intensidad lumínica y humedad respectivamente. En general, el módulo de acondicionamiento lo comprenderían tres etapas, a saber:adaptador de impedancias, amplificación y filtrado.Cada etapa contiene amplificadores operacionales encapsulados que cumplen parámetros como: bajo off-set, impedancia de entrada alta e impedancia de salida baja, con fin de reducir en lo posible los efectos del ruido añadido por los propios dispositivos y por las conexiones entre éstos.El módulo de procesamientoestaría constituido por un PIC16F877, en el cual se desarrollaríaun algoritmo en Lenguaje C que permita la conversión análoga/digital de las señales provenientes del módulo de acondicionamiento de cada transductor y la transmisión, mediante interfaz USB, hacia elcomputador. La ubicación estratégica de cada transductor se realizaría de tal forma que se introduzca el menor error posible, teniendo en cuenta las áreas de interés del espacio físico del cuarto de crecimiento en el cual se aplicaría el SAD.En el computador se visualizarían y almacenarían los datos mediante un algoritmo desarrollado en Lenguaje C++ que permita al usuario obtener y visualizar, en tiempo real, el comportamiento gráfico y numérico de las variables que se miden, así como también, cálculos de interés. Palabras clave: adquisición de datos, circuito de acondicionamiento, procesamiento con PIC16F877.

mailto:[email protected]

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ISBN: 978-980-402-208-1


DISEÑO Y EVALUACIÓN DE ESTUFA ROCKET PORTÁTIL CON HORNO Y

CÁMARA DE COMBUSTIÓN MODIFICADA

(Design and evaluation of rocket stove oven portable and firebox amended)

Argenis Narváez, Shirley Urbina, Betty Ramírez, Karena Rodríguez. Departamento de Ingeniería Ambiental, Universidad Nacional Experimental del

Táchira San Cristóbal-Venezuela [email protected]

RESUMEN En América Latina, el 81% de la población de áreas rurales dependen de la leña como combustible para la cocción de alimentos, adicional a esto, algunos sectores urbanos tienen la preferencia hacia el sabor de comidas ahumadas, todo esto conlleva el uso de artefactos como fogones, estufas y parrilleras a leña y carbón,cuyo uso está asociada a diversos impactos ambientales como lo son: aumento de la deforestación por alto consumo de leña, y contaminación del aire por gases de combustión que agudiza el cambio climático. En el aspecto tecnológico, estos artefactos han experimentado un amplio campo de investigación, actualmente existen gran variedad de estufas eficientes, entre las cuales destacanlos modelosRocket.El presente trabajo consistió en evaluar el diseño de la estufa Rockety presentar una propuesta para incorporar un hornocon capacidad de

, para el cual se modificaron aspectos de diseño de la tradicional cámara de combustión de codoRocketmediante la adaptación de un sistema de compuertas que permiten regular el nivel de temperatura del horno, y asíaprovechar la combustión para activar tanto la estufa como el horno. Asimismo, se evaluó el funcionamiento del prototipo frente a una estufa tradicional, mediante laprueba de ebullición de agua, que consistió enhervircinco litros de agua,registrando para cada prueba la cantidad de leña gastada y el tiempo empleado, en dos fases con el cuerpo de las estufas en frio y en caliente,obteniendo en promedio una reducción del consumo de leña de 49,33% y48,20%, respectivamente. En cuanto al tiempoempleado la reducción fue de 17,10% en frío y 19,40% en caliente.Los resultados obtenidos confirman que la tecnología de combustión del prototipo diseñado además de su doble funcionabilidad, optimiza considerablemente el consumo de combustible y tiempos de cocción frente a las estufas tradicionales. Palabras clave: Rocket, fogones, combustión, combustible, tecnología.


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PROPUESTA PARA EL DESARROLLO DE UN SISTEMA DE SUPERVISIÓN REMOTO Y CONTROL LOCAL PARA EL LABORATORIO DE CULTIVO DE

TEJIDOS VEGETALES DE LA UNET (Proposal for development of a Monitoring remote system and local control for

laboratory tissue culture plants of the UNET)

Claudia Dulcey, Alex Picado, Jhon Amaya

Departamento de Ingeniería Electrónica, Universidad Nacional Experimental del Táchira, San Cristóbal – Venezuela.

[email protected]

RESUMEN

En el laboratorio de cultivo de tejidos vegetales, es necesario monitorizar continuamente las condiciones del ambiente en el que se encuentran los tejidos vegetales cultivados para evitar la pérdida o contaminación de estos.Para ello, se propone diseñar un sistema de supervisión remoto en tiempo real, que permitirá al usuario obtener datos del entorno en el que se alberga el material vegetal desde cualquier lugar geográficoy, además,aplicar control manual de lógica ON/OFF desde una computadora local. La ejecución se llevaría a cabo en dos etapas.La primera etapa,el control local, se implementaríamediante el procesamiento de datos realizado por unmicrocontrolador PIC16F877 programado en Lenguaje C a través del cual se realizarán tareasde encendido/apagado del aire acondicionado, luminarias y extractor de humedad del cuarto de crecimiento del laboratorio. La segunda etapa consistiría en el desarrollo de un sistema de supervisión remoto, que transmitiráinformación referente a los parámetros ambientales del mencionado cuarto de crecimiento hacia la red. La información se encuentra alojada en un servidor con conexión a internet y se hará uso de un servicio de hosting para su almacenamiento en la nube. Para facilitar el acceso a estos datos, se desarrollaría una aplicación en Android utilizando la herramienta Appinventor, que permita presentar, en tiempo real, la información en forma gráfica y numérica; así como también, observar el estado de encendido/apagado de los equipos de aire acondicionado, luminarias y extractor de humedad. Se pretende con esta propuesta innovar la forma en la que se desarrollan las actividades que tienen lugar en el laboratorio de cultivo de tejidos vegetales, orientando la investigación y la docencia hacia el uso de Internet como unatecnología emergenteaplicada en la vida cotidiana. Palabras clave: supervisión remota, hosting, android, control manual.


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APLICACION BETA PARA CONOCER LUGARES CONCURRIDOS POR

AMIGOS COMO UNA HERRRAMIENTA DE MERCADEO DIGITAL

(Beta application to know the places socials crowded by yours friends a tool of digital marketing)

Alberto Briceño1 y Alberto Diaz2

1Facultad de humanidades escuela de comunicación social Universidad Rafael Belloso Chacin Maracaibo - Venezuela 2 Facultad de ingeniería Universidad Rafael

Belloso Chacin Maracaibo - Venezuela [email protected]

RESUMEN Esta aplicación ayudaría a los usuarios registrados a compartir información de los lugares visitados por amigos de manera digital (fotos videos y comentarios). Objetivo compartir información social de lugares, con amigos usuarios de la aplicación, con el propósito de utilizarlo como una herramienta de mercadeo digital. Materiales y métodos para la realización de la app se necesita un servidor web que traduzca PHP NODE.js, dos bases de datos, mysql y la otra rethink. Se utiliza una programación de manera modulada y escalable. Resultados dar a conocer una nueva tendencia en las tiendas móviles con solo descargar la app en play store y apptore, conociendo la ubicación actual de amigos en relación a la estancia en un sitio común. Conclusión la aplicación constituye una herramienta de mercadeo que permitirá realiza marketing. Palabra clave: Beta, herramienta, mercadeo.


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CONTEXTUALIZACIÓN Y FORMACIÓN EN INVESTIGACIÓN EN EL

ESTUDIANTE DE INGENIERÍA

(Contextualization and research training in the engineering students)

Eduardo Méndez Méndez1y Wendy Urdaneta2 1,2Departamento de Ciencias Naturales del Programa de Ingeniería, Núcleo Costa

Oriental del Lago, Universidad del Zulia. [email protected] , [email protected]

RESUMEN Contar con profesionales competentes es una premisa laboral básica, esta viene acompañada con la necesidad de contar con expertos que respondan efectivamente a las demandas sociales de forma pertinente. Lo anterior significa que cualquier profesional debe ser capaz de abordar problemáticas del contexto donde se desenvuelve. En el caso del ingeniero debe apuntarse hacia la formación integral, técnica y pertinente con el ambiente en el que interactúa. Esta investigación tuvo como propósito analizar la formación en investigación del estudiante de ingeniera a través de la contextualización. La perspectiva metodológica se inscribe dentro de la investigación cualitativa bajo un diseño etnográfico. La recolección de la información se realizó a través de una entrevista etnográfica y del análisis de las producciones de 19 estudiantes de Ingeniera de la Universidad del Zulia, que fungieron como informantes. El análisis de la información se realizó a través de la categorización. Los resultados señalan que los informantes reconocen las características principales de los contextos cotidianos en los que se desenvuelven; sin embargo, se les dificulta llegar a un análisis amplio, esto restringe la posibilidad de considerar los contextos seleccionados como escenarios de investigación pertinentes con su área profesional. El componente teórico, relacionado a los problemas de contexto, llega a un nivel básico de comprensión y adhesión intencional; mientras que se enfatiza en el componente metodológico, pues se considera como la parte operativa y práctica del hacer investigación. Esto deja en un segundo la visión de investigar para la transformación social y ambiental del contexto. Como conclusiones podemos decir que la formación en investigación en el estudiante de ingeniería, se encuentra condicionada por esquemas de investigación tradicional, respondiendo al desarrollo una actividad mecanicista, con un nivel medio de reflexión, traduciéndose esto en dificultades al momento de extraer significados sociales y técnicos para su ejercicio profesional. Palabras clave:Contextualización, formación en investigación, estudiantes de ingeniería.



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TRATAMIENTO FISICOQUÍMICO DE EFLUENTESGENERADOS EN LA PRODUCCIÓN DE PVC PARA SU REUTILIZACIÓN EN PROCESOS DE

POLIMERIZACIÓN (Physicochemical treatment effluent of PVC process for reuse in polymerization

process)

Gabriela Chiramo, Rosangel Leal, Carlos Faria, Suher Yabroudi Centro de Investigación del Agua de la Facultad de Ingeniería, Universidad del

Zulia. Maracaibo-Venezuela [email protected],[email protected]

RESUMEN El cloruro de polivinilo o PVC,tercer polímero de mayor producción a nivel mundial, obtenido mediante reacciones de polimerización en suspensión del MVC (monocloruro de vinilo), requiere de grandes volúmenes de agua(aproximadamente 44.280 m3/mes). En Venezuela, la producción de PVC es desarrollada en el Complejo Petroquímico Ana María Campos-Estado Zulia, cuyo consumo de agua alcanza 225.600 ton/año, adicionalmente se debe considerar los elevados volúmenes de agua residual generadas en las reacciones de polimerización, requiriendo tratamiento para su disposición. Ante este escenario y los graves problemas de sequía que afectan al país, urge la necesidad de aplicar políticas de tratamiento de aguas residuales para su reutilización. Siendo el objetivo de este estudio evaluar el tren de tratamiento basado en procesos fisicoquímico de efluentes generados en producción de PVC, para su reuso en procesos de polimerización de MVC. El tratamiento involucro las etapas de coagulación/floculación empleando sulfato de aluminio con hierro y policloruro de aluminio (PAC) como agentes coagulantes; sedimentación; filtración rápida (lechos de arena y antracita) e intercambio iónico (resinas catiónicas y aniónicas). Los resultados obtenidos indican que el coagulante PACen una concentración de 10 ppm logrando remociones de 85% de turbidez en la etapa de coagulación/floculación manteniendo condiciones de mezcla rápida 120 rpm-0,5 minutos y lenta 30 rpm-20 minutos. Seguidamente, durante la filtración se lograron resultados satisfactorios utilizando lecho mixto de arena-antracita con caudal de 2 L/h, registrando remoción desólidos suspendidos de 80%. Finalmente, durante la fase de intercambio iónico, la remoción de iones (cloruros, calcio, magnesio y sílice) resultó superior al 90%,empleando un proceso continuo a través de columnas, disminuyendo la conductividad inicial de 88,4 a 2 µhmos/cm. Los resultados obtenidos demuestran que la propuesta de tratamiento es eficiente en la adecuación del efluente dentro de las especificaciones exigidas para reutilización en reacciones de polimerización.

Palabras clave: PVC, MVC, polimerización, reutilización, tratamiento fisicoquímico.



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SISTEMA PILOTO DE REACTORES TUBULARES SOLARES EN LA

DESALINIZACIÓN DE AGUA CON FINES DE CONSUMO HUMANO EN LA GUAJIRA VENEZOLANA

(Pilot system of tubular solar reactor in water desalinization for human use in Venezuela Guajira Region)

Dayana Salcedo,Laura Viloria, Carlos Faria, Suher Yabroudi

Centro de Investigación del Agua de la Facultad de Ingeniería, Universidad del Zulia. Maracaibo-Venezuela

[email protected], [email protected]

RESUMEN La grave problemática de escasez de agua potableen la Guajira Venezolana, ha llevado a sus pobladores sufrir diariamente ante la ausencia del vital líquido y consumir agua no acondicionada para tal fin, tales como fuentes subterráneas con elevados niveles de salinidad debido a la intrusión salina de la Cuenca del Lago de Maracaibo y fuentes superficiales (agua de mar). Esta situación incide en el poco desarrollo y salud de sus pobladores, favoreciendo la proliferación de enfermedades diarreicas y erupciones cutáneas, así como cólera, parasitosis y acentuada desnutrición en niños menores de 5 años. Estas fuentes con elevados niveles de salinidad son potencialmente aprovechables, requiriendo acondicionamiento para hacerlas aptas al consumo humano, destacando tecnologías no convencionales (como la ósmosis inversa) que resultan eficientes, sin embargo, no son sustentables para este tipo de áreas debido a su alto costo de instalación, mantenimiento y personal calificado para su operación. Es por ello que surge la necesidad de implementar tecnologías basadas en energías renovables como la destilación solar, alternativa útil para áreas rurales, donde se aprovecha la alta incidencia solar abundante en la región, siendo inagotable, limpia y al alcance del ser humano. Para ello se procedió a instalar y evaluar bajo las condiciones ambientales del Estado Zulia un sistema piloto de desalinización por energía solar conformado por tres reactores tubulares configurados en serie y canaletas de aluminio en su interior, considerando fuentes subterráneas de diferentes niveles de salinidad procedentes de la Alta Guajira (Cusia, Taparo, Polomou II, Cojoro y Wososopo). Los resultados demuestran elevada eficiencia del sistema piloto en la desalinización del agua, con producción promedio de 1,934 L/día y remoción de 99,9% de cloruros, así como valores de color, turbidez, dureza, sulfatos, microorganismos patógenos, metales, nitritos, nitratos y demás parámetros dentro de los lineamientos establecidos para agua potable.

Palabras clave: desalinización, energía solar, reactores tubulares, destilación.



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EVALUACIÓN DE LOS MÉTODOS DE ESTIMACIÓN DE EMISIONES

ATMOSFÉRICAS GENERADAS POR VEHÍCULOS DE TRANSPORTE PÚBLICO EN EL ÁREA URBANA DEL ESTADO MÉRIDA-VENEZUELA

(Evaluation of estimating methods for air emissions from public transportation vehicles in urban area of Mérida State-Venezuela)

Jose Albarran, Genessys Herrera, Suher Yabroudi

Centro de Investigación del Agua, Universidad del Zulia, Maracaibo-Venezuela. [email protected], [email protected]

RESUMEN Las fuentes móviles constituyen uno de los principales focos de emisión de poluentes gaseosos y material particulado hacia la atmósfera. A pesar del conocimiento de los efectos que causan dichas emisiones, en Venezuela se carecen de estudios sobre la calidad del aire en las distintas regiones del país, que permitan definir tipo y cantidad de poluentes emitidos por las fuentes móviles hacia la atmósfera; resultando imperante su cuantificación para determinar el impacto de estos contaminantes sobre el ambiente y la población. Por ello desde el año 2014 se han iniciado actividades de monitoreo de calidad del aire de los estados que conforman la Cuenca Hidrográfica del Lago de Maracaibo, comenzando por el Estado Mérida, y ante la ausencia de metodologías representativas de cuantificación de emisiones se planteó como objetivo de la presente investigación evaluar los métodos de estimación de emisiones atmosféricas generadas por los vehículos del transporte público en el área urbana de este estado andino. Para ello las emisiones fueron estimadas considerando los Modelos Matemáticos desarrollados por el IPCC y la AEMA, así como los factores de emisión propuestos por la EPA, UNEP y OMS. Obteniéndose que el monóxido de carbono es el poluente que se emite en mayor proporción con cantidades que oscilan entre 53 y 82% del total de contaminantes estimados, seguido por óxidos de nitrógeno con valores entre 2 y 27%, hidrocarburos entre 1 y 16% y material particulado con valores máximos de 2%. Adicionalmente, se determinó que los buses representan la categoría vehicular más importante en términos de emisión de poluentes, seguido por carros por puesto y microbuses. El análisis de las rutas evaluadas arrojo que los sectores más afectados son Mérida, El Vigía, Santa Cruz de Mora, Mesa Bolívar y Tovar. Palabras clave: Contaminación atmosférica, emisiones,estimación, fuentes

móviles.



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ESTUDIO DE LA RECUPERACIÓN DE LIGNINA DESDE LICOR NEGRO

EMPLEANDO DIFERENTES CONDICIONES QUÍMICAS DE PRECIPITACIÓN

(Study of recovery of lignin from black liquor using different chemical precipitation conditions)

Nacarid Delgado,*1Gerson Chávez, 1Yarel Villasmil,1 Alba González,1Irán

Parra,1,2Milangel Luzardo,1Bélgica Bravo,1Nelson Márquez1 1Laboratorio de Petroquímica y Surfactantes, Departamento de Química, Facultad

de Ciencias, Universidad del Zulia. 2Departamento de Química, Facultad de Agronomía, Universidad del Zulia.

*[email protected]

RESUMEN La lignina es uno de los biopolímeros más abundantes en las plantas y junto con la celulosa y la hemicelulosa conforma la pared celular de las mismas en una disposición regulada a nivel nanoestructural, dando como resultado redes de lignina-hidratos de carbono. El licor negro derivado de procesos de pulpeo alcalinos, estácompuesto principalmente por hidróxido de sodio sin reaccionar,materia orgánica en forma de lignina y celulosa en forma de micropartículas yaceites provenientes de la hemicelulosa y aceites vegetales y algunascargas orgánicas como azufre y carbonatos.La lignina puede ser aislada del material lignocelulósico mediante una variedad de métodos que implican diferentes procesos mecánicos y/o químicos. Estos métodos se pueden agrupar en dos vías principales. El primer grupo incluye métodos en los que se libera la celulosa y hemicelulosa mediante solubilización, dejando la lignina como residuo insoluble; mientras que el segundo grupo incluye métodos que implican la disolución de la lignina, dejando como residuos insolubles la celulosa y la hemicelulosa, seguido de la recuperación de lignina a partir de la fase líquida. En esta investigación se realizó un diseño para la optimización de las condiciones químicas de precipitación de lignina para ser aislada del licor negro, variando la naturaleza del ácido (HCl, H2SO4, CH3COOH, HCOOH, H3PO4) y sales ácidas (NH4Cl, CH3COONH4, y (NH4)2SO4), a diferentes concentraciones, temperatura de reacción y pH final de la precipitación, así como el efecto de algunos solventes orgánicos para la purificación. El estudio se realizó con licor negro que presentaron ligninas (> 10 %m/m) de baja y alta masa molar y distintos índices de acidez. Se discuten las ventajas y desventajas de cada método así como el análisis estadístico de significancia para obtener las condiciones óptimas de eficiencia y rendimiento de obtención de la lignina desde el licor negro. Palabras clave: Lignina, licor negro, precipitación, recuperación.

mailto:*[email protected]

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PLAN PARA LA INTEGRACIÓN DE UN TENSOR DE CORREAS PARA

BALANCINES DE LA UNIDAD DE EXPLOTACIÓN “TIERRA ESTE PESADO”, ACTIVOS EN BACHAQUERO, ESTADO ZULIA

Carlos Fula1, José Araujo1 y Yonder Querales2

1 Programa de Ciencias Económicas y Sociales, 2 Programa de Ingeniería, Universidad del Zulia, Núcleo Costa Oriental del Lago.

[email protected] RESUMEN

Esta investigación tiene el objetivo de proponer un plan para la integración de un tensor de correas para los balancines que conforman la unidad de explotación “tierra este pesado”, activos en Bachaquero, estado Zulia. La misma se aborda bajo una metodología descriptiva, con un diseño de campo, utilizando la entrevista como técnica de recolección de información. Los resultados arrojan que en la unidad de explotación existe un gran número de correas rotas, flojas y desacopladas debido a que el balancín carece de un tensor de correas con rodillo. Se llegan a las conclusiones de que es necesario realizar dicho plan para el ahorro de costos en correas, disminuir la paralización de los balancines y aumentar la producción de dichas unidades. Palabras clave:plan, balancín, tensor de correa, unidad de explotación.


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PLACA ELECTRÓNICAPARA ELCONTROLDEMANIOBRAS DEESCALERAS

ELECTROMECÁNICAS

Carlos Pacheco,Jorvich García y Nancy Boscán

Instituto Universitario de Tecnología ReadicUnir.Escuela de Electrónica.Trabajo Especial de Grado.Maracaibo, Venezuela

[email protected] RESUMEN El objetivo general de este proyecto será el de diseñar una placa electrónica que controle las maniobras que efectúa una escalera electromecánica con el fin de minimizar costos a las empresas quienes las poseen tal el caso de las empresas públicas como el metro de Maracaibo que las usan para el traslado de usuarios con movilidad reducida y cuando este componente se daña hay que esperar varios meses para que reemplazarlo ya que en el mercado venezolano no se fabrican. El mismo está basado en autores Schindler y Otis (1995) en relación a los equipos electromecánicos, empresas de reparación de equipos de elevación y transporte como Schindler y Aveca así como de autores de microcontroladores como Palacios, Remiro y López (2005). El proyecto está considerado como factible dentro de la clasificación de la institución. Para lograr entender los términos utilizados en nuestra investigación, en el primer momentos de plantea la teoría correspondiente a la tecnología, acerca del control de las escaleras electromecánicas, la evolución de estos sistemas de acuerdo a las necesidades del hombre, y, finalmente, los beneficios que estos sistemas brindan. El segundo momento se describe el diseño y construcción de la placa electrónica, incluyendo detalles de su funcionamiento y componentes electrónicos. En los siguientes se detallará los costos del diseño planteado para el proyecto, y las conclusiones finales.

Palabras clave: Placa,Control y EscalerasElectromecánicas.


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ASPERSOR ELECTRONICO PARA

ELRIEGOAUTOMÁTIZADOPORCONTROLDEHUMEDADEN CULTIVOS AGRÍCOLAS

Leiny Cassiani, Lorenzo Gutiérrez y Agusnell Delfin

Instituto Universitario de tecnología READIC- UNIR.Escuela de Electrónica. Maracaibo-Venezuela [email protected]

RESUMEN

El objetivo general de este proyecto es implementar un control de un aspersor para elriego decultivos agrícolas, para locual serealizará un prototipoquesimule el riego, mediante una maqueta, la cual el estado del suelo se podrá observar; si este está húmedo o no, entre otras cosas. Este sistema es de gran beneficio, pues para mantener los cultivos, si este fuese aplicado a una ovarias localidades; recibirán la cantidad de agua necesaria de forma automática. Dicho proyecto está basado en la modalidad de proyecto factible, en cuanto a la técnica de recolección de datos se utilizara la revisión documental. Como resultado se obtuvo un sistema que controlo efectivamente un aspersor de riego simulado a través de un diodo emisor de luz LED el cual encendía en la medida de las lecturas tomadas por el sensor de humedad de suelo, concluyendo que el sistema de riego es ideal para todo tipo de cultivos agrícolas. Palabra clave: Aspersor, RiegoAutomatizado y cultivo.


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PANEL LED DE INTENSIDAD AJUSTABLE PARALA ILUMINACIÓNENUNA

CINEMATOGRAFÍA

José Vásquez, Kendry González, Jorvich García y Nancy Boscán Instituto UniversitariodeTecnologíaReadicUnir.Escuela de Electrónica.Trabajo

Especialde Grado.Maracaibo- Venezuela [email protected]

RESUMEN

Actualmente presentamos fallas eléctricas por los embates del fenómeno del niño en el país, sean llamado a todos los habitantes a un ahorro de energía eléctrica, debido a este motivo proponemos una forma de sustituir y emplear una manera de ahorrar la energía eléctrica usando Led para la grabación eso tomas de fotografías en sus distintas áreas de uso por lo que la Tecnología Led ha sido empleado en la actualidad por ser un elemento de bajo consumo de energía y excelente iluminación. El propósito de este proyecto fue el de crear un Panel Led de intensidad ajustable para la Iluminación en una Cinematografía Debido a que en las tomas de películas y de fotografía se utilizan distintos tipos de iluminación, mediante reflectores de alto consumo eléctrico y una sola intensidad de luz, se establece a sustituirlo con un panel led debido a que esté nos da una mejor resolución de imagen y se podría ajustar a la luz que se necesité al momento del rodamiento de video o toma de fotos.

Palabras clave: Panel, Led,Iluminación y Cinematografía.


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DESARROLLO DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO DE MEDICIÓN Y

REGISTRO DE VARIABLES METEOROLÓGICAS PARA LA DETERMINACIÓN DEL POTENCIAL EÓLICO EN VENEZUELA

(Development of an automated measuring system and registration of variable weather for determining the wind potential in Venezuela)

Jhusting Trompetero

Facultad Experimental de Ciencias, Universidad del Zulia, Maracaibo-Venezuela. [email protected]

RESUMEN Esta investigación fue dirigida al desarrollo de un sistema automatizado de medición de la velocidad y dirección del viento. El sistema fue utilizado en dos emplazamientos para la medición de la velocidad del viento, y en un emplazamiento para la medición de la dirección del viento. Con la data obtenida se determinó la función densidad de probabilidad de Weibull de la velocidad del viento en los periodos que fueron realizadas las mediciones. También se determinó la dirección predominante del viento en uno de los emplazamientos los cuales son representados a través de una rosa de Vientos de dieciséis direcciones. Para el cálculo de los parámetros de Weibull se utilizó el método de los momentos. Se realizaron pruebas para determinar la eficiencia del sistema para la lectura de señales eléctricas de frecuencia y voltaje provenientes de los sensores, para ello se enviaron una serie de señales controladas las cuales fueron leídas por el sistema. El dispositivo fue desarrollado con un micro-controlador ATMEGA2560, el cual fue programado a través de la plataforma Arduino. Los resultados obtenidos indican que este dispositivo es viable para realizar mediciones meteorológicas, y representa una alternativa para el rescate de las estaciones meteorológicas en Venezuela. Palabras clave: Determinación del potencial eólico, probabilidad de Weibull,

velocidad y dirección del viento.


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1 INTRODUCCIÓN

En la actualidad Venezuela en búsqueda de incrementar su capacidad instalada para la generación eléctrica ha tomado un gran interés en el uso de sistemas de generación eólica, sin embargo, el uso de estas tecnologías de generación requiere de un amplio conocimiento de la tendencia promedio de la velocidad y dirección del viento en zonas donde hay alguna evidencia de que se puede aprovechar este recurso, donde las estaciones meteorológicas juegan un papel fundamental en el proceso de recolección de la data de medición. Miranda y Saldaña (2006). Por su parte la red de estaciones meteorológica venezolana ha sido instalada entre la década de los cincuenta y sesenta en cooperación con la Organización Meteorológica Mundial (OMM) y proyectos nacionales e internacionales, más su calidad de servicio ha venido en decaimiento debido a la falta del factor económico necesario para realizar el mantenimiento adecuado a las mismas. Rodríguez et al. (2006) Esta investigación tiene como objetivo el desarrollo de un sistema automatizado de medición de variables meteorológicas SMR-VM para la determinación del potencial eólico en un emplazamiento seleccionado, en especial la velocidad y dirección del Viento. 2 ESTIMACION DEL RECURSO EÓLICO 2.1 Recolección de datos Se debe tener en cuenta que para determinar el periodo en el cual se realizaran las mediciones en el área, la duración de dicho periodo depende del tipo de proyecto que se desea desarrollar. En el caso de tratarse de la elaboración de un mapa eólico se requiere de una data de medición mínimo de diez años, mientras que si se trata de evaluaciones preliminares del recurso eólico se deben realizar mediciones de la velocidad del viento durante un periodo mínimo de un año.Faiella y Gesino (2011). Cuando se considera la instalación de un parque eólico, el parámetro más importante es la velocidad del viento, ya que la potencia contenida en el viento tiene una dependencia al cubo de la velocidad del viento, por lo que pequeños cambios de la velocidad del viento puede provocar importantes cambios en el rendimiento de un parque eólico. Es por ello que información detallada y confiable, acerca de cuan tan fuerte y desde que dirección sopla el viento, y en qué momento lo hace, es de vital importancia para cualquier prospectiva en el desarrollo de aplicaciones desde la potencia del viento. González (2010).

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2.2 Modelación estadística del viento

La velocidad del viento cambia continuamente y por eso para obtener estimaciones significativas a largo plazo se utilizan métodos estadísticos. La función densidad de probabilidad de Weibull ha sido ampliamente utilizada en el campo de la ingeniería para describir las variaciones de la velocidad del viento la ecuación 1 describe el modelo, Ortiz (2007).

[1]

Se trata de una distribución de dos parámetros en la que “c” y “k” son los parámetros de escala y el parámetro de forma, respectivamente, que indican como de ventoso él viento. Se tiene que el momento enésimo de la función de Weibull puede escribirse en la forma de:

[2]

Donde la velocidad del viento es el caso particular del primer momento n=1 de la función de Weibull la cual se escribe de la siguiente forma:

[3]

Donde la varianza puede obtenerse con la ecuación 4.

[4]

Mediante la aplicación de las ecuaciones 3 y 4 se obtiene la ecuación 5 la cual puede ser resuelta mediante métodos numéricos computacionales para determinar el factor de forma de la distribución de Weibull.

[5]

Y de la ecuación 3 obtenemos el factor de escala “c” de la función de Weibull mediante la ecuación 6.

[6]

3 METODOLOGÍA El desarrollo del SMR-VM está compuesto por dos elementos esenciales, el hardware el cual corresponde al conjunto de elementos físicos que componen el SMR-VM, y el software el cual corresponde al conjunto de programas y algoritmos que son responsables del correcto funcionamiento del hardware.

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El SMR-VM utiliza como base operativa una placa Arduino Mega 2560 R3, así como un conjunto de componentes electrónicos responsables del acondicionamiento de señales analógicas y digitales provenientes de los sensores de velocidad y dirección del viento. Para el diseño y desarrollo de los acondicionadores de señales se utilizó el software PROTEUS con el cual se optimizo su diseño en función de los componentes disponibles en el mercado nacional. Para verificar la correcta lectura de las señales digitales por parte del SMR-VM, se comparó la lectura de la velocidad del viento registrada por un monitor CATEYE VELO 8 el cual es el monitor de viento proporcionado por el fabricante del anemómetro VORTEX modelo MARGNETIC MOUNT con respecto a la lectura registrada por el SMR-VM ante la misma señal de estímulo, la cual consiste en el envío de una señal de onda cuadrada de frecuencia variable entre 0-100 Hz. Por su parte para comprobar la lectura de las señales analógicas por parte del SMR-VM, se envió una señal de voltaje variable de 0.5-4.5VDC la cual fue monitoreada en forma simultánea por el SMR-VM y un multímetro digital UNIT-T UT33. Para las mediciones de la velocidad y dirección del viento se utilizaron un anemómetro de copas marca VORTEX modelo MAGNETIC MOUNT el cual envía una respuesta eléctrica digital en forma de pulsos, y un sensor YOUNG 05103VM-42 el cual es un anemómetro del tipo hélice con veleta incorporada, el cual proporciona una respuesta eléctrica de 0-5 VDC para el rango de velocidades de viento entre 0-100 m/s y de 0-360º. Los datos obtenidos en el proceso de medición fueron almacenados en una memoria micro-SD, en bloque, y separados por tabulaciones, donde el formato utilizado puede ser ajustado al requerido por el usuario final del SMR-VM. Para el desarrollo del software se utiliza el entorno de desarrollo integrado IDE Arduino, donde se toma en consideración la ficha técnica de los sensores utilizados para diseñar el software necesario para decodificar cada uno de los dispositivos o sensores que se requieran conectar al SMR-VM. 4 RESULTADOS El SMR-VM es un dispositivo el cual se encarga de la lectura de las señales eléctricas las cuales son enviadas por un conjunto de sensores los cuales permiten la medición de variables determinadas, así como realizar el registro de la información en medios de almacenamiento, con una autonomía variable para el

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almacenamiento de la información, la cual dependerá principalmente del formato utilizado. El SMR-VM tiene una autonomía de 150 millones de datos con el siguiente formato: (DD/MM/YYYY;HH:MM:SS;xxxx.yy;)

El formato corresponde a la fecha y hora completa y un dato con cuatro cifras enteras y dos decimales, los cuales son separados por punto y coma. Las pruebas realizadas al SMR-VM para la lectura de señales digitales fueron mediante el envío de señales de onda cuadrada de frecuencia variable, donde se pudo comprobar la eficiencia del equipo en la lectura de señales de 0-100Hz donde el equipo no tiene perdida de información, por su parte, se extendió el estudio a frecuencias superiores a los 100 Hz, más no se contó con el equipo apropiado para medir la frecuencia de salida del simulador de onda cuadrada, ya que el simulador pierde eficiencia a medida que se incrementa la frecuencia. A pesar de esto, las pruebas realizadas permitieron determinar que el SMR-VM tiene una capacidad de detección hasta de cincuenta mil pulsos por segundo, mostrando repetitividad en los resultados, y para frecuencias superiores a los 50 KHz el SMR-VM colapsa y no puede realizar ningún tipo de medida. Las pruebas realizadas en la lectura de señales analógicas demuestran una pérdida de 20 mV con respecto a la señal recibida, donde este comportamiento es lineal en el rango estudiado de 0.5-4.5 VDC. Por lo que se debe incorporar en el software del SMR-VM las correcciones que correspondan para la lectura de dispositivos que ofrezcan una respuesta analógica. 4.1 Resultados de la primera etapa de pruebas

La primera etapa de mediciones fue realizada en zona residencial, específicamente en el sector El Danto, municipio Lagunillas, Estado Zulia, en donde se utilizó un anemómetro VORTEX para la medición de la velocidad del viento. Las mediciones fueron realizadas ente el 15 septiembre y 15 diciembre del año 2013.

En la tabla 1 se puede visualizar la velocidad del viento y desviación estándar de la velocidad del viento medidos por el SMR-VM con un anemómetro VORTEX en cinco intervalos horarios.

Tabla 1 Velocidades promedios y desviación Estándar medidos por el SMR-VM usando un anemómetro VORTEX para diferentes horarios.

Intervalos 00-24 00-06 06-12 12-18 18-24

Velocidad Promedio del Viento (m/s) 1.50 0.87 1.52 2.52 1.31

Desviación Estándar (m/s) 1.47 0.96 1.22 1.79 1.37

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Con los datos de la tabla 1 correspondientes al intervalo horario completo se obtienen los parámetros de la función densidad de probabilidad de Weibull de velocidades de viento mediante la aplicación del método de lo momentos, con lo que se obtiene los parámetros de forma k= 1.020 y de escala c=1.51 m/s.

Figura 1 Función densidad de probabilidad de Weibull de Velocidades del viento periodo septiembre-diciembre 2013, emplazamiento El Danto, anemómetro VORTEX, primera etapa de

prueba del SMR-VM.

4.2 Resultados de medición Segunda etapa de pruebas La segunda etapa de mediciones fue realizada en las instalaciones del ICLAM ubicada en el Municipio Maracaibo, Estado Zulia, en el mes de Julio 2015. Para ello se utilizó un anemómetro VORTEX para la medición de la velocidad del viento, y el sensor YOUNG 05103VM-42 para la medición de la velocidad y dirección del viento. En la tabla 2 se puede visualizar la velocidad del viento y desviación estándar de la velocidad del viento medidos por el SMR-VM con un anemómetro VORTEX en

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cinco intervalos horarios, mientras que en la tabla 3 se pueden visualizar los resultados obtenidos por el sensor YOUNG 0513VM-42. Los datos obtenidos por el SMR-VM utilizando los sensores VORTEX y YOUNG fueron recolectados en forma simultánea bajo las mismas condiciones temporales y espaciales, con el eje de cada anemómetro a la misma altura.

Tabla 2 Velocidades promedios y desviación Estándar medidos por el SMR-VM usando un anemómetro VORTEX para diferentes horarios, segunda etapa

Intervalos 00-24 00-06 06-12 12-18 18-24



Tabla 3 Velocidades promedios y desviación Estándar medidos por el SMR-VM usando un anemómetro YOUNG 05103VM-42 para diferentes horarios, segunda etapa

Intervalos 00-24 00-06 06-12 12-18 18-24



En la tabla 4 se pueden visualizar los parámetros de forma y de escala de la función densidad de probabilidad de Weibull obtenidos con el uso de los dos tipos de anemómetros utilizados.

Tabla 4 Factores de forma y escala obtenidos en las mediciones con anemómetros VORTEX y YOUNG 05103VM-42, segunda etapa

Anemómetro VORTEX

Anemómetro YOUNG 05103VM-42

Factorde Forma k Factorde escala c Factor de Forma k Factor de escala c

2.7628 5.2809 2.8578 5.3097

En la figura 2 se pueden visualizar la función densidad de probabilidad de Weibull de la velocidad del viento obtenidas en la segunda etapa de pruebas con los sensores VORTEX y YOUNG.

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Figura 2 Función densidad de probabilidad de Weibull de Velocidades del viento Julio 2015, emplazamiento ICLAM, anemómetro VORTEX y YOUNG segunda etapa de prueba del SMR-VM.

En la figura 3 se puede visualizar la rosa de vientos obtenida durante la segunda etapa de mediciones realizadas por el SMR-VM con el sensor YOUNG 05103VM-42.

Figura 3. Rosa de los vientos julio 2015, segunda etapa de pruebas del SMR-VM, emplazamiento ICLAM.

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5 CONCLUSIONES

El SMR-VM es un dispositivo el cual muestra una gran eficiencia en la medición, interpretación de las señales producidas por sensores de medición y el registro de datos, para cualquier tipo de sensor meteorológico con una respuesta digital en forma de pulsos en frecuencias menores de 50 KHz, y para aquellos dispositivos que ofrezcan una respuesta analógica de voltaje en corriente continua. Por su parte, el SMR-VM representa una excelente alternativa para el rescate y la puesta en funcionamiento de sensores de medición meteorológicos que se encuentran fuera de servicio, que obedezcan al comportamiento descrito. La recolección de data mediante el uso del SMR-VM brinda una gran ventaja a la hora de trabajar con los datos, ya que no se requiere de software adicional para la conversión de datos a información útil, y la información es almacenada en una memoria del tipo micro-SD, por lo que se descarta dificultades de acceso a la información por uso de software desactualizados. 6 REFERENCIAS

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EVALUACIÓN DE LA SOSTENIBILIDAD TÉCNICA Y AMBIENTAL EN SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA EN ZONAS RURALES

(Evaluation of technical and environmentalsustainability in water supplysystems in rural areas)

Andrea Pulido y Cleomary Oliveros

Departamento de Ingeniería Ambiental. Universidad Nacional Experimental del Táchira (UNET). San Cristóbal, Venezuela

[email protected]

RESUMEN

Los sistemas rurales de abastecimiento de agua potable generalmente producen el recurso para las localidades alejadas del casco urbano, donde no se tiene acceso a los sistemas urbanos o, para disminuir la demanda en los grandes sistemas. Se ha señalado que la principal problemática referente a los acueductos rurales es el desconocimiento del estado de la calidad del agua que se produce en el sistema. Se sabe que en Venezuela no se ha establecido una metodología estandarizad oficialpara evaluación de sistemas de abastecimiento.Es por esto que se requiere proponer herramientas para suvaloración, haciendo énfasis en los parámetros técnicos y ambientales.Se elaboró un instrumento de recolección de información denominado “Ficha de Inspección en Campo” tomando como base listas de verificación y formularios elaborados en otras investigaciones. El instrumento resultantecontiene un total de 49 ítems que involucran cada uno de los indicadores requeridos para la evaluación de la sostenibilidad técnica y ambiental de los acueductos rurales. Tales ítems están distribuidos en la fichade la siguiente manera: 28 preguntas de tipo cerrado con opciones múltiples para seleccionar la respuesta más adecuada al acueducto evaluado, ocho ítems que comprenden la medición de las dimensiones de diferentes elementos estructurales, seis interrogantes sobre los materiales de construcción de las unidades de tratamiento, cinco de tipo inventario donde se contabilizan las posibles fuentes de contaminación y se indica si las aguas residuales generadas por dichas actividades son descargadas libremente o a la red cloacal del área de estudio. Finalmente existen dos preguntas que requieren de un conocimiento técnico mínimo relacionadas con la medición de caudales y la medición del tiempo de contacto inherente al proceso de desinfección. El instrumento planteado se considera aplicable para diversidad de sistemas rurales de abastecimiento y de fácil manejo como herramienta de recolección de datos. Palabras clave: sistemas rurales de abastecimiento, sostenibilidad técnica,

sostenibilidad ambiental.


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INTRODUCCIÓN

Los sistemas de abastecimiento de agua potable en zonas rurales, conocidos también como acueductos rurales o comunitarios, usualmente son construidos para abastecer a comunidades fuera del casco urbano, donde los sistemas habituales no son de fácil acceso o, también, surgen para disminuir la demanda en los grandes sistemas. La construcción, manejo y mantenimiento de estos acueductos la mayoría de las veces recae sobre la comunidad usuaria del sistema. Es por esta razón y por la falta de conocimiento que se tiene referente a la potabilización de las aguas que se podría señalar que la principal problemática referente a estas fuentes de abastecimiento es el desconocimiento del estado de la calidad del agua que se produce en el sistema. Además, se presume que muchos aspectos técnicos no fueron evaluados en el momento de la proyección de estos acueductos, lo que trae como consecuencia las innumerables fallas que se presentan en el servicio que brindan a los usuarios. El Banco Interamericano de Desarrollo (BID, 2012), establece que el nivel de servicio en una fuente de abastecimiento se refiere a las características propias del servicio que el usuario recibe, dentro de las cuales se incluye la calidad del agua, la cantidad (volumen suministrado), la continuidad (duración de la prestación), el acceso (población abastecida) y la satisfacción del usuario con el servicio recibido. A este conjunto de aspectos se les reconoce como calidad del servicio. El Centro Internacional de Agua y Saneamiento(IRC, 2003) aborda cinco dimensiones de sostenibilidad en los sistemas de abastecimiento de agua potable estableciendo que la sostenibilidad técnica es aquella que aborda todos los aspectos de funcionamiento seguro y correcto de la tecnología del sistema, además de un suministro suficiente y con una calidad de agua aceptable. Este factor incluye un buen diseño técnico, inherente directamente en la construcción y operación, mano de obra de primera calidad y materiales adecuados para el fin establecido. Por otro lado, la sostenibilidad ambiental enmarca todos los elementos relacionados a las múltiples amenazas a las que están expuestos los sistemas de abastecimiento, principalmente por focos de contaminación provocados por la inadecuada disposición de los residuos sólidos y el tratamiento deficiente de las aguas residuales, de origen doméstico y comercial. Cadavid (2008) establece la interacción con el territorio como un parámetro de sostenibilidad para acueductos donde se maneja la relación hombre-recursos naturales y que, en el caso específico de las cuencas que surten a las comunidades, se hace necesario un

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manejo racional del recurso, para evitar contaminación de las fuentes y asegurar compatibilidad entre el uso del suelo y el uso del agua. Se sabe queVenezuela cuenta con normativas inherentes a la temática del agua, su aprovechamiento, los servicios de agua potable y saneamiento, la calidad del agua potable y la clasificación de las mismas. En tal sentido, la Ley de Prestación de los Servicios de Agua Potable y Saneamiento (2001) principalmente regula los aspectos administrativos de la gestión de los servicios, sin embargo omite parámetros para la valoración de indicadores técnicos y ambientales. También se tienen las normas sanitarias de calidad del agua potable (1998) que establece los límites de parámetros físico-químicos y microbiológicos que el agua de consumo debe cumplir y sugiere la evaluación, a través de muestreos sistemáticos, como mecanismo de control de las fuentes de abastecimiento. A pesar de los grandes avances que se han hecho a nivel mundial, principalmente por la Organización Mundial de la Salud (OMS), y el amplio marco legal que tiene Venezuela en lo referente al sector agua, no se ha establecido una metodología oficial y estándar, aplicada a nivel nacional, para evaluación de sistemas de abastecimiento. Aunado a esto, principalmente en las zonas rurales, se ha omitido el monitoreo de parámetros establecidos en la legislación, lo que deja, en muchas oportunidades, a la deriva la seguridad sanitaria de las poblaciones. Los acueductos rurales constituyen un elemento clave en el abastecimiento de agua potable en diferentes regiones de Venezuelaque,sin embargo, no han sido adecuados para brindar el mejor servicio a las poblaciones que abastecen; razón por la cual, surge la necesidad de proponer herramientas para su evaluación, haciendo énfasis en los parámetros técnicos y ambientales para conocer su estado actual y luego, proponer soluciones. Esta investigación estuvo dirigida a la proponer un instrumento útil para evaluar la sostenibilidad técnica y ambiental de los sistemas de abastecimiento en zonas rurales. METODOLOGÍA 1. Revisión documental yselección de los indicadores a evaluar

Durante esta etapa se realizó un análisis documental exhaustivo para establecer los diferentes indicadores que refierena sostenibilidad técnica y sostenibilidad ambiental de los sistemas rurales de abastecimiento. Se construyó una matriz para fraccionar las dimensiones en sub-dimensiones, indicadores y sub-

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indicadores y así ubicar en el instrumento a utilizar un ítem o preguntaa través del cual puede valorarse cada indicador o sub-indicador. 2. Diseño de la “Ficha de Inspección en Campo”

Se elaboró un instrumento de recolección de información denominado “Ficha de Inspección en Campo” tomando como base listas de verificación y formularios elaborados en otras investigaciones como el caso del “cuestionario para evaluar riesgos” empleado por la Comisión Nacional del Agua (2007) en México, la “ficha de inspección sanitaria” de la Red de Agua y Saneamiento de Honduras (2009) y el instrumento del IRC (2011). Esta herramienta permite obtener datos para valorar la sostenibilidad técnica y ambiental de los sistemas de abastecimiento en zonas rurales. 3. Validación de instrumento por expertos

El instrumento fue validado a través del juicio de expertos, tomando en cuenta aspectos como claridad en redacción, inducción a la respuesta, lenguaje adecuado y congruencia según un formato ajustado del establecido por Corral (2009). RESULTADOS Indicadores para la evaluación dela sostenibilidad técnica y ambiental

Las tablas1 y 2 presentan los listados de indicadores paralas dos perspectivas de sostenibilidad que se analizarona través de la revisión documental.

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TABLA 1.Indicadores de sostenibilidad técnica de sistemas de abastecimiento

rurales Dimensión Sub-Dimensiones Indicadores Sub-Indicadores Ítem

Sostenibilidad técnica

Fuente natural de abastecimiento

Tipo de fuente 1

Protección de la fuente Presencia de cercado 2

Características organolépticas desfavorables

Presencia de color

3 Turbidez visible

Percepción de olores

Obra de captación

Tipo de obra 4

Dimensiones 5

Materiales 6

Estado de infraestructura 7

Caudal captado 8

Unidad de desbaste

Dimensiones 9

Materiales 10


Línea de aducción

Tipo de línea 12

Material 13

Diámetro 14

Longitud 15

Estado de línea 16

Accesorios Funcionamiento 17

Desarenador

Dimensiones 18

Materiales 19


Unidad de desinfección

Tipo de unidad 21

Desinfectante 22

Estimación de dosificación

23

Frecuencia 24

Tiempo de contacto 25

Línea de conducción

Tipo de línea 26

Material 27

Diámetro 28

Longitud 29

Estado de línea 30


Tanque de almacenamiento

Dimensiones 32

Materiales 33



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TABLA 2. Indicadores de sostenibilidad ambiental de sistemas de abastecimiento rurales

Dimensión Sub-Dimensiones Indicadores Sub-Indicadores Ítem

Sostenibilidad ambiental

Características del suelo

Topografía 36

Uso del suelo 37

Procesos erosivos 38

Cobertura vegetal 39

Amenazas naturales

Presencia de taludes desprotegidos

40

Actividad sísmica Presencia de fallas geológicas

41

Inundaciones % zona inundable 42

Actividades antropogénicas en el área

Públicas

Tipo

43 N° de establecimientos

Descargas

Industriales

Tipo


Descargas

Comerciales

Tipo


Descargas

Agrícolas

Tipo


Descargas

Pecuarias

Tipo


Descargas

Asentamientos en el área

Saneamiento Presencia de red de aguas servidas

48

Tratamiento de efluentes

Presencia de tratamiento

49

Ficha de Inspección en Campo El instrumento resultante tiene similitudes a lo que se conoce como lista de verificación ya que el llenado de los datos se hace en el sitio de estudio y por la persona que aplica el instrumento; sin embargo, se considera una herramienta de recolección de datos más compleja y que toma en cuenta interrogantes de diversas tipologías.Contiene un total de 49 ítems que involucran a cada uno de los

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indicadores que se mostraron en las tablas 1 y 2, los cuales permiten la obtención de datos para la evaluación de la sostenibilidad técnica y ambiental de los sistemas de abastecimiento rurales. La Ficha de Inspección en Campo consta de 28 preguntas de tipo cerrado con opciones múltiples para la selección de la respuesta más adecuada al acueducto evaluado, ocho ítems que comprenden la medición de las dimensiones de diferentes elementos estructurales de los sistemas, seis interrogantes que vislumbran los materiales de construcción de las unidades de tratamiento, cinco de tipo inventario donde se contabilizan las posibles fuentes de contaminación de los acueductos y se indica si las aguas residuales generadas por dichas actividades son descargadas libremente o si se hace a la red cloacal del área de estudio. Finalmente se tienen dos preguntas que requieren de un conocimiento técnico mínimo para la obtención de los datos, ya que se trata de la medición de caudales, la cual se sugiere a través de un aforo volumétrico, y la medición del tiempo de contacto inherente al proceso de desinfección, el cual puede medirse en campo o resolverse mediante una entrevista con el operario del sistema. Las figuras 1 y 2 muestrandos de las páginas del instrumento donde se observan los tipos de preguntas que se tienen en toda la ficha. Conclusiones

La “Ficha de Inspección de Campo” como instrumentoplanteado para la recolección de datosin situse considera adaptablea la diversidad de sistemas rurales de abastecimiento y de fácil manejo para el fin que fue diseñada. Comprende los indicadores más relevantes para la evaluación de la sostenibilidad técnica y ambiental en acueductos rurales. Para la sostenibilidad técnica se analizaron siete sub-dimensiones que se establecen como los principales elementos del diseño de un sistema de abastecimiento. Estas son: fuente de abastecimiento, obra de captación, unidad de desbaste, línea de aducción, desarenador, unidad de desinfección, línea de conducción y tanque de almacenamiento. Donde las dimensiones, estado de la infraestructura, materiales, funcionamiento de los accesorios que poseen y otros parámetros específicos permiten valorar la variable técnica de un acueducto. Por otro lado, la sostenibilidad ambiental comprende cuatro sub-dimensiones características del suelo, amenazas naturales, actividades antropogénicas y asentamientos en el área de estudio. Los indicadores inherentes a estos elementos están directamente relacionados con los focos de contaminación y la amenaza ante eventualidades naturales.

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FIGURA 1.Página 2 de la Ficha de Inspección de Campo.

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FIGURA 2. Página 5 de la Ficha de Inspección de Campo.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Banco Interamericano de Desarrollo (2012). Gobernanza y sostenibilidad de los sistemas de agua potable y saneamiento rurales en Colombia. [Documento en línea]. Recuperado de: http://publications.iadb.org/[Consulta 2016, Abril 21] Cadavid, N. (2008). Criterios de sostenibilidad para acueductos comunitarios. Caso, periferia urbana del municipio de Envigado. (Tesis de maestría). Universidad Nacional de Colombia. Comisión Nacional del Agua. (2007). Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento. Seguridad en Acueductos. [Documento en línea] Recuperado de: ftp://ftp.cna.gob.mx/Mapas/libros%20pdf%202007/Seguridad%20en% 20Acueductos.pdf [Consulta 2016, Abril 22] Corral, Y. (2009). Validez y confiabilidad de los instrumentos de investigación para la recolección de datos. Revista Ciencias de la Educación, 19 (33): 228-247. International Water and Sanitation Centre (IRC) (2003). Sustainability Planning and Monitoring in Community Water Supply and Sanitation. [Documento en línea] Recuperado de: http://ec.europa.eu/echo/files/evaluation/watsan2005/annex_files/WB/WB1%20-%20Sustainability%20planning%20and%20monitoring.pdf [Consulta 2016, Abril 21] International Water and Sanitation Centre (IRC) (2011). Triple S: Service deliveryindicators and monitoring to improvesustainability of rural watersupplies. [Documento en línea] Recuperado de:http://www.ircwash.org/sites/default/ files/084-201502triple-s_bn02defweb_0.pdf[Consulta 2015, Abril 22] Ley Orgánica para la Prestación de los Servicios de Agua Potable y Saneamiento (Gaceta Oficial Ordinaria de la República Bolivariana de Venezuela número 5568). (2001, Diciembre 31) Normas Sanitarias de Calidad del Agua Potable. (Gaceta oficial Extraordinaria de la República de Venezuela número 36395). (1998, Febrero 13). Red de Agua y Saneamiento de Honduras (2009). Guía para la implementación de Planes de Seguridad de Agua en el Sector Rural de Honduras. [Documento en línea]. Recuperado de:http://www.bvsde.paho.org/CD-GDWQ/Casos EstudiosPSA/guiaPSAHonduras.pdf [Consulta 2016, Abril 22]

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http://www.bvsde.paho.org/CD-GDWQ/Casos%20EstudiosPSA/guiaPSAHonduras.pdf

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APLICACIÓN WEB PARA LA COORDINACIÓN DE OPERACIONES EN

EMPRESAS DE ASEO Y AMBIENTE URBANO

Gabriel Bastidas 1, Lirwin Arias1, Osmel Inciarte1, Alonso Huerta1

1 Instituto Universitario de Tecnología de Maracaibo, Programa Nacional de Formación en Informática,

[email protected], [email protected],

[email protected],[email protected]

RESUMEN

Este proyecto tiene como finalidad el desarrollo de una aplicación web como apoyo a empresas de Ambiente y aseo urbano, brindándoles una coordinación de operaciones en algunas de las actividades más importantes que se ejecutan en la organización. Dicho sistema apoyará la labor de los empleados manteniendo un control eficiente del flujo de información y el desarrollo del trabajo entre los distintos departamentos en su institución, donde se podrá gerenciar a través de los diferentes módulos de la aplicación que ofrecerán una amplia gama de soluciones, y en la que los usuarios podrán acceder desde cualquier lugar y en cualquier dispositivo con acceso a internet. De igual manera el sistema contará con diferentes tipos de módulos de acceso donde registrarán las operaciones ejecutadas durante la jornada laboral, controlando así de forma más específica cada movimiento realizado; con el fin obtener un desempeño organizacional y laboral más eficiente y eficaz. Dentro de la aplicación se podrá controlar la nómina de los empleados, organización de rutas de aseo, compra de productos, pago de proveedores, estadísticas de operabilidad, auditoria y seguridad, entre otros. Para el desarrollo de este proyecto se implementó la metodología XP de Kent Beck, desarrollada en IV Fases. Para la codificación del software se utilizó el lenguaje de programación PHP, conjuntamente con el gestor de base de datos MySql; asimismo, para la maquetación y el diseño de la interface se utilizó Css3, HTML además de Jquery y Ajax. Palabras clave: Aplicación web, Gestión Operativa, Desarrollo Tecnológico,

Coordinación de Operaciones.





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INTRODUCCIÓN

La continua evolución de la tecnología informática y el creciente interés de la Administración por alcanzar un desempeño más efectivo, han incrementado el uso de sistemas automatizados como mecanismos para enfrentar la competitividad de manera más eficiente. El manejo de la información, a través de la implantación de sistemas automáticos viene permitiendo a las organizaciones, el dominio de gran cantidad de datos en forma centralizada y en línea. Tales razones explican la gran demanda y variedad de software o programas informáticos que están dando respuesta a necesidades particulares, en cuanto a la agilización y tramitación de datos que, debidamente interpretados puedan ser útiles para extraer conclusiones.

En la actualidad, se hace uso de las herramientas tecnológicas con el fin de

mejorar los servicios, reducir gastos administrativos y operacionales además de llevar a cabo un mejor control. La automatización sobre el de coordinar las operaciones, simplifica, estabiliza y racionaliza la estructura de la misma. Los sistemas de control en el área administrativa son imprescindibles en toda institución, ya que permiten monitorear el cumplimiento del trabajo de los empleados para el avance eficiente de la empresa.El objetivo de este proyecto es automatizar y coordinar las diferentes operaciones en empresas de Ambiente y Aseo Urbano. PROPÓSITOS DE ESTUDIO OBJETIVO GENERAL

Desarrollar una Aplicación Web para la Coordinación de Operaciones en

Empresas de Ambiente y Aseo Urbano. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Diagnosticar el proceso en la Coordinación de Operaciones Empresas de Ambiente y Aseo Urbano.

Establecer los requerimientos funcionales y no funcionales para el diseño de la aplicación web para la Coordinación de Operaciones enEmpresas de Ambiente y Aseo Urbano.

Diseñar una aplicación web en base a los requerimientos establecidos, para la Coordinación de Operaciones enEmpresas de Ambiente y Aseo Urbano.

Implementar las políticas de seguridad basada en roles en el sistema.

Construir una aplicación web en base al diseño, para la Coordinación de Operaciones enEmpresas de Ambiente y Aseo Urbano.

Verificar el correcto funcionamiento de la aplicación web mediante pruebas.

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DESCRIPCIÓN DEL DESARROLLO DEL PROYECTO

a. Memoria Descriptiva

Partiendo de observaciones y la toma de información en una problemática que atañe a todas las ciudades en materia de aseo urbano se evidencio que las empresas de Ambiente y Aseo Urbano adscritas a entes gubernamentales, que existenfallas en cuanto procedimientos ineficientes y carencia de sistemas automatizados que faciliten la coordinación de operaciones en los diferentes sectores que comprenden las instalaciones de este tipo de organismosque a traído una serie de eventos desfavorables para la efectividad de sus operaciones.El objetivo consiste en ofrecer una propuesta de un sistema automatizado para la coordinación de operaciones para la empresas de Ambiente y Aseo Urbano; es por esto, que se inició una recolección de datos mediante técnicas e instrumentos para diagnosticar el problema, adquiriendo todos los detalles precisos y así lograr establecer los requerimientos funcionales y no funcionales necesarios para la aplicación. Luego de obtenida la información se procede a la ejecución del diseño de la aplicación web, aplicando en ella las pruebas requeridas para constatar el buen funcionamiento de la misma. Cabe destacar que para la creación de este proyecto se utilizó la metodología de Programación Extrema (XP) de Kent Beck y Cynthia Andrés (2004).

b. Descripción de las actividades realizadas

En función de la metodología seleccionada se explicará el proceso que se

desarrolló durante la elaboración del proyecto, el cual se realizó en base a una planificación estructurada conjuntamente con los objetivos específicos; donde la fase I corresponde al objetivo de Diagnosticar el proceso en la Coordinación de Operaciones Empresas de Ambiente y Aseo Urbano.

Para la ejecución de esta fase, que tiene por nombre planificación se

implementaron algunas técnicas de recolección de datos donde en primer lugar se aplicó la observación directa. La base para la realización de lo expuesto anteriormente se ejecutó en un Instituto Público Municipal de Ambiente y Aseo Urbano como empresa piloto para la aplicación del Sistema de Coordinación de Operaciones.

Se pudo apreciar la misión y visión del organismo, el propósito que tiene la

entidad pública municipal; infraestructura tecnológica, Desarrollo de las actividades, entre otros. Para tomar nota de esta información se utilizó el instrumento de guía de observación directa, que se llenó manualmente en la institución.

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Luego de implementar esta primera parte de la fase I, fue empleada la entrevista, como lo especifica la metodología seleccionada. Para la elaboración de esta entrevista fue seleccionado el método de las nueve cajas, las cuales consiste en realizar una serie de preguntas, entre ellas; abiertas, de control y de confirmación, permitiendo que los entrevistados dieran a conocer sus opiniones, dudas e inquietudes en la que reafirman necesaria la implementación de la aplicación web.

En el mismo orden de ideas, se abordó el segundo objetivo del presente

proyecto, para dar por culminado la fase I relacionado con la planificación del proyecto en base a la metodología, el cual es, Establecer los requerimientos funcionales y no funcionales para el diseño de la aplicación web para la Coordinación de Operaciones en Empresas de Ambiente y Aseo Urbano. Para lograr ejecutar este objetivo fue necesaria la creación de las historias de usuario, donde se permitió al personal de la institución el llenado del formato, dando a conocer los requerimientos funcionales e identificarlos y organizarlos según los requerimientos que ellos solicitan para la elaboración de la aplicación web.

Por otra parte, se dio inicio a las evaluaciones de las historias usuario para

establecer la lista de actividades del producto. Se logró obtener de forma detallada la organización en la que se va a ejecutar el proyecto planteado, estableciendo los requerimientos básicos, funcionales y no funcionales, determinando las prioridades, identificando los actores del proyecto, obteniendo las restricciones, riesgos y los patrones de requerimientos; para así poder obtener el estimado de los tiempos de desarrollo que durará el proceso.

La siguiente tarea fue definir los actores del proyecto, identificándolos

según la complejidad que tienen con el sistema. Al mismo tiempo, para identificarlos, en las reuniones con el cliente se le preguntó sobre quienes creía él que serían los mismos, y además se hizo una evaluación a las historias de usuarios conjunta a las nueve cajas para confirmar su información. Se definieron once (11) actores, todos del tipo complejo (3), cada actor cumple una función diferente en cada área, es decir; estos actores se les asignan permisos en el sistema según sea su cargo dentro de la empresa, para que cumpla con sus responsabilidades.

En este sentido, una vez creados los actores, el grupo de investigación

prosiguió a plasmar las restricciones y riesgos que pueda presentar el sistema de información. Las entrevistas y las historias de usuario encaminaron de manera positiva a localizar dichos factores. En el mismo orden de ideas, los autores de la presente investigación también determinaron aquellos posibles riesgos que la aplicación web pueda presentar al momento de su ejecución.

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En lo que respecta a la fase II vinculado al tercer objetivo del presente proyecto, el cual es Diseñar una aplicación web en base a los requerimientos establecidos, correspondiente al diseño de la metodología implementada; se dio inicio a la elaboración de los diagramas de caso de uso, y de actividades; como también se elaboró el diagrama de entidad relación. En ellos se describen la estructura básica de los usos que posee el sistema y las acciones que realizan los usuarios al momento de interactuar con él. Por otra parte, para generar estos diagramas se utilizó la herramienta de programación ArgoUML de acuerdo al autor Baar Thomas (2004).

El propósito principal de este objetivo fue crear un diseño simple y sencillo;

capaz de interpretarlo y comprenderlo lo más rápido posible para ahorrar tiempo en su elaboración, ya que esto a la larga costara menos esfuerzo al momento de desarrollar el sistema.

En este mismo contexto, se realizaron los patrones de requerimientos, que

se aplican a nivel de un requisito individual para guiar la caracterización de una única exigencia a la vez. Es decir; de un uso determinado, se creó un patrón de informe para ayudar a establecer los requisitos, ayudando a completar la especificación del requerimiento, la magnitud, consideraciones de desarrollo o de pruebas. Aquí mismo, se identificaron las variables (entradas) definiendo cada una de ellas, con qué uso va a estar relacionada y hasta el tamaño y tipo de dato destinado, especificaciones de ID, estructura de datos, cálculos y fórmulas (procesos), reportes, interfaz de usuario (salidas).

En este planteamiento se presentó el modelo conceptual del módulo de

seguridad desglosando los procesos del mismo y dando cumplimiento al cuarto objetivo de Implementar las Políticas de Seguridad basada en roles, en el que se muestra las acciones que efectúa el proceso de seguridad, la cual solo puede asignar los permisos el usuario auditor ya que este es el encargado de supervisar la manipulación del sistema y verificar su correcto funcionamiento.

En el diagrama de casos de uso del módulo de inventario, muestra las

acciones que pueden realizar cada uno de los usuarios del sistema. Estos son administrador de inventario, jefe de taller y encargado de compras. El usuario administrador, establecido en las historias de usuario, tiene acceso en su mayoría a todos los módulos, ya que goza de autorización para registrar, imprimir, generar reportes de los datos ingresados en los diferentes módulos; mientras que el jefe de taller solo puede consultar y realizar movimientos en cuantos a los productos que se encuentran en el taller para cumplir con su encargo de mantener activos los vehículos de recolección de basura.

Por otro lado, está el encargo de compras que cumple con la función de

realizar y registrar las compras de productos requeridos según el inventario

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realizado, este actor se encarga de registrar proveedores, anular, y generar reportes; de esta manera se llevara un mejor control en cuanto al suministro de esta mercancía, evitando irregularidades al momento de distribuir los artículos.

En el mismo orden de ideas, el diagrama del casos de uso del módulo de

nómina, se realizan los pagos correspondientes al personal, verifica la veracidad de la asistencia, y la justificación de las inasistencias; efectuando la amonestación correspondiente siempre lo establezca la ley, también tiene el control del pago de la cesta ticket, establecer los horarios para los empleados entre otros usos.

De igual forma se presenta el diagrama de caso de uso de Logística, en el

cual se desarrolla el proceso de asignación de rutas; en este módulo están autorizados 4 actores lo cuales cumplen diferentes tipos de función, el administrador tiene permiso para registrar zonas, sectores, rutas y verificar el trabajo de los demás usuarios; entre estos, está el jefe de patio que se encarga de llevar el control de los vehículos de recolección de basura, es decir; asignar rutas, autorizar salidas, asignar choferes, generar los reportes para rendir cuentas de su desempeño laboral; también se encarga conjuntamente con el jefe de rutas de generar toda la documentación de los vehículos activos y no activos.

En cambio, el jefe de rutas se encarga de registrar y reportar las novedades

ocurridas durante la jornada laboral de los empleados, a diferencia del jefe de taller que es el que revisa los vehículos y manifiesta las fallas de los mismos, plantea soluciones y autoriza el traslado del vehículo.

Por último, se presenta al diagrama de caso de uso del módulo de auditoría

y seguridad, este cumple con la función de crear los usuarios para poder acceder al sistema, define los cargos y otorga los permisos previamente establecidos por el administrador de talento humano. Cabe destacar que este es el único usuario que tiene acceso a todo el módulo, ya que es el encargado de realizar auditoria al sistema completo para verificar su funcionamiento y la seguridad del mismo.

Al mismo tiempo, desempaquetadas las historias de usuario y definidos los

diagramas de casos de uso, se creó los diagramas de entidad relación; donde refleja las tablas que ejecuta sus funciones plasmadas en el diseño conceptual. El elemento fundamental del modelo son las entidades, definidas como contenedores de elementos de datos, y sus relaciones definidas como las conexiones semánticas entre entidades. Las entidades son organizadas de manera jerárquica y sus relaciones pueden restringirse por medio de la cardinalidad.

Por otro lado, resultó necesario la realización de los diagramas de

actividades, el cual se consideró como casos especiales de un diagrama de estados en el que casi todos los estados son de acción, debido a que (identifican

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una acción que se ejecuta al estar en él) y casi todas las transiciones evolucionan al término de dicha acción (ejecutada en el estado anterior).

Una vez explicado los diagramas antes expuestos, se procedió al diseño de

la interfaz y la estructuración gráfica, para dar cumplimiento al tercer objetivo del presente proyecto de investigación; abordando aspectos como: colores, distribución del espacio, tipografía; todo esto con el fin de presentar al usuario una interfaz amigable y fácil de usar, además de ser muy ligera para ingresar a los distintos módulos que presenta.

Para la maquetación y diseño de la interface se utilizó la Css3, HTML5,

Jquery y Ajax, además del Framework Boostrap, ya que esta permitió manipular diferentes técnicas, para lograr que sean atractivas a la vista, simples y funcionales.

Con respecto a la fase IV de la metodología, llamada construcción de

software y en función del cumplimiento del quinto objetivo, el cual es Construir una aplicación web en base al diseño, para la Coordinación de Operaciones en Empresas de Ambiente y Aseo Urbano, se desarrollaron las actividades de programación mediante estándares que permitieron el desarrollo integral de la aplicación, satisfaciendo todas las necesidades de los usuarios que manipularan el sistema, realizando esto con el fin de dar efectividad a los requerimientos funcionales y no funcionales. Una vez realizado esto, se procedió con la optimización de código, haciendo una revisión exhaustiva a las líneas del programa para así eliminar procesos redundantes y lograr un mejor rendimiento y utilización de los recursos.

Para esta etapa fue empleado el IDE de desarrollo NetBeans donde se

utilizó el lenguaje de programación PHP según Cobo (2005), en conjunto con el manejador de base de datos MySQL según Thibaud (2006). En la herramienta PHP MyADMIN de acuerdo con Marc Delisle (2007); con lo que se alcanzó el desarrollo de la aplicación Web requerida por la institución, para llevar a cabo el control de la coordinación con eficiencia y eficacia.

En función del cumplimiento de la cuarta y última fase IV, vinculado al

objetivo de Verificar el correcto funcionamiento de la aplicación web mediante pruebas, se implementaron las siguientes estrategias de pruebas de software para comprobar la confiabilidad y seguridad, estas dan cumplimiento a las que son exigidas por la metodología aplicada ya que permiten verificar el correcto funcionamiento de la misma mediante pruebas de aceptación visual, funcionales, revisión de contenido y aceptación por parte del usuario; estas son:

El objetivo de la fase de pruebas de este programa es detectar todo posible

mal funcionamiento antes de que entre en producción. Para ello, las pruebas de

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unidad evalúan los componentes implementados como unidades individuales, ya que así se efectúan las pruebas de unidad que utiliza la técnica de pruebas de caja negra.

Por último, conociendo el funcionamiento interno del producto, se aplican

pruebas de integracion para asegurarse que “todas las piezas encajan”, en otras palabras, están integradas correctamente. Se basa en un examen cercano al detalle procedimental. Estas pruebas se aplicaron a todos los componentes de software desarrollados, comprobando así la exitosa integración de la aplicación. Además, se probaron los enlaces de las páginas, que no hubiesen enlaces rotos o vacios, ni enlaces que direccionarán hacia alguna página indebida. RESULTADOS

Las áreas de tecnologías de información, son claves para el fortalecimiento de nuevos cambios, que apunten a esquemas de organización del trabajo de forma no solo eficientes sino también menos costosas en la utilización de tiempo y recursos, para ello se requiere el desarrollo de aplicaciones informáticas dirigidas a absorber tanto el conocimiento como los procesos, mediante la creación de soluciones integradas, orientadas a facilitar tareas además de consolidar gestión.

Los trabajadores de las empresas de Ambiente y Aseo Urbano que tengan

o no, conocimientos básicos del uso y manejo de equipos de computación les será fácil adaptarse a esta herramienta. Las soluciones que ofrece esta aplicación simplificará la gestión de operaciones de los procesos en el control de nómina, inventario bien sea de productos, herramientas en talleres de los camiones de aseo urbano, así como también el control y gerencia de la logística de rutas. Al mismo tiempo, podrán adaptarse otro tipo de dispositivos finales en conjunto al sistema, por ejemplo; lectores infrarrojo para control de acceso mediante carnets o dispositivos biométricos, entre otros.

Asimismo, se mantendrá un mayor control de inventario para evitar

irregularidades de los productos que se encuentran allí, esto trae consigo una mayor confianza ya que todos los procesos serán automatizados y habrá un registro de cada movimiento de los empleados desde el puesto de vehículos para recolectar la basura hasta el área administrativa.

Por otra parte, los beneficios tecnológicos que aporta este proyecto son:

reducción de tiempo al momento de registrar la asistencia, la disminución del tiempo al momento de consultar algún documento físico, control de entrada y salida de artículos, control en la zona de los vehículos de para recoger la basura, así como también documentación de toda la información, contribuyendo con la campaña “Cero papel”.

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CONCLUSIONES

Al culminar el presente proyecto de investigación, se llegó a la conclusión, que existe la necesidad de desarrollar una aplicación web para las empresas de Ambiente y Aseo Urbano, con el fin de automatizar el proceso de coordinación de las operaciones y alcanzar así un mejor rendimiento, eficiencia, seguridad e integridad de los datos.

Posteriormente, para establecer los requerimientos funcionales y no funcionales para el diseño de la aplicación web, se emplearon las historias de usuario; donde el beneficiario dio a conocer en detalle las necesidades más resaltantes para la elaboración de la aplicación web. Luego de obtenidos todos estos datos, se procedió a desglosarlas e ir identificando cada detalle suministrado por el usuario.

Seguidamente el diseño se ejecutó con la creación del diseño simple de la

aplicación, en el que se elaboró los diagramas de casos de uso, entidad relación y de actividades; asimismo se crea la base de datos para dar cumplimiento a este objetivo. También se diseña la interface en función de los requerimientos funcionales y no funcionales establecidos anteriormente.

En el mismo orden de ideas se continuó con la construcción de la aplicación

web en base al diseño, el cual se efectuó mediante el desarrollo integral del código fuente, a través del lenguaje de programación PHP conjuntamente con las herramientas NetBeans, MyAdmin y el manejador de base de datos MySQL.

Para finalizar y dando cumplimiento al último objetivo de la metodología, se

realizaron las pruebas correspondientes para verificar su confiabilidad al sistema, desde el punto de vista funcional como visual, en las cuales se detectaron distintas fallas que fueron solventadas, utilizando una serie de pruebas que dieron a conocer estos errores y de esta manera se pudo conseguir una total aprobación de los usuarios para cumplir con las metas propuestas. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Baar Thomas (2004). UML. El Unified Modeling Language : Modelado de lenguajes y aplicaciones. Editorial Springer Science & Business Media. E.E.U.U. Cobo Ángel. (2005). PHP y MySQL: Tecnología para el desarrollo de aplicaciones web. Ediciones Díaz de Santos. España Kent Beck, Cynthia Andres (2004). Extreme Programming Explained: Embrace Change. Addison-Wesley Professional. E.E.U.U.

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Marc Delisle. (2007). Dominar phpMyAdmin para una administración efectiva de MySQL. Traducido por Navarro Maika Vicente. Publicacion Packt Publishing, Limited. Thibaud Cyril. (2006). MySQL 5: instalación, implementación, administración, programación. Ediciones ENI. España.

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SOFTWARE EDUCATIVO: UNA ALTERNATIVA TECNOLÓGICA PARA LA ENSEÑANZA DE LA CIENCIA

(Educational software: An alternative technology)

1Antonio Royero, 1Estefanía Mendoza,2Wilfredo Finol, 3Nohely Galban, y 1Herlys Álvarez

1Facultad de Ingeniería, Universidad del Zulia. Maracaibo, Venezuela. 2Facultad de Humanidades y Educación, Escuela de Educación. Departamento de

Biología. Universidad del Zulia. Maracaibo, Venezuela. 3Facultad de Medicina, Universidad del Zulia, Maracaibo, Venezuela.

[email protected]

RESUMEN

El uso de un software educativo ha sido de gran impacto en escuelas y universidades, generando cambios en la labor docente en la enseñanza de los contenidos científico de su disciplina. En este sentido, El objetivo de la investigación fue proponer el diseño de un software educativo para la enseñanza de la Física de la Educación Media General. La metodología fue de tipo descriptiva, donde se utilizó la técnica de la observación directa. Se plantearon las fases estructurales en el diseño del software, para recolectar los datos se elaboró una tabla descriptiva con cada uno de los atributos de las fases. Los datos se procesaron mediante el análisis en cadena. Se encontró que el software educativo para enseñar física debe presentar tres fases estructurales (Fase de diseño, fase de desarrollo y de uso), donde cada una de ellas presenta una articulación cónsona con los contenidos programáticos de la asignatura. Se concluye que el software educativo puede representar una alternativa tecnológica para la trasmisión de saberes integradores en la física, permitiendo incentivar el trabajo cooperativo y el deseo de aprender ciencias. Palabras clave: Software Educativo, enseñanza de la ciencia, alternativa tecnológica.


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INTRODUCCIÓN

La educación es la presentación sistemática de hechos, ideas habilidades, conocimientos y técnicas que se expone a los estudiantes y se refiere a la influencia ordenada, así como, voluntaria ejercida sobre una persona para formarle o desarrollarle nuevas capacidades de aprendizaje para la aplicación posterior de estos; de ahí que la acción ejercida por una generación adulta sobre una joven para transmitir y conservar su existencia colectiva.

Es un ingrediente fundamental en la vida del hombre y la sociedad, apareció

en la faz de la tierra desde que se crea la vida humana. Es la que da vida a la cultura, la que permite que el espíritu del hombre la asimile y la haga florecer, abriéndole múltiples caminos para su perfeccionamiento. Finol (2013) investigador de la Universidad del Zulia, autor de una ponencia acerca de problemáticas en la enseñanza de los estudiantes, expuso esta problemática como que el modelo de enseñanza era de tipo tradicional, donde los docentes carecen de herramientas para enseñar un tema en específico, lo cual crea cierta dificultad para la comunicación en el aula y la complejidad de la explicación por parte del profesor, lo cual conlleva a que los estudiantes no se interesen en la clase.

Sin embargo, esto procede a que se refleje en su rendimiento, en este

sentido la era tecnológica ha desarrollado una variedad de competencias para el ser humano, tal es el caso del software educativo, Marqués (2005), pionero de los software educativos, definió éste como programas didácticos creados con la finalidad específica de ser utilizado como medio para facilitar los procesos de enseñanza y aprendizaje, igualmente Rodríguez (1997), otro pionero del software educativo, se refirió a este “como una aplicación informática que soporta sobre un bien definido la estrategia pedagógica, apoya directamente el proceso de enseñanza-aprendizaje constituyendo un efectivo instrumento para el desarrollo educacional del hombre del próximo siglo”.

En el trabajo de investigación propuesto por los investigadores Quintero, Portillo, Luque y González (2005), realizado en la Universidad Rafael Belloso Chacín (URBE), cuyo título fue “Desarrollo de software educativo una propuesta metodológica” se propuso una metodología para el diseño de software en educación, la cual reúne tanto los elementos educativos como los de análisis y diseño de sistemas, integrando las etapas de realización de software con las teorías de aprendizaje.

En base a lo expuesto, el software educativo permite la interactividad con los estudiantes, retroalimentando y evaluando lo aprendido. Tiene ciertas características muy importantes, este tipo de software incide en el desarrollo de las habilidades a través de la ejercitación, permite simular procesos complejos, así como, reducir el tiempo que se dispone impartir en los medios computarizados,

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diversos trabajos que realiza el estudiando. Teniendo en cuenta todas estas características, se podría decir que el uso

del software educativo en el proceso de enseñanza-aprendizaje por parte del estudiante, es bastante importante ya que se puede dar la implementación de nuevos conocimientos, ejerciendo una interacción por parte del docente junto con el antónimo del instructor de una forma de que se pueda dejar la tradicionalidad de imponer la educación.

Por otra parte, se evidencia que cuando el estudiante opera directamente el

software educativo, es de vital importancia la presencia del instructor en línea y por parte del profesor, se manifiesta cuando él opera e interacciona directamente con el software de forma que el estudiante actúa como receptor del sistema de información.

Adicionalmente, Millán (2009) quien realizó un trabajo de investigación

acerca del software educativo en la UNEFA, afirma que el desarrollo del software educativo es limitado, ya que la falta de recursos restringe su uso y actualización. Dicho autor, propuso ante el Ministerio del Poder Popular para la Educación implementar software educativo en todos los ámbitos o sectores del ámbito educacional. Por lo anteriormente expuesto, queda de manera expresa, la relevancia práctica y social que tiene el diseño del Software Educativo y su implementación al permitirle tanto al docente como el estudiante, facilitar y mejorar sustancialmente el proceso de enseñanza-aprendizaje del conocimiento científico. Por lo que se plantean en esta investigación las siguientes interrogantes: ¿Cuáles son las ventajas que tendrían los estudiantes aplicando un software educativo? ¿Cómo se aplicaría este software educativo a cualquier tipo de investigación científica? En base a lo descrito anteriormente, los investigadores plantean lo siguiente: Objetivo general:

Diseñar un Software Educativopara la enseñanza del conocimiento científico. Objetivos específicos: 1- Identificar las fases estructurales para enseñar física.

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2- Caracterizar las fases estructurales del software educativo para enseñar. 3- Describir las ventajas del software educativo en la enseñanza de la física. Justificación de la investigación

El desarrollo tecnológico a nivel mundial, se ha descrito en países que han logrado un avance extraordinario, que podría ser aplicada en el ámbito educativo. Esto traería una serie de cambios estructurales en el ejercicio de la labor docente, teniendo un gran impacto en el sistema educativo venezolano, que se ha mantenido retrasado en la incorporación de las nuevas tecnologías como, por ejemplo, la multimedia en la educación media general, universidades etc.

Se puede decir que metodológicamente y prácticamente se caracteriza por

ser un elemento de apoyo al proceso de enseñanza aprendizaje y el software educativo como un elemento didáctico que diseña espacios y ambientes basados en los requerimientos cognitivos de los estudiantes. Lo anterior implica que en su realización debe tener en cuenta no solo aspectos técnicos sino también aspectos de aprendizaje, curriculares y de contenido específico, es decir de un maestro.

El maestro entonces, pasa de ser un transmisor de conocimiento, un

repetidor de información sumergido en una cotidianidad monótona en su práctica pedagógica, a ser un creador de materiales elaborados en plataformas informáticas, un diseñador de ambientes de aprendizaje, por lo tanto, a centrar su tarea pedagógica en la caracterización de las necesidades de sus alumnos y en la implementación de soluciones apoyado en las tecnologías de la información.

Entre estos aspectos se pueden mencionar ayudar al docente a contar con

una herramienta que le proporcionará una nueva forma de interacción con sus estudiantes más allá de la tradicional, presentar los contenidos secuencialmente de acuerdo a los niveles de avance en el aprendizaje, el alumno contará con una herramienta básica para futuras investigaciones y por supuesto, el estudiante tendrá a su alcance un contenido explicativo e interpretativo de diversidad de temas, y podrá revisar de forma continua o las veces y el tiempo que estime necesario, se aplicará de forma práctica la creación de un software educativo para implementar los conocimientos de la física dejando lo tradicional para traer lo innovador.

Por lo anteriormente expuesto, queda de manera expresa, la relevancia

práctica y social que tiene el diseño del Software Educativo y su implementación al permitirle tanto al docente como el estudiante, facilitar y mejorar sustancialmente el proceso de enseñanza-aprendizaje del conocimiento científico.

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METODOLOGÍA

La presente investigación Es descriptiva, donde se diseñó un software educativo para el área de ciencias, específicamente para la asignatura física de 4to año de educación media general se utilizó la observación directa como técnica. La investigación se sistematiza de la siguiente manera:

1. Se identificaron las fases estructurales del diseño de un software educativo, siendo la primera: la fase de diseño (Se agregaron ilustraciones, contenidos teóricos, actividades experimentales, juegos) Fase de Desarrollo (Contrastar teorías, Formular y responder preguntas, solución de ejercicios) Fase de uso (Trabajo en equipo, Sugerencias del docente, prueba de errores y recomendaciones)

2. Se utilizó la plataforma JClic para el montaje de las fases estructurales del software educativo

3. Se describieron en una tablalas fases de aplicación en fase al trabajo de aula y se llegó a una fase operacional.

4. Se realizó un análisis en cadena .

DISCUSIONES

TABLA N1: Estructura y atributos de un software educativo para enseñar física (Royero, Finol, Mendoza, Galban, Álvarez)

Fases Estructurales Elementos

Atributos

Fase de diseño

Ilustraciones Son coherentes al fenómeno a explicar tienen relación al tema, son extraídas de libros o de la web

Contenidos Teóricos

Se consideraron conceptos tales como: Introducción a la física, magnitudes físicas y Movimiento Rectilíneo Uniforme, representa el eje integrador de toda la fundamentación del programa de física de 4to año

Actividad Experimental, Juegos

Son aquellas en las que el estudiante interactúa con el software y aprende de manera versátil por otra parte los juegos hacen que los estudiantes aprendan de una manera más divertida.

Fase de desarrollo

Contrastar teorías Se intenta rectificar teorías de la física como lo son el Movimiento rectilíneo uniforme, leyes de newton, entre otros.

Formular y responder preguntas

Se crean preguntas acerca del tema,donde se busca una respuesta inmediata positiva o negativa (concepciones) del estudiante para luego ser explicadas más adelante

Solución de ejercicios Se formulan ejercicios que tengan relación a la temática y así poder rectificar las teorías.

Fase de uso

Trabajo en equipo

Se utiliza el trabajo en equipo como técnica para un aprendizaje más certero y que tenga un impacto mayor en el estudiante; Los estudiantes construyen andamiajes para la aprehensión de los contenidos.

Sugerencias del docente El docente experto en el área ofrece sus sugerencias a los programadores para agregarlos en versiones futuras

Prueba de errores y Recomendaciones

Se miden los errores de la versión preliminar y se dan recomendaciones para próximas versiones.

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De acuerdo con la fase estructural de diseño se tiene que los elementos que la caracterizan son: Ilustraciones, coherentes al fenómeno las cuales se proyectan en el software educativo con la finalidad de centrar a los estudiantes en los temas, asimismo se tiene también los contenidos teóricos como un eje guía para orientar de la asignatura física a demás se tienen las actividades experimentales que dejan experimentar a los docentes con el software y por supuesto a los estudiantes, cabe acotar que en los juegos se busca una manera más divertida y funcional para que los estudiantes se centren en la temática de la asignatura de física y sea un método de enseñanza más significativo.

Por otra parte, en la fase estructural del desarrollo se tiene que los elementos que la caracterizan son: Contrastar teorías donde se intentan rectificar teorías de la física que han sido fundamentadas anteriormente por físicos asimismo tenemos el elemento de Formular y responder preguntas donde se buscan las respuestas a estas preguntas acerca de la temática e incentivan al estudiante a investigar algo más que lo que se daría en la clase de acuerdo a lo hablado anteriormente se llega a un 3er elemento llamado solución de ejercicios donde mediante una forma práctica buscamos rectificar de una forma sistemática lo que son las teorías tocadas anteriormente en la temática de la asignatura de física.

En cuanto a la fase estructural del uso se tiene que los elementos que la caracterizan son: El trabajo en equipo donde se construyen andamiajes para la aprehensión de contenidos es decir una concentración de los conocimientos captados por los estudiantes y así poder discutir entre estudiantes. Por otra parte, en el elemento llamado Sugerencias del docente, donde el docente da las pros y contras del software educativo, hace críticas constructivas a cerca del mismo en efecto en el elemento de Prueba de errores se ven los errores de la primera versión del software y se dan recomendaciones para ser agregadas en las próximas versiones. Estas fases concuerdan con lo expuesto por Quintero, Portillo, Luque y González (2005).

¿Poseen ventajas un software educativo?

Según Especialistas, Villegas (2011) - Facilita la enseñanza individualizada, ya que el estudiante se inhibe de

preguntar o de repetir varias veces la misma lección y aumenta la motivación y el gusto por aprender se puede decir que reduce el tiempo de aprendizaje ya que cada estudiante va a su ritmo e incrementa la retención por la combinación de imágenes y gráficos.

Según los investigadores - Entre las ventajas que se pueden nombrar decimos que favorece la

construcción de conocimientos y la reflexión por parte del lector, permite el

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acceso al conocimiento y la participación en las actividades. Incluye elementos para captar la atención de los estudiantes. Permite la participación e interacción y el desarrollo de nuevos aspectos a través de nuevos elementos.

- A nivel docente enriquece el campo de la pedagogía al incorporar la tecnología de punta que revoluciona los métodos de enseñanza-aprendizaje y constituyen una nueva, atractiva, dinámica y rica fuente de conocimientos. Se puede adaptar el software a las características y necesidades de su grupo.

CONCLUSIONES

Las conclusiones de los investigadores fueron:

- El software educativo presenta 3 fases estructurales los cuales son: fases de diseño, de desarrollo y de uso, las cuales cada una de ellas son articulantes entre sí para llevar a cabo los contenidos programáticos de la asignatura física y que además, cada una de ellas brinda una dirección al docente al momento de utilizarlo.

- Con respecto a las fases de diseño, se tiene que está estructurada por los siguientes elementos, constratar teorías, formular y responder preguntas, solución de ejercicios, cada una de estas actividades tienen como finalidad potenciar el trabajo previo de los estudiantes. En la siguiente fase de desarrollo, se tiene que está inmenso cierto tipo de trabajo que le permita al estudiante logre consolidar las actividades enviadas por el docente. En la última, fase de uso o fase de explicación, se puede obtener el aprendizaje efectivo entre los estudiantes añadiéndole así, el trabajo de equipos y diversos aspectos positivos dentro de las aulas de clase.

- Entre las ventajas que se pueden obtener de un software educativo para la

enseñanza en el área de física está, en transpolar el conocimiento científico que se maneja de manera teórico-tradicional a nuevos enfoques de enseñanzas u métodos, a su vez permite que el docente maneje las dinámicas de las clases de una forma más llamativa para que los estudiantes se puedan estimular al momento de aprender física, como otra ventaja, está que un software le permite al estudiante comprender con mayor facilidad los fenómenos que muchas veces los libros no suelen contextualizar, y que en el uso de este si se pueda lograr la contextualización con alguno de los objetivos de física.

Recomendaciones finales

- Al ministerio de educación preparar nuevas tecnologías de información y

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comunicación para ser utilizadas en escuelas de nivel media-general y así fomentar el uso de software y el diseño de los mismos.

- Realizar cursos para las personas interesadas en aprender las fases de aplicación de un software educativo.

A los profesores

- Fomentar a los estudiantes el amor hacia la investigación y hacia el diseño de software para la aplicación del mismo en las aulas de clases.

- Incentivar en festivales, en el área de informática el uso de las nuevas tecnologías, las T.I.C las tecnologías de información y telecomunicación, que participen en a nivel estadal en los proyectos de investigación

BIBLIOGRAFÍA Finol (2013), “las comunidades de aprendizaje. Una mirada desde la practica pedagógica”, Universidad del Zulia (LUZ) Marqués, P. (2005). El software educativo. Universidad autónoma de Barcelona. España.Disponible en: http://www.lmi.ub.es/te/any96/marques_software/

Millan, J. (2009). El software educativo y el aprendizaje colaborativo: ¿una combinación realmente efectiva?. Tesis de Maestría en Tecnología Educativa en la Universidad Nacional Experimental de la Fuerza Armada (UNEFA). Caracas-Venezuela.

Quintero, Portillo, Luque y González (2005). “Desarrollo de software educativo una propuesta metodológica”, Universidad Rafael Belloso Chacín (URBE). http://virtual.urbe.edu/artectexto/TEL/TEL-017/TEL-017-003/texto.pdf Rodríguez L. (1997). Programa de atención a las necesidades de aprendizaje de los docentes de educación de adultos. Trabajo de grado de Maestría. Universidad Rafael Urdaneta. Maracaibo

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BIODEGRADACIÓN DE POLIETILENO DE TEREFTALATO POR MICROORGANISMOS AISLADOS DE SITIOS DE DISPOSICIÓN FINAL DE

RESIDUOS SÓLIDOS, TÁCHIRA, VENEZUELA. (Biodegradation polyethylene terephthalate by microorganisms isolated from sites

of final disposal of solid waste, Tachira, Venezuela)

Jhonathan Gómez y Cleomary Oliveros

Departamento de Ingeniería Ambiental, Universidad Nacional Experimental del Táchira, San Cristóbal-Venezuela

[email protected]

RESUMEN

Los problemas de contaminación ambiental relacionados con la acumulación de residuos sólidos plásticos, son una de las principales preocupaciones a nivel mundial en la actualidad ya que estos materiales son difíciles de degradar debido a su alto grado de resistencia, ocasionando contaminación en diversos espacios. De igual manera se conoce que existen microorganismos que tienen la capacidad de degradar compuestos poliméricos, de allí que se propone determinar el efecto degradador de un grupo de microorganismos, extraídos de sitios de disposición final de residuos sólidos del estado Táchira, para ello se colocaron los aislados en contacto con láminas de polietileno de tereftalato en tubos de ensayo con un caldo MMM y se llevaron a incubación, finalizado este tiempo, se extrajeron las láminas para medir la pérdida de peso de estas. Adicionalmente, se observaron las características físicas de las láminas después de la incubación a través de observación directa y microscópica, arrojando como resultado de este proceso la pérdida de peso efectivas con resultados destacados en las cepas D (43,7 mg), seguida de E (1,1 mg) y luego C (0,8 mg), dos de las cuales (C y D) corresponden a bacterias del tipo bacilos Gram negativos. Adicionalmente fue posible apreciar cambios de opacidad en las láminas del polímero a simple vista y en las observaciones al microscopio se aprecian quiebres y zonas donde se estaría dando el desprendimiento de partes de la estructura, dando lugar a partículas microscópicas del material en suspensión en los tubos contenedores de los caldos de cultivo con las láminas de polietileno. De acuerdo con esto se evidencia que existen diversos microorganismos capaces de degradar PET utilizándolo como única fuente de carbono, siendo esta una alternativa tecnológica para lograr disminuir la gravedad del problema mundial que representa la acumulación de residuos sólidos

Palabras clave: polietileno de tereftalato, biodegradación, bacilos Gram negativos, residuos sólidos.


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INTRODUCCIÓN

En el mundo existe un alto grado de contaminación ocasionada en gran medida por los excesivos volúmenes de residuos que se generan a diario y que no reciben un tratamiento adecuado. Al momento de la recolección, en la mayoría de los países de América Latina, la basura queda conformada por materiales de composición variada que van desde residuos alimenticios, fibras, textiles, metales, plásticos, hasta elementos de gran tamaño como los escombros de las construcciones; dificultando de este modo su tratamiento y trayendo consigo la proliferación de vectores de enfermedades, disminución del tiempo de vida útil de los rellenos sanitarios y descenso de la calidad de vida de los pobladores (Sharon y Sharon, 2012; Roa, 2005).

Los problemas de contaminación ambiental relacionados con los polímeros sintéticos como los plásticos, son una de las principales preocupaciones en la actualidad ya que estos materiales son difíciles de degradar, por tanto ocasionan contaminación del aire, del agua y del suelo, de acuerdo con Sharon y Sharon (2012).

Es bien conocido que ciertos polímeros sintéticos han sido diseñados con la finalidad de resistir las acciones de la naturaleza es por esto que, de acuerdo con su composición, pueden tener mayor o menor resistencia, lo que ha traído consigo su permanencia en el medio ambiente debido a la resistencia para ser degradados, es por ello que dentro de las alternativas de tratamiento y control se ha considerado su reutilización y reciclaje, ya que los tratamientos de reducción a través de la incineración son aún más peligrosos, puesto que generan gases tóxicos como el monóxido de carbono (CO), dioxinas y liberación de metales pesados los cuales, si no se tiene control, pueden ocasionar graves problemas en el sistema respiratorio de las personas que los inhalen e inclusive la muerte (Sharon y Sharon, 2012; Arutchelvi et al., 2008).

Adicionalmente, se han desarrollado investigaciones que intentan mostrar la peligrosidad de los polímeros sintéticos, en especial los utilizados para el transporte de bebidas, como lo es el polietileno de tereftalato (PET), ya que este material puede ceder elementos, como los ftalatos, capaces de generar anomalías en el organismo luego de consumir los alimentos allí contenidos; sin embargo, aún no se ha comprobado esta teoría, que de ser cierta, conlleva eliminar de la lista de posibles tratamientos la reutilización de las botellas de PET para transportar otras bebidas, haciendo necesario buscar otras alternativas (Vega,2009).

En un intento por conservar el medio ambiente y reducir en gran medida los residuos, aproximadamente en la década de los 90, las empresas fabricantes de productos plásticos de consumo masivo se dieron a la tarea de crear elementos sintéticos de poca durabilidad en el ambiente, lo que dio pie a la producción de

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polímeros biodegradables utilizando almidón en la composición del plástico, logrando así que diversos microorganismos pudieran degradar dichos materiales. Asimismo, más tarde se conoció que existen microorganismos capaces de generar “biopolímeros”, incrementando de este modo las investigaciones en este campo lo que conlleva que estos elementos potencialmente peligrosos para el medio ambiente y, por ende, para los seres humanos, puedan ser reducidos por diversos factores hasta compuestos como CO2, agua, biomasa y cualquier otro de baja peligrosidad (Sharon y Sharon, 2012; Tokiwa et al., 2009).

De igual manera se conoce que existen microorganismos que tienen la capacidad de degradar compuestos poliméricos de allí que, considerando todo lo antes expuesto, se estableció como objetivo principal de este trabajo determinar el efecto degradatorio de un grupo de microorganismos, extraídos de sitios de disposición final (suelo y lixiviado) del estado Táchira, sobre polietileno de tereftalato, como medida para la reducción de materiales plásticos de manera natural.

METODOLOGÍA

Para determinar la capacidad degradadora de los microorganismos sobre el PET se aislaron cepas capaces de utilizarlo como única fuente de carbono, se colocaron los aislados en contacto con láminas de PET en tubos de ensayo con un caldo de medio mínimo mineral y se llevaron a incubación, finalizado este tiempo, se extrajeron las láminas para medir la pérdida de peso de estas. Adicionalmente, se observaron las características físicas de las láminas después de la incubación a través de observación directa y microscópica.

Medio de cultivo

El caldo de cultivo utilizado, propuesto por Gómez y Oliveros (2015), consiste en un medio sintético constituido por macro y micronutrientes esenciales para el crecimiento y desarrollo microbiano, pero sin fuente alguna de carbono adicional al que representaron las láminas de PET.

Preparación de láminas PET

A partir de botellas de PET signadas con el número uno (1) de acuerdo con la clasificación internacional, se recortaron láminas de 2x5 cm a las cuales se les retiró el residuo alimenticio que contenían por medio de lavado con agua; posteriormente se procedió a esterilizar la superficie de cada una sometiendolas a radiación UV durante 30 minutos antes de introducirlas en los tubos con el caldo de cultivo.

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Crecimiento microbiano En cada uno de los tubos de caldo se inoculó individualmente una cepa

microbiana aislada de un sitio de disposición final de residuos. El estudio se llevó a cabo empleando para ello ocho (8) cepas microbianas, entre las que se hallan bacilos Gram negativos, bacilos Gram positivos, levaduras y mohos. Cada una de las cepas fue inoculada por triplicado. Los tubos fueron llevados a incubación durante 15 días a 37ºC y 160 días a temperatura ambiente.

Efecto de los microorganismos sobre las láminas de PET

Como método para mostrar la capacidad de los microorganismos para degradar el PET (utilizarlo como fuente de carbono), cada una de láminas se pesó antes de introducirlas en los tubos con caldo de cultivo y, una vez culminado el tiempo de incubación, las mismas se extrajeron de los tubos, se les retiró cualquier material adherido a la superficie mediante lavados, primero con alcohol isopropílico y después con agua, luego se dejaron secar al aire y, finalmente, se sometieron nuevamente a radiación UV. El peso de cada lámina se determinó utilizando una balanza microanalítica.

Una vez obtenidos los datos de variación de peso se procedió a la observación de las láminas de forma directa, así como también utilizando una lupa estereoscópica y microscópicamente, utilizando para ello un microscopio óptico de campo claro Olympus CX21.

RESULTADOS

Durante el desarrollo de la investigación se logró observar la formación de una biopelícula sobre las láminas de PET (FIGURA 1), lo cual concuerda con lo expresado por Arutchelvi et al. (2008), quienes señalan que la degradación de los materiales plásticos se da por un conjunto de procesos físicos, químicos y biológicos, que inician con una degradación primaria, entendiendo ésta como cualquier tratamiento físico o químico al cual sea sometido el material como pretratamiento a la degradación biológica.

Dicha degradación previa permite la inserción de grupos hidrofílicos en la superficie del plástico, lo que facilita la fijación de los microorganismos por medio de exopolisacáridos o cualquier otro mecanismo de adherencia y la formación de su biopelícula para, seguidamente, dar paso al crecimiento poblacional microbiano a través de la utilización del plástico como fuente de carbono, la absorción de oxígeno, la evolución del dióxido de carbono y, finalmente, cambios en la estructura de la superficie del plástico.

En este trabajo para asegurar la esterilidad de las láminas utilizadas, las mismas fueron lavadas con jabón, para remover cualquier residuo alimenticio o de grasa de la superficie, se dejaron secar al aire y posteriormente se sometieron a

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radiación UV durante 30 minutos, lo que corresponde a la fase de pretratamiento descrita por Arutchelvi et al. (2008), para luego ser colocadas en contacto con el caldo de cultivo en los tubos correspondientes donde, tras las primeras 72 horas de incubación fue posible observar con claridad la acumulación de partículas en la superficie del PET (FIGURA 1).

FIGURA 1. Presencia de biopelícula en láminas de polietileno de tereftalato

Diferencia de peso de las láminas

De acuerdo con lo señalado en la metodología, se realizó la medición de los pesos de cada lámina antes y después del periodo de incubación (datos no mostrados) obteniéndose así la diferencia resultante del proceso degradatorio realizado por cada microorganismo.

Como se observa en la tabla a continuación, las cepas que aportaron la mayor pérdida de peso fueron la D (43,7 mg), seguida de E (1,1 mg) y luego C (0,8 mg), dos de las cuales (C y D) corresponden a bacterias del tipo bacilos Gram negativos. Es importante señalar que este tipo de bacterias ha sido asociado en diversas oportunidades con procesos de biodegradación de distintos materiales poliméricos, entre ellos los plásticos derivados del petróleo. Tal es el caso de la bacteria Ideonellasakaiensis, identificada en estudios recientes realizados por Yoshida et al. (2016) como un microorganismo capaz de utilizar el PET como fuente de carbono.

TABLA. Variación en el peso de láminas de polietileno de tereftalato, posterior proceso de degradación.

Cepas

Réplica A B C D E F G H

Diferencia de peso (mg)

1 -42,9 0,4 -9,5 0,5 0,4 0,6 0,7 0,6

2 0,5 0,5 0,8 0,5 -0,3 0,1 0,6 0,3

3 0,3 0,4 0,4 43,7 1,1 0,4 0,5 0,4

X* 0,40 0,43 0,60 14,90 0,75 0,37 0,60 0,43

*Los promedios aritméticos fueron calculados sin considerar los valores negativos.

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Los valores promedio obtenidos de las tres réplicas de láminas PET hacen hincapié en la utilidad de la cepa D como microorganismo potencialmente biodegradador de dicho contaminante, puesto que mostró una reducción promedio en el peso de la lámina, equivalente a 14,90 mg, superando enormemente a la cepa que le sigue, que fue la E con un promedio de 0,75 mg, lo que de nuevo demuestra la capacidad de los bacilos Gram negativos como importantes biodegradadores de ciertos materiales y residuos poliméricos como el PET.

Otro aspecto importante de resaltar es que algunas láminas muestran ganancia de peso, como las inoculadas con las cepas A (-42,9 mg) y C (-9,5 mg) y E (-0,3 mg), asociado a la posible retención de moléculas de agua y biopelículas contenidas en los surcos realizados por los microorganismos sobre la lámina de PET (FIGURA 2).

Cambios en el aspecto físico de las láminas y en los cultivos

A simple vista fue posible apreciar cambios de opacidad en las láminas de PET, en las observaciones microscópicas se evidencian quiebres y zonas donde se estaría dando el desprendimiento de partes de la estructura tal como se puede notar en la FIGURA 3, lo que corresponde al último paso mencionado por Arutchelvi et al. (2008), secundado por Yoshida et al. (2016).

FIGURA 2. Láminas de polietileno de tereftalato degradadas por acción microbiana.

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FIGURA 3. Desgaste y modificación de la estructura de las láminas de polietileno de tereftalato en contacto con las cepas microbianas, vistas al microscopio óptico

de campo claro, magnificación 100X.

Además del desgaste sobre las superficies de las láminas, se observó partículas microscópicas de PET en suspensión en los tubos contenedores de los caldos de cultivo con las láminas de polietileno así como también algunos microorganismos (FIGURA 4). Esto concuerda con lo señalado por Tokiwaet al. (2009) quienes expresan que durante el proceso de colonización del material a través de reacciones de hidrólisis, los microorganismos secretan una serie de enzimas que les permiten adherirse a este y a su vez causar el deterioro del polímero, generan estructuras de bajo peso molecular y finalmente son mineralizados a dióxido de carbono y agua.

Por su parte, Yoshida et al. (2016) reportaron que la bacteria

Ideonellasakaiensis es capaz de desintegrar el polietileno de tereftalato hasta sus componentes originales, es decir ácido tereftálico y etilenglicol; lo que permite inferir que los microorganismos utilizan distintas rutas metabólicas para desintegrar los materiales tóxicos en el ambiente.

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FIGURA 4. Trozos microscópicos de polietileno de tereftalato (PET) observados a

través de microscopía óptica.

CONCLUSIONES

De acuerdo con los resultados obtenidos se evidencia que existe variedad de cepas microbianas capaces de utilizar el polietileno de tereftalato como única fuente de carbono, demostrando un mayor potencial de acción la codificada con la letra D, correspondiente a un bacilo Gram negativo, seguida del bacilo Gram positivo, marcado con la letra E.

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La aplicabilidad de la biorremediación para el tratamiento de residuos sólidos plásticos, específicamente para el polietileno de tereftalato, representa una alternativa ecológica y viable para, al menos, disminuir la gravedad del problema mundial que representa la acumulación de residuos sólidos.

Los resultados obtenidos demuestran que debe fomentarse la continuación de este tipo de estudios y extenderlo a una amplia variedad de contaminantes poliméricos sintéticos muy difíciles de biodegradar, así como también estudiar los posibles resultados del trabajo combinado de distintos microorganismos. REFERENCIAS

Arutchelvi J., Sudhakar M., AmbikaArkatkar., Doble M., Bhaduri S., Uppara PV. (2008). Biodegradation of polyethylene and polypropylene.Indian J Biotechnol 7: 9-22. Gómez J. y Oliveros C. (2015). Propuesta de medio de cultivo para aislamiento de cepas capaces de degradar plástico. IV Congreso Venezolano, V Jornadas Nacionales de Investigación Estudiantil y I Exporedieluz “Dr. Clímaco Cano Ponce”. Maracaibo-Venezuela.

Roa J. (2005). Fundamentos Básicos de los Procesos Ambientales para Ingenieros. FEUNET. San Cristóbal, Venezuela. 332p.

Sharon C. y Sharon M. (2012). Studies on Biodegradation of Polyethylene terephthalate: A synthetic polymer. Journal of Microbiology and Biotechnology Research. 2(2): 248-257.

Tokiwa T., Calabia BP., Ugwu CU. yAiba S. (2009). Biodegradability of Plastics. Int. J. Mol. Sci. 10:3722-3742.

Vega Franco L. (2011). Ftalatos: ¿Son éstos duendes ocultos en PET nocivos para la salud? Cuento aún inconcluso. Revista Mexicana de Pediatría. 78(2): 53-55.

Yoshida S., Hiraga K., Takehana T., Taniguchi I., Yamaji H., Maeda Y., Toyohara K., Mijamoto K., Kimura Y. y Oda K. (2016). A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate) Science. 351(6278): 1196-1199.

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DISEÑO DE UN SISTEMA DE CALENTAMIENTO DE AGUA POR ENERGIA SOLAR TERMICA PARA EL COMEDOR DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL

EXPERIMENTAL DEL TACHIRA (UNET). (Design of a water heating system through thermic solarenergy for the dinningarea

of the Experimental National University of Táchira (UNET).

Kleiver Pimiento, Juan Zambrano

Departamento de Ingeniería Ambiental, Universidad Nacional Experimental del Táchira, Táchira - Venezuela.

[email protected]

RESUMEN La utilización de agua caliente en diversos procesos industriales y áreas, tanto domésticas como comerciales, ha hecho necesario el desarrollo de investigaciones sostenibles que logren mayor eficiencia y economía en los métodos para producirla. Actualmente, en el comedor de la Universidad Nacional del Táchira (UNET), la generación de agua caliente para las actividades de esterilización, conservación térmica de comida preparada, lavado de equipos y utensilios de cocina es realizada por calentadores industriales basados en combustión (de gas natural) y electricidad, que no solo generan emisiones gaseosas contaminantes (COx, NOx) sino también altos consumos eléctricos y fósiles. En esta propuesta se plantea el diseño de un colector solar de placa plana, fabricado con dos láminas metálicas con circuito interno estampado que, a diferencia del colector tradicional con tubos de cobre, traerá como beneficio una optimización debido al contacto permanente del fluido con la placa de calentamiento, proporcionando un agua de mejores características térmicas que contribuirá a reducir los consumos energéticos mencionados. Mediante análisis documentales y técnicas, tanto experimentales como comparativas descritas, se definen las bases necesarias para la medición, recolección y registro de los datos de información que constituirán el análisis físico, termodinámico y energético involucrado en el desarrollo de la propuesta. Palabras clave: colector solar, caloprotector, sistema de doble placa.


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INTRODUCCIÓN

El sol, al constituir la mayor fuente de luz, calor y energía limpia e inagotable del planeta, ha permitido el desarrollo de todas las formas de vida, pues gracias a su intensidad y basta disponibilidad proporciona las condiciones energéticas necesarias para que los procesos naturales como la fotosíntesis, la lluvia, el viento, las corrientes marinas y los ciclos biogeoquímicos sean posibles.

En los últimos años, el agotamiento de los recursos energéticos naturales

como el petróleo y el gas natural, aunado al efecto invernadero derivado de la quema de los mismos y la crisis de abastecimiento eléctrico a nivel mundial, ha llevado a considerar el uso de energías renovables, dentro de las cuales, la energía solar ha resultado ser la más atractiva de las posibilidades (Estrada y Arancibia, 2010).

Como consecuencia del calentamiento global y el carácter intensivo de la

energía empleada en los procesos industriales y domésticos, se ha incrementado la problemática de la crisis energética en países que dependen mayormente de las fuentes hidroeléctricas, como en el caso de Venezuela, ya que según Betancourt y Serrano ( 2014), la total dependencia hacia esta fuente está estimada en más de un 62%, del cual el 47,3% es exigido por el sector industrial y, como consecuencia de ser el país con el mayor consumo per cápita de electricidad en Latinoamérica, más del 24,3% y 14,7% es demandado por las áreas residenciales y comerciales, respectivamente.

Esto implica que el problema principal es la elevada demanda que, aunque

influye a lo largo de todo el año, principalmente es durante las épocas de sequía que estas terminan por sobrepasar las capacidades de abastecimiento eléctrico de las generadoras hidroeléctricas, incurriendo en los déficits que se han evidenciado por los constantes apagones y prolongados racionamientos del servicio de electricidad, que dificultan el funcionamiento de áreas comerciales, empresariales, institucionales, universitarias, y otras.

Actualmente el gran potencial de la energía solar le ha atribuido un papel

relevante en el sistema energético del futuro pues, en razón de su nulo efecto contaminante y alta capacidad renovable, se han desarrollado diferentes tecnologías basadas en la energía del sol para el logro de soluciones de mayor eficiencia, que han llevado ente otras cosas, a grandes avances en la tecnología de calentamiento de agua para minimizar demandas exorbitantes de electricidad y gas natural (Estrada y Arancibia, 2010).

Esencialmente estos sistemas de calentamiento están representados por

los colectores solares, entre los cuales los de placa plana son una alternativa para la reducción del consumo eléctrico y fósil implicado en los procesos de generación

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de agua caliente más comunes a nivel doméstico e industrial, esto a través de una superficie de absorción que permite la conversión de dicha energía solar en calor, su transmisión por conducción, y final extracción porun fluido capaz de transportar o ceder la energía calórica (caloportador) yque circula a través de tubos soldados o prensados a la superficie (Hurtado, 2009).

La manera más económica en la que es posible captar la radiación y

transferir la energía solar, es mediante la utilización de colectores no concentradores en los cuales, según Grijalva (2008), no se requiere seguimiento al sol, pues al ser totalmente fijos, la radiación solar no es concentrada en un punto determinado, pero como efecto adverso, estos sistemas pueden presentar pérdidas energéticas que imposibilitan, en la mayoría de los casos, obtener

incrementos de temperatura por sobre los 60⁰C. Según Marroquín (2008), actualmente los colectores de placa plana con

cubierta son las tecnologías más empleadas por su bajo costo-producción. Estos colectores constan de una serie de tubos de cobre por los que circula un fluido que se calienta al pasar por el panel de absorción, y además poseen una cubierta transparente de vidrio que aísla la superficie de absorción del medio ambiente, reduciendo las pérdidas por convección y, al estar unida a una caja aislada térmicamente (ya sea de metal, de madera, etc.), en conjunto reducen al mínimo las pérdidas por radiación, aprovechando el efecto invernadero generado.

Dadas las limitantes expresadas por ambos autores, evidentemente un

colector de placa plana que deba primero trasferir la energía calórica desde la placa a la pared del tubo, y luego de esta al fluido circulante no representa la opción más viable desde el punto de vista del logro de mayor eficiencia del proceso ya que, al haber una baja conductividad entre el tubo y la placa, se incurre en mayores tiempos de funcionamiento.

En este caso, se propone un colector solar fabricado con dos láminas

metálicas con circuito interno estampado que traiga como beneficio el contacto permanente del fluido con la placa de calentamiento.

Por lo tanto, la presente propuesta está dirigida hacia el diseño de un

sistema de calentamiento innovador, que involucra los principios básicos de un colector solar de placa plana, pero que permitirá una mejor eficiencia en comparación con un colector construido en la región, y así suplir de agua caliente al comedor de la Universidad Nacional Experimental del Táchira (UNET), reduciendotanto el consumo de gas natural como la demanda eléctrica exigida a las plantas de generación hidroeléctrica del país.

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DESARROLLO

En primer lugar, para dar validación a la innovación y justificar los principios de diseño a introducir en el proyecto, se realizará un análisis comparativo de la presente propuesta con el desempeño de un colector de placa plana convencional de tubos, específicamente el del colector solar dispuesto actualmente en el laboratorio de energías alternativas de la UNET, realizado por Urrea y Ramírez (2012) y titulado “Construcción de un Colector Solar para un Vivienda Multifamiliar”. De esta manera se podrá estimar cuantitativamente las diferencias operativas proporcionadas por ambas tecnologías y destacar la más apropiada para el logro del objetivo.

Seguidamente, de acuerdo con la naturaleza cuantitativa del proyecto así

como por sus exigencias, la metodología del mismo se fundamentará en manipulaciones experimentales directamente en el sitio, además de análisis documentales yde datos registrados para estructurar y diseñar la tecnología de acuerdo con las condiciones y necesidades reales del sitio.

Se estudiará, en primera instancia, el efecto de la incidencia de la radiación

solar sobre el tiempo cronológico y la superficie de captación, para así examinar los efectos que se producen sobre los rendimientos aportados en la solución del problema energético:

a.-Tiempocronológico: para obtener datos referentes a la intensidad de la

radiación solar (variable independiente) a lo largo de los días será necesario manipular el tiempo (variable dependiente).Este estudio se realizará en función de determinar cómo las condiciones específicas de temperatura y humedad del área de estudio podrían afectaran, positiva o negativamente, el rendimiento del sistema no solo durante la época de sequía, sino también durante la de precipitación (Guevara, 2004).

Estas mediciones serán realizadas como mínimo durante seis veces al día,

entre las 7am y 5pm, a lo largo de un primer mes coincidente con la época de sequía y otro mes coincidente con la época de precipitación.

En este punto, se hará uso de técnicas sistemáticas (instrumentos para la

recolección de la información) que constituyen la forma más adecuada para la toma y recolección de datos in situ. En este sentido, se hará uso del medidor de la “Estación de Control Climatológico WM 918”, con la que dispone el Laboratorio de Ingeniería Ambiental de la UNET. Así mismo se hará uso de formatos de registro adecuados para hacer constancia inmediata de las mediciones realizadas.

Los datos obtenidos de este estudio inicial serán complementados con

registros de incidencia de radiación solar disponibles en las tres estaciones

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meteorológicas ubicadas en el estado Táchira a saber, en los aeropuertos nacionales “Francisco García de Hevia” en La Fría y “Gral. Juan Vicente Gómez”, en San Antonio y el aeropuerto internacional “Mayor Buenaventura Vivas” en Santo Domingo, así como también en los estudios llevados a cabo por Posso, González, Guerra, y Gómez (2013) respecto a las estimaciones del potencial de energía solar en Venezuela. Esto se hará con el objetivo de poder analizar los diferentes panoramas y crear una tecnología precisa para el área en cuestión, pero que al mismo tiempo sea flexible como alternativa general para toda la región.

b.-Superficie de captación. Estudiar y controlar los efectos de la

manipulación de esta variable bajo la influencia de la energía solar permitirá, gracias a los resultados del estudio anterior, realizar el análisis termodinámico sobre el colector solar.

Para llevar a cabo esto se supondrán diferentes áreas superficial es de

captación solar incluida la del modelo de comparación, para examinar cuál de ellas proporcionará los mejores rendimientos bajo el criterio costo – beneficio. En este sentido, se aplicarán ecuaciones de balance energético y de masa para cada área superficial de prueba, así como también se tomaran en cuenta los fenómenos físicos presentes en cada componente del sistema para poder estimar en términos de la superficie de captación y sus propiedades, el aumento de temperatura que finalmente podrá adquirir el agua.

Cabe destacar que para la estimación de la energía producida por colector

solar se utilizará el modelo de eficiencia del colector establecido por el Instituto Ecuatoriano de Normalización (NTE INEN 2 507:2009), mediante la Ecuación 1, ya que predice fácilmente y de manera macroscópica el desempeño de estos dispositivos en diferentes niveles de radiación y temperatura ambiente:

Ecuación 1

Donde: ng = eficiencia del colector ṁ = flujo másico de fluido caloportador, en kg/s. Cp = calor especifico del fluido caloportador, en J/kg. °C. Tf, s= temperatura del fluido caloportador a la salida del colector, en °C. Tf, i = Temperatura del fluido caloportador que ingresa al colector, en °C. Ag = área de la superficie de captación, en m2. G = radiación solar, en W/ m2. T1, t2 = tiempo al principio y final de un periodo de ensayo, en horas.

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Así mismo, de acuerdo con Trier (2012), se estimarán los efectos del ángulo de incidencia de la radiación solar directa sobre el colector bajo un factor modificador dado por la siguiente expresión:

Ecuación 2

Donde: K = modificador de ángulo de incidencia Bo = constante adimensional usada en el factor modificador por efectos del

ángulode incidencia de la radiación solar directa.

= ángulo de incidencia entre los rayos solares directos y la normal a la superficie de colector solar plano de cara al sol (área de apertura), en °.

Finalmente, luego de conocer la cantidad unitaria de energía (por colector solar), se realizará una simulación basada en balances energéticos y de caudal, para predecir el desempeño del sistema ante la necesidad real de agua caliente en el comedor UNET, esto permitirá conocer el área necesaria de techo a cubrir con colectores solares.

En otro orden de ideas, aparte del sistema de dos placas mencionadas,

para conseguir un mayor recalentamiento con respecto al modelo realizado por Urrea y Ramírez (2012) y a otros similares, se propone la incorporación de un mecanismo de aislamiento basado en criterios teóricos de transferencia de calor de Cengel (2007), en concordancia con esto:

a.- Para evitar las pérdidas de conducción por contacto entre las placas

calientes y la superficie interna de la caja de confinamiento, no se usará ningún material aislante conocido como lo son la fibra de vidrio o la espuma rígida empleadas en otros colectores, sino que simplemente se dejará una primera capa de aire encerrada pues esta, al poseer una conductividad térmica muy por debajo de la ofrecida por casi todos los materiales aislantes, permitirá una mejor solución en este aspecto.

b.- Como la capa de aire no ofrecerá resistencia alguna ante la

transferencia de calor por convección y radiación, seguidamente el sistema conformado por las placas de calentamiento y la capa de aire mencionada, estarán encerradas por un blindaje de tipo reflectante, de alta emisividad y baja absortividad, elaborado con hoja de aluminio común, es decir, de uso doméstico y comercial ya que de esta forma, al incorporar una resistencia altamente reflectante se reducirá la velocidad de transferencia de calor por convección y radiación infrarroja que pueda ser emitida durante la operación del sistema.

c.- Además de colocar una lámina de vidrio de baja emisividad en la parte

superior del colector para aislarlo del ambiente externo, también se colocará una

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directamente bajo el sistema de placas-capa de aire-capa reflectante, y en las paredes laterales del recinto, para que la radiación infrarroja que pueda escapar por la parte inferior y lateral de la barrera reflectante sea rebotada nuevamente hacia el interior, repotenciando el efecto esperado de calentamiento.

d.- Todo el sistema anterior se introducirá en una caja delgada de aluminio

cuya dimensión será mayor que la del sistema placas-capa de aire-capa reflectante para dejar un espacio entre el sistema y las paredes de la caja de aluminio. Este espacio será totalmente rellenado con aserrín, ya que posee buenas propiedades aislantes (Cengel, 2007) y es más accesible que otros materiales del mercado.

Para garantizar un flujo adecuado del agua, sin el uso de bombas

mecánicas, el colector estará diseñado para ser conectado directamente a cualquier llave de suministro y no emplear más que la presión con la que el agua potable sale de la red de distribución doméstica o industrial para mantener un flujo a velocidad más o menos constante. Esto proporcionará otra ventaja ante el mecanismo de termosifón de muchos colectores solares, ya que al aumentar la velocidad de flujo se obtendrá una mayor tasa de transferencia de energía hacia el fluido (Cengel y Cimbala, 2006).

Para el caso del comedor UNET, se pretenderá que el agua proveniente de

la red de distribución o de los tanques de almacenamiento pase por el colector antes de ingresar a los tanques industriales de calentamiento para que al enviar un agua previamente calentada, la cantidad de gas y electricidad a utilizar por los calentadores solo sea la necesaria para elevar la temperatura desde la proporcionada por el colector hasta los 100°C. RESULTADOS ESPERADOS

-En términos de la tecnología de colector solar deplaca plana, se confía en que esta nueva tipología y configuración del sistemapermita reducir el tiempo de calentamiento de forma significativa con tan solo un paso por la placa de captación. Por lo que se espera que las pérdidas de calor a través del sistema sean mucho menores en comparación con otros colectores no concentradores de placa plana.

- Al obtener una mejor tasa de transferencia de calor y aprovechamiento de

energía solar para el tipo de tecnología, se espera que pueda reducir en una mayor proporción el consumo de electricidad y de gas natural en el comedor de la UNET, atenuando el uso energético tradicional.

- Idealmente, se espera que el sistema reduzca el consumo mensual

energético en un porcentaje aceptable, tanto en áreas domésticas como

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industriales y comerciales de la región, que al igual que el comedor UNET requieran procesos de calentamiento de agua entre los 40°C y 100°C.

-Se espera que esta alternativa conlleve una reducción significativa de los

costos económicos por concepto de calentamiento de agua en industrias, hogares y comercios, al mismo tiempo que se minimice la demanda eléctrica exigida actualmente a las principales fuentes de generación hidroeléctrica del país, y la ejercida sobre los recursos fósiles de gas natural.

- Que la universidad y la región sean un ejemplo de aplicación tecnológica

para que, sin duda alguna, se constituya el primer paso en la familiarización de los estudiantes y la población general con las energías limpias, eficientes y sustentables.

- Que este proyecto demuestre el potencial de la energía solar disponible en

Venezuela para la solución de problemas por concepto de calentamiento de fluidos (agua, aceites, aire, etc.), que permita mejorar la calidad de vida de la población y solventar parte de la problemática energética del país, reduciendo la insubordinación a las fuentes de energía hidroeléctrica y a las no renovables como principales medios energéticos.

CONCLUSIONES

-Con esta tecnología el comedor UNET proporcionará a la comunidad estudiantil sus servicios de una manera más rentable y amigable con el ambiente.

-Por ser una tecnología a desarrollarse en la geografía de los andes, es decir, adaptada a una de las condiciones meteorológicas más desfavorables para las características operativas de la misma, ésta podría generar rendimientos superiores en aquellas regiones de poca altitud sobre el nivel del mar, como la región centro occidental del país.

- Este sistema aportará un modelo a seguir, que podrá ser mejorado,

adaptado y aplicado a la realidad de las diferentes regiones de país que requiera de suministros de agua caliente y que empleen estas fuentes para satisfacer sus necesidades.

REFERENCIAS Betancourt M., Serrano M. (2014). Venezuela es el mayor consumidor de electricidad en América Latina: la demanda supera los 18000 MW. [Documento en línea]. Departamento de investigación/ Noticias 24. Disponible:http://www.noticias24.com/Venezuela/noticia/239938/venezuela-es-el-

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EVALUACIÓN DE LAS EMISIONES DE GASES PROVENIENTES DE UN PROCESO DE COMBUSTIÓN DE LEÑA EN DOS EQUIPOS ALTERNATIVOS

(Evaluation of the gasemissionsfrom the woodcombustion process in twoalternative equipments)

Shirley Urbina, Argenis Narváez, Betty Ramírez,Karena Rodríguez

Departamento de Ingeniería Ambiental, Universidad Nacional Experimental del Táchira, Táchira – Venezuela.

[email protected]

RESUMEN

El uso de biomasa (leña) como fuente de energía en el proceso de combustión para la cocción de alimentos, principalmente en comunidades rurales, contribuye con grandes problemas ambientales, desde la deforestación, hasta afectación de la salud por una combustión incompleta. con base a esto, surge la necesidad de utilizar ecotecnologíascapaces de mejorar los procesos de conversión energética que reduzcan las concentraciones de emisiones de gases coadyuvantes del origen antropogénico de efecto invernadero, para orientar tanto los riesgos de salud que ocasiona el uso prolongado de estufas tradicionales en relación a la exposición de gases contaminantes, como la protección ambiental.En este sentido, se utilizó un prototipo de ecofogón, para ser evaluado con respecto a una estufa tradicional, el cual se fundamenta en una cámara de combustión de tipo rocket en forma de codo que logra aprovechar la mayor parte del calor contenido en el combustible reduciendo el consumo de leña y logrando una combustión más completa. Para tal fin, se realizó la determinación degases provenientes de la combustión de biomasa mediante el uso del análisis Orsat, basado en el principio de absorción selectiva que permite realizar un análisis volumétrico en base seca de dióxido de carbono, oxígeno y monóxido de carbono, a través de reactivos químicos. Al efecto, se elaboró el cálculo con el apoyo de las ecuaciones correspondientes a los porcentajes de cada gas. Entre los resultados obtenidos resalta que, no se obtuvo una combustión completa e ideal en la evaluación, sin embargo se consideró que el prototipo de ecofogón presenta una combustión mucho más limpia en comparación con la estufa tradicional. Palabras clave: análisis de gas, ecotecnología, ecofogón, estufa tradicional,

combustión.


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INTRODUCCIÓN

El ecofogón es un tipo de estufa mejorada que sefundamenta con características tecnológicas apropiadas para la cocción de alimentos, construido de forma portátil con una cámara de combustión interna y materiales aislantes térmicos, presenta un aprovechamiento de leña en torno a un 50 % reduciendo el uso inconveniente de leña y, por ende, la disminución de gases contaminantes atmosféricos y humo dentro de viviendas, que de acuerdo con Proleña Innovaciones Ambientales Sostenibles (2015), además de ser una ecotecnología, sustituye adecuadamente el uso de estufas tradicionales, asegurando un ambiente libre de humo dentro de las viviendas,salvaguardando una mejor calidad de vida al reducir emisiones causantes de la polución del aire.

Actualmente,la biomasa es utilizada como combustible natural doméstico

para cocciónde alimentos y calefacción, primordialmente en países subdesarrollados, constituye un recurso energético que hace referencia a la materia orgánica proveniente de árboles como la madera y algunos otros desechos de podas, que son una fuente de energía renovable; cuando la leña es utilizada para proporcionar energía térmica, se puede efectuar una reacción química idónea donde se combina el carbono presente en la biomasa con el oxígeno del entorno, formándose dióxido de carbono (CO2) y vapor de agua si la combustión es completa, es decir, que la biomasa se quema completamente. Sin embargo, el problema radica cuando la combustión es incompleta formándose monóxido de carbono (CO), hidrocarburos, óxidos de nitrógeno y trazas de partículas de gases contaminantes.

Dada la situación anterior, como objetivo de la presente investigaciónse

planteó una comparación de un prototipo de ecofogóncon una estufa tradicional, con la finalidad de realizar una evaluación ambiental en cuanto a emisiones y combustión de biomasa, para evidenciar que el prototipo probadoes una alternativa tecnológica viable en los procesos de conversión energética usados para la cocción de alimentos con respecto al uso de una estufa tradicional.

METODOLOGÍA

La metodología empleada abarcó un tipo de investigación cuantitativa, de campo evaluativa, ya que a través de la aplicación de métodos como el análisis Orsat, se determinaron los gases provenientes de la combustión de leña, la cual se efectuó en actividades de campo con un prototipo de ecofogón y una estufa tradicional usada en el estado Táchira Venezuela. La selección de la estufa tradicional se consideró por su sencillez de fogón de fuego abierto y afinidad de uso en comunidades rurales del estado Táchira, por otra parte, el prototipo de ecofogón fue debido al interés en desarrollar y aplicar una estufa mejorada con miras al fortalecimiento de tecnologías que representan una alternativa económica y ambientalmente factible.

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MATERIALES Y MÉTODOS

Para el estudio se diseñó, construyó y utilizó un prototipo de ecofogónde forma portátil, constituido por una base rectangular, una cámara de combustión de codo rocket, un horno interno, una plancha para superficie de cocinado y una chimenea circular mostrado a la derecha de la FIGURA 1.Adicionalmente se usó laestufa tradicionalconformada por una base de ladrillos con una parrilla metálica circular, mostrada a la izquierda de la FIGURA 1.

FIGURA 1. Estufa tradicional y prototipo de ecofogón utilizados en el estudio.

Con la finalidad de determinar los gases provenientes de la combustión de leñaen ambas estufas se utilizó el método denominado análisis Orsat, cuyo principio se basa en absorción selectiva de gases, mediante el uso del Aparato Orsat mostrado en la FIGURA 2, el cual es un dispositivo que permite realizar análisis volumétrico en base seca de los productos de la combustión, se utilizó para determinarel porcentaje en dióxido de carbono (absorbido por hidróxido de potasio, KOH), porcentaje de oxígeno (absorbido por ácido pirogálico, C6H6O3) y porcentaje de monóxido de carbono (absorbido por una solución de cloruro cuproso, CuCl).

FIGURA 2. Aparato Orsat

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Elaparato está conformado por algunos instrumentos como bureta de

medición, botella niveladora, válvulas, manguera para toma de muestras y tres pipetas que contienen los respectivos reactivos químicos para cada gas; previo a la realización del análisis se comprobó la estanqueidad del equipo, es decir se aseguró de que no existieran fugas de gas.

Para realizar el análisis se determinó un punto de muestreo en la chimenea

del prototipo de ecofogón, por otra parte, cabe aclarar que la estufa tradicional no ostenta ningún tipo de chimenea, por tanto, fue necesario implementar una campana de tipo dosel que permitió direccionar los gases provenientes de la combustión hacia un punto de referencia. Se realizó la toma de cinco muestras de gas, mediante el uso de un frasco de Woolf, el cual funcionó como trampa de gases que permitió almacenar una muestra de gas representativa para la medición en el aparato Orsat.El sistema de medición para ambas estufas se muestra en la FIGURA 3.

FIGURA 3. Comparación entre el sistema de equipos para medición de la estufa

tradicional y el prototipo de ecofogón

Una vez obtenida la primera muestra de gascontenida en el frasco de Woolf, se transfirió hacia la bureta de medición del aparato Orsat, se esperó unos segundos y se permitió que el gas estabilizara su temperatura. La cual permanecióconstante durante la medición. La muestra se transfirió a la primera pipeta de absorción y se dejó el gas en contacto con el hidróxido de potasiopor lo menos durante un minuto, se regresó la muestra a la bureta y se tomó lectura del volumen actual a presión atmosférica, la disminución del mismo indicó el porcentaje de CO2, esto ocurre gracias a diferencias de presiones. Se realizó la misma operación, para la determinación deloxígeno y luego el monóxido de carbono.

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los resultados obtenidos de lecturas de volúmenes y porcentajes de gas calculados en ambas estufas se muestran en las tablas de reporte a continuación.

TABLA 1. Composición de los gases a la salida del prototipo de ecofogón

Prototipo de Ecofogón

Medición V1 (ml) % CO2 V2 (ml) % O2 V3 (ml) % CO

1 71 29 62,5 8,5 57,2 5,3

2 70,1 29,4 62 8,1 59,4 2,6

3 70,5 29,5 61 9,5 58 3

4 68,5 31,5 61,3 7,2 59,3 2

5 71,2 28,5 62,2 9 58 4,2

Porcentaje Promedio

29,58

-

8,46

-

3,42

TABLA2. Composición de los gases a la salida de la estufa tradicional

Estufa Tradicional

Medición V1 (ml) % CO2 V2 (ml) % O2 V3 (ml) % CO

1 74 26 69,3 4,7 59,5 9,8

2 76 24 67 9 57 10

3 79 21 70 9 56 14

4 77,3 22,7 69,2 8,1 57,2 12

5 77,2 22,8 67 10,2 56,3 10,7

Porcentaje Promedio

23,3

-

8,2

-

11,3

En las tablas se muestran los datos de volumen en mililitros leídos en la

bureta de medición,a partir de ellos se determinaron los porcentajes de dióxido de carbono, oxígeno y monóxido de carbono obtenidospara un conjunto de cinco medicionesaceptables debido a la capacidad de absorción de los reactivos empleados. Como puede verse en las tablas de resultados, dependiendo de los porcentajes obtenidos de cada gas, parece ser que el que más impera a generar una combustión incompleta, es la estufa tradicional, es decir, que aparece un porcentaje mayor de monóxido de carbono en los productos de la combustión.

De acuerdo a la cantidad de datos recopilados, el análisis de resultados se

basó en una estadística descriptiva, mediante la construcción de gráficos con observaciones experimentales del análisis de gases.

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FIGURA 4. Gráfica comparativade los resultados de emisiones de Dióxido de

Carbono (CO2) en la Estufa Tradicional y el Ecofogón

En la FIGURA 4se presenta el valor de porcentaje de dióxido de carbono medido en la estufa tradicional y el ecofogón,con sus respectivos valores promedio, seevidenció una tendencia de mayor porcentaje del gas medido en el prototipo de ecofogón. Las emisiones de dióxido de carbono se generan a partir de la oxidación del carbono presente en la leña durante la combustión. Cuevas y Brambila (2006) establecen que en condiciones de combustión óptimas, el contenido total de carbono de los combustibles debería convertirse en CO2, como se indica en la siguiente reacción:

C + O2 → CO2 + H2O + Energía

Sin embargo, los procesos de combustión reales no son perfectos y la consecuencia de ello es que se producen pequeñas cantidades de carbono parcialmente oxidado y otros gases contaminantes, por ello, el porcentaje mayor de dióxido de carbono evidenciado en la gráfica,como se esperaba, se acerca más a una combustión completa y mucho más limpia en el ecofogón.

Cabe destacar que, desde el punto de vista ambiental, la Organización

Copyright de Energías Renovables (2008) indica que el aprovechamiento

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energético de la biomasa nocontribuye al aumento de los gases de efecto invernadero, dado que el balance de emisiones de CO2 a laatmósfera es neutro. En efecto, el CO2 generado en el proceso de combustión de leña es reabsorbido mediante la fotosíntesis en el crecimiento de las plantas necesarias para su producción y, por tanto, no aumenta lacantidad de CO2 presente en la atmósfera.

Por otra parte, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente

(2002) señala que el dióxido de carbono, el vapor de agua y la acumulación deotros gases en la atmósferacrean una capa que actúacomo cristal de invernadero, el cual absorbela radiación solar, y al mismo tiempo atrapa el calor que fomenta la acentuación de origen antropogénico del efecto de invernadero natural de la atmósfera terrestre, el cual se puede aumentar por el uso excesivo de combustibles de origen vegetal como la leña en actividades de cocción de alimentos.

El Banco Mundial afirma que para el año 2010 Venezuela emitió

aproximadamente 6,95 toneladas métricas per cápita de dióxido de carbono (CO2), lo que implica un aporte significativo de toneladas de carbono a la atmósfera cada año. La mitad corresponde al consumo de energía y la otra mitad a la destrucción de los bosques naturales del país.

FIGURA 5.Comparaciónde los resultados de emisiones de Monóxido de Carbono (CO) en la Estufa Tradicional y el Ecofogón

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En la FIGURA 5 se presenta el porcentaje de monóxido de carbono medido en la estufa tradicional y el ecofogón, con sus respectivos valores promedio, el monóxido de carbono se produce fundamentalmente por la combustión incompleta del combustible, tras efectuar el análisis de gases se observan valores de monóxido de carbono tanto en la estufa tradicional como en el ecofogón, lo que indica que la combustión es incompleta, a partir de ello, se genera la siguiente reacción química:

2C + O2 → CO + H2O + Energía

La generación significativa de monóxido de carbono en la estufa tradicional, se debe al ineficiente proceso de combustión a fuego abierto, que permite una gran pérdida de energía y por ende un mayor consumo del combustible, esta situación contribuye con el aumento de la deforestación y deterioro ambiental que involucra la contaminación del aire, por otra parte la generación de monóxido de carbono en el ecofogón se debe a que en la cámara de combustión de codo rocketno está ingresando el aire en una proporción ideal para llevar a cabo la combustión total, y se justifica con el hecho de que los procesos reales de combustión dependen de distintas variables como condiciones de viento, humedad entre otros.

En este sentido, los valores obtenidos indican que la combustión es mucho

más limpia en el prototipo de ecofogón evaluado que en la estufa tradicional. Adicionalmente, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (2002), confirma que el aumento de las concentraciones de monóxido de carbono disminuye la capacidad de la sangre para transportar oxígeno, formando carboxihemoglobinay las exposiciones en cortos periodos de tiempo pueden ocasionar deterioro de la visión, trastornos de la coordinación, náuseas y aun la muerte. Además, en combinación con otras trazas de gas contaminantes, ocasionan enfermedades pulmonares y cáncer. CONCLUSIONES

El uso de combustibles de origen vegetal como la leña, en las actividades de las comunidades rurales del estado, ha evidenciado un incremento en la deforestación, así como la emisión de gases propios del proceso de combustión como lo son el dióxido y monóxido de carbono, que contribuyen a la afectación del calentamiento global y afecciones de tipo respiratorias asociadas a estos gases y material particulado que se genera en la combustión.

Entre los equipos empleados para la cocción de alimentos en las comunidades rurales se encuentran las estufas tradicionales, conformadas por una base abierta sin ningún tipo de accesorio que direccione los gases que se producen en la combustión, de allí la libre circulación de los mismos. Por otro lado

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se tienen los ecofogones, elementos diseñados con criterios ingenieriles, codo tipo Rocket, que permite direccionartanto el calor como los gases producto de la combustión.

En la comparación de estos dos equipos se evidencio una reducción de los diferentes gases que se producen en la combustión del ecofogon comparado con la estufa tradicional, de allí que su uso debe ser más difundido en nuestras comunidades rurales.

El empleo de combustibles de forma ineficiente que generan grandes cantidades de humo, para cocinar, genera una problemática fuente de contaminación del aire en muchas sociedades en desarrollo, tanto en entornos exteriores como en el interior de las viviendas.

El uso de ecofogones promueve la reducción de emisiones contaminantes y previenen el incremento de enfermedades pulmonares,enfermedades cardíacas, cáncer pulmonar y daño neurológico.

El prototipo de ecofogón presenta una combustión de leña mucho más eficiente y completa en comparación al uso de estufas tradicionales, que permite un menor consumo de leña evitando la deforestación masiva.

RECOMENDACIONES

Implementar un filtro de gases en la chimenea del ecofogón para reducir las emisiones y llevar los contaminantes a compuestos nocivos en la menor proporción posible.

Utilizar otras alternativas de biomasa como briquetas para evaluar el proceso de combustión y determinar si es más eficiente.

Proyectar la salida de la chimenea del ecofogón, para evitar exposiciones de gases nocivos dentro de las viviendas. REFERENCIAS

Banco Mundial. (2010). CO2emissions (metrictons per capita). (Documento en línea). Disponible en: http://data.worldbank.org/indicator/EN.ATM.CO2E.PC(Consulta: 2015, Junio 06). Cuevas y Brambila (2006). Química 1. México: Editorial Umbral. p.p 30.

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06). Proleña Innovaciones Ambientales Sostenibles. (2015). (Página Web en línea). Disponible: http://prolenaecofogon.org/ (Consulta: 2015, junio 03).

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CARACTERIZACIÓN DE HIDROGELES DE QUITOSANO Y ALCOHOL POLIVINILICO CON POTENCIALES APLICACIONES EN LA AGRICULTURA

(Characterization of hydrogels of chitosan and polyvinyl alcohol with potential applications in agriculture)

Ana Barrios1, Stefany Quintero1 e Ida González2

1Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Química. Universidad del Zulia, Maracaibo-Venezuela.

2Laboratorio de Polímeros y Reacciones, Escuela de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería, Universidad del Zulia, Maracaibo-Venezuela


Se prepararon hidrogeles de quitosano (CS) y alcohol polivinílico (PVA) con diferentes composiciones, entrecruzados físicamente mediante la técnica de congelamiento-descongelamiento. Se analizó la estructura química de los hidrogeles y su comportamiento térmico usando espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FTIR) y calorimetría diferencial de barrido (DSC), respectivamente. Los resultados de los espectros FTIR mostraron las interacciones entre los grupos funcionales en ambos polímeros. En el análisis térmico por DSC se determinó que el punto de fusión incrementó con el aumento del contenido de PVA. Además, para los hidrogeles de CS/PVA con contenidos superiores al 50% de PVA, no se observaron temperaturas asociadas a la degradación. Por otro lado, se investigó la influencia de la composición del hidrogel sobre la capacidad de absorción de agua de los materiales. El porcentaje de hinchamiento incrementó con el contenido de PVA. Se evaluó la capacidad de absorción de fertilizante de los hidrogeles, usando como medio de carga una solución de urea de 170 ppm. Los hidrogeles con mayor contenido de CS presentaron un mayor porcentaje de absorción de fertilizante. Palabras clave: hidrogeles, quitosano, alcohol polivinílico, entrecruzamiento

físico, liberación controlada, fertilizantes.


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INTRODUCCIÓN El crecimiento de las plantas y su calidad son una función principalmente de la cantidad de fertilizantes y agua que se les suministren. Sin embargo, el 90 % de los fertilizantes aplicados convencionalmente, no producen la respuesta biológica deseada en el tiempo preciso y con las cantidades requeridas. Esto se traduce en la pérdida del fertilizante al ambiente por lixiviación y evaporación, causando tanto pérdidas económicas como efectos indeseables en las plantas y en el ambiente. Actualmente, el uso de fertilizantes de liberación controlada es una nueva tendencia para ahorrar el consumo de fertilizantes y mitigar los problemas asociados a la contaminación ambiental. Generalmente, éstos son preparados recubriendo o encapsulando al fertilizante convencional con varios materiales que reducen su velocidad de disolución.No obstante, con los fertilizantes recubiertos o encapsulados no se ha logrado el control sobre la velocidad de liberación en función de la necesidad de nutrientes por parte del cultivo y el costo de recubrir o encapsular fertilizantes es mucho más alto que el de un fertilizante mineral convencional.(Tonget al., 2009) Actualmente, se están estudiando sistemas de liberación controlada de fertilizantes basados en polímeros naturales como el quitosano, el cual es un material biodegradable, biocompatible y no tóxico. Este polímero ha sido empleado como recubrimiento de fertilizantes convencionales, en los cuales la liberación del agente activo ha sido dependiente de la absorción de agua del quitosano.(Wu y Liu, 2008) De lo anterior, resulta de gran interés evaluar las mezclas del CS con polímeros que mejoren su capacidad de absorción de agua en el estado gel. Tal es el caso, del alcohol polivinílico, un polímero sintético biocompatible, con excelente hidrofilicidad y capacidad filmogénica que puede ser hinchado fácilmente en agua.(Jamnongkan y Kaewpirom, 2010). En función de lo antes expuesto, se planteó como objetivo general de esta investigación: Caracterizar hidrogeles de quitosano y alcohol polivinílicocon potenciales aplicaciones en la agricultura. Los objetivos específicos que permitieron alcanzar el objetivo general fueron: i) Diseñar hidrogeles de quitosano y alcohol polivinílico con diferentes composiciones, aplicando la técnica de congelamiento-descongelamiento; ii) Analizar la estructura y las características térmicas de los hidrogeles mediante Espectroscopia Infrarroja con Transformada de Fourier y Calorimetría Diferencial de Barrido; iii) Determinar el hinchamiento de los hidrogeles en agua destilada yiv) Determinar la capacidad de absorción de urea de los hidrogeles.

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METODOLOGÍA En el presente estudio se utilizaron un polímero natural, quitosano y un polímero sintético, alcohol polivinílico, recibidos en grado reactivo y empleados sin tratamiento preliminares. Las características de estos polímeros se presentan en la TABLA1.

TABLA1. Características generales de los polímeros empleados. Estructura del reactivo Proveedor Especificaciones

Quitosano (CS)

Sigma-Aldrich

Grado de desacetilación: 75-85 %

Masa molar promedio viscosimétrica: 208913 g/mol(Cardona y Padilla, 2012)

Alcohol Polivinílico

(PVA)

Sigma-Aldrich

Grado de hidrólisis 99,2-99,7 % (completamente hidrolizado)

Masa molar promedio: 85000-124000 g/mol

Se prepararon hidrogeles de CS/PVA con diferentes composiciones a partir del mezclado de soluciones de ambos polímeros y el posterior entrecruzamiento físico de los mismos por la técnica de congelamiento-descongelamiento. La proporción de los componentes en las mezclas de CS/PVA se ajustaron en 60/40 (CS60:PVA40), 50/50 (CS50:PVA50) y 40/60 (CS40:PVA60). Asimismo, se incluyeron en el diseño experimental hidrogeles puros de los polímeros para propósitos de comparación (CS100 y PVA100). Inicialmente, se prepararon disoluciones de CS al 2%m/m enácido acético acuoso al 2 % v/v, empleando agitación mecánica a una velocidad de 450 rpm por un periodo de 10 h, a temperatura ambiente.Las disoluciones de PVA, con una concentración de 10 % m/m, se prepararon disolviendola cantidad específica del polímero en agua destilada a 94 °C, usando agitación magnética a una velocidad de 350 rpm, durante 3 h. Luego, se enfrió la disolución de PVA hasta temperatura ambiente yse mezcló con la disolución de CS a una velocidad de 390 rpm, durante 12 h a temperatura ambiente usando agitación mecánica. Se tomaron alícuotas de 20 mL de la mezcla y se colocaron en cápsulas de Petri, lascuales se sometieron a 6 ciclos de congelamiento-descongelamiento. Cada ciclo corresponde a un congelamiento a -20°C por 22 h y un posterior descongelamiento a temperatura

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ambiente por 2 h.Seguidamente, las muestras se secaron al vacío a temperatura ambiente hasta peso constante y se procedió a neutralizar el ácido sumergiendo las películas de CS/PVA en 40 mL de una solución de NaOH 1 M. Luego, las películas se lavaron repetidamente con agua destilada hasta pH neutro yse procedió al secado de los hidrogeles a vacío y a temperatura ambiente hasta peso constante para su posterior caracterización. Los hidrogeles se caracterizaron por Espectroscopia Infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR) y por Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC). En este último análisis se realizó un primer calentamiento para eliminar el historial térmico del material en un intervalo de 40 a 270 °C; luego, se efectuó un enfriamiento desde 270 a 50 °C y finalmentese realizó un segundo calentamiento en un intervalo de 50 a 300 °C.Además, se determinó la capacidad de absorción de agua de los hidrogeles puros y de los hidrogeles de CS/PVA. Para el análisis de la capacidad de absorción de urea de cada uno de los hidrogeles, se preparóuna solución de urea en agua destilada a una concentración de 170 ppm. Se sumergieron discos del hidrogel con un peso aproximado de 0,5 g en 100 mL de la solución,durante 3 h.Se extrajo el hidrogel y se tomó una alícuota de 1,5 mL del volumen remanente de la solución de urea para determinar la concentración en la solución,empleando el método directo de cuantificación de urea por espectrofotometría de UV visible, reportado originalmente por Watt y Chrisp (1954). RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la Figura 1 se muestran las señales obtenidas por FTIR para los hidrogeles puros y aquellos obtenidos por las mezclas de ambos polímeros. Se observó una reducción en el valor delnúmero de onda correspondiente a la banda de 3411-3433 cm-1, además de un ensanchamiento de esta señal en todas las mezclas, lo cual puede ser atribuido a la interacción de los grupos hidroxilo (-OH) del PVA con la amina secundaria (-NH) del quitosano. Adicionalmente, fue notorio en los hidrogeles compuestos de CS y PVA,la desaparición de la señal observada para el hidrogel PVA100 en 1261 cm-1, correspondiente a los enlaces C-C que están asociados a la cristalinidad del material, lo que indica que la adición de CS disminuye la capacidad de formación de cristales. También se observa una disminución en la intensidad de la banda a 1258 cm-1 (movimiento del enlace C-H en el anillo), mostrada por el CS100, a medida que incrementa el contenido de PVA en la mezcla. La banda de 1074 cm-1 (estiramiento simétrico C-O), en el hidrogel CS100, se desplazó a mayores números de onda en los hidrogeles de CS/PVA, conforme se incrementó el contenido de PVA en los hidrogeles. Además, la intensidad de la señal en 800 cm-1, que no está presente en el hidrogel CS100, fue incrementando con el aumento en el contenido de PVA.

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Lo descrito anteriormente, a través de las observaciones de los espectros FTIR de los hidrogeles de CS/PVA, indica la probable existencia de una buena miscibilidad entre los polímeros debido a las asociaciones por unión puente de hidrógeno que se establecen entre los grupos amino e hidroxilos en el CS y los grupos hidroxilos en el PVA y que dan lugar al entrecruzamiento físico del material.Estas interacciones intra- e intermoleculares se muestran en la Figura 2.

FIGURA 1. Espectros FTIR para los hidrogeles de CS/PVA. (a) CS100, (b)

CS60:PVA40, (c) CS50:PVA50, (d) CS40:PVA60, (e) PVA100.

FIGURA 2. Interacciones por puentes de hidrógeno entre los polímeros constituyentes de las mezclas de CS/PVA. (Jin y Bai, 2002)

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El comportamiento térmico para los hidrogeles CS/PVA durante un primer y segundo calentamiento se muestran en la Figura 3. Se observaron picos endotérmicos amplios en el intervalo entre 125 y 140°C (Figura 2A), los mismos se encuentran asociados al agua residual retenida por el hidrogel luego del proceso de secado al cual fueron sometidos durante su preparación. Este efecto fue eliminado al término de este calentamiento, a excepción del hidrogel CS40:PVA60, como se puede evidenciar en el comportamiento registrado en el segundo calentamiento (Figura 2B). Probablemente, el agua retenida por este hidrogel estaba fuertemente enlazada, por lo cual no se evaporó completamente con el primer programa de calentamiento.Adicionalmente, se obtuvieron picos endotérmicos en el primer calentamiento en intervalos de temperatura de 218-224°C y para el segundo calentamiento en 198-213°C. Los mismos guardan relación con las temperaturas de fusión del material, predominando una disminución de las temperaturas de fusión en los hidrogeles con la incorporación del CS. Esto indica que la naturaleza cristalina del PVA se ve afectada por la adición del CS, el cual perturba la formación de cristales en el material resultando en una temperatura de fusión menor. Por otra parte, a composiciones de 60 y 100 % de PVA no se registraron temperaturas de degradación en el rango estudiado. Este comportamiento puede atribuirse al efecto de la adición de PVA, polímero que propicia un incremento de dominios cristalinos en la estructura del hidrogel, aportando una mayor estabilidad estructural y por ende, mayor estabilidad térmica. En la Tabla 2 se presentan los porcentajes de hinchamiento en el equilibrio de los hidrogeles de CS/PVA en agua. Se observa, un incremento en este porcentaje con el aumento en el contenido de PVA en el hidrogel. Estos resultados están en concordancia con los reportados por El-hefianet al. (2010), los cuales atribuyeron este comportamiento al incremento de los grupos hidroxilo (-OH) en las mezclas,lo cual contribuye a una mayor hidrofilicidad del material. El porcentaje de hinchamiento en los hidrogeles está influenciado, entre otras variables, por la densidad de entrecruzamiento y cantidad de grupos afines al agua. Se espera que a medida que aumente la fracción gel, indicativo de un incremento de la densidad de entrecruzamiento, disminuya el porcentaje de hinchamiento de los materiales, comportamiento contrario al mostrado en la Tabla 2. Por lo anterior se establece que el comportamiento de hinchamiento de los hidrogeles, preparados en este estudio, está afectado principalmente por la cantidad de grupos –OH presente en las mezclas.

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FIGURA3. Termogramas DSC para el primer (A) y segundo calentamiento (B) de los hidrogeles: (a) PVA100, (b) CS40:PVA60, (c) CS50:PVA50, (d) CS60:PVA40,

(e) CS100.

A) B)

TABLA2. Porcentajes de hinchamiento en el equilibrio de los hidrogeles de CS/PVA y de los hidrogeles puros de CS y PVA.

Hidrogel Fracción gel (%) H∞ (%)

CS100 76,7 183,51

CS60:PVA40 81,87 184,80

CS50:PVA50 82,19 196,42

CS40:PVA60 83,67 252,95

PVA100 100 234,70

En la Figura 4, se muestranlos porcentajes de urea absorbida en función a la composición de los hidrogeles de CS/PVA.El orden en la capacidad de absorción es: CS60:PVA40>CS100>CS50:PVA50>CS40:PVA60. Se evidencia un incremento en la capacidad de absorción de los hidrogeles con el aumento en el contenido de CS. Este comportamiento se relaciona a la tendencia que tienen las moléculas de urea para interactuar con los grupos funcionales del CS a través de la formación de enlaces de hidrógeno, por la afinidad estructural entre ambos compuestos. Sin embargo, ya que el CS60:PVA40 absorbió una mayor cantidad del fertilizante que el hidrogel puro de CS, se puede inferir que hubo un efecto sinérgico entre el CS y el PVA ya que este último, como se explicó anteriormente, posee grupos -OH que favorecen la retención de agua en el hidrogel y por consiguiente favorecen la interacción de la urea con el material compuesto. Esta sinergia no se observó para los hidrogeles con contenidos de CS inferiores al 50 %.

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FIGURA 4. Porcentaje de urea absorbida por los hidrogeles de CS/PVA en una

solución de 170 ppm.

CONCLUSIONES Se comprobó mediante FTIR la formación de hidrogeles físicos por la interacción de los grupos hidroxilo (-OH) del PVA con la amina secundaria (-NH) del CS a través de puentes de hidrógeno. El incremento del contenido de PVA en los hidrogeles condujo a una mayor estabilidad térmica del material, evidenciándose en un aumento de la temperatura de fusión y en la ausencia de valores de temperatura asociados a un proceso de degradación. A mayores contenidos de PVA, el porcentaje de hinchamiento en el equilibrio de los hidrogeles en agua destilada aumentó debido a la hidrofilicidad de este polímero. La capacidad de absorción de fertilizante de los hidrogeles incrementó a mayores contenidos de CS. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Cardona V., Padilla B. (2012). Preparación y caracterización fisicoquímica y estrutural de un gel conductor a base de quitosano (documento en línea). Disponible en http://hdl.handle.net/10893/4269 (consulta: 2015, octubre 22).

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10

20

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50

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Hidrogel CS/PVA

Ure

a a

bsorb

ida (

%)

CS100

CS60:PVA40

CS50:PVA50

CS40:PVA60

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El-hefian E., Nasef M., Yahaya A. (2010). The preparation and characterization of chitosan/poly(vinyl alcohol) blended films. E- Journal of Chemistry 7(4), 1212-1219. Jamnongkan T., Kaewpirom S. (2010). Potassium release kinetics and water retention of controlled-release fertilizers based on chitosan hydrogels. J Polym Envirom 18, 413-421. Jin L., Bai R.(2002). Mechanisms of Lead adsorption on chitosan/PVA hydrogel beads.Langmuir 18, 9765-9770. Tong Z., Yuhai L., Shihuo Y., Zhongyi H. (2009). Superabsorbents hydrogels as carriers for the controlled release of uea: experiments and a mathematical model describing the release rate.Biosystems Engineering102, 44-50.

Wang T., Turhan M., Gunasekaran S.(2004). Selected properties of pH-sensitive, biodegradable chitosan–poly(vinyl alcohol) hydrogel. Polymer International 53, 911-918. Watt G., Chrisp J.(1954). Spectrophotometric method for determination of urea.Anal. Chem. 26 (3), 452–453. Wu L., Liu M. (2008). Preparation and properties of chitosan-coated NPK compound fertilizer with controlled-release and water-retention. Carbohydrate Polymers 72, 240–247.

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LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN PARA GRAFOS COMPACTOS (Programming language for compact graphs)

Simón Oroño1, Gerardo Pirela Morillo1

1 Laboratorio de Lenguajes y Modelos Computacionales, Departamento de Computación, Facultad Experimental de Ciencias, Universidad del Zulia,

Maracaibo - Venezuela. [email protected]

RESUMEN

En la actualidad, las redes son estudiadas como un medio para analizar complejas estructuras relacionales. Debido a esta tendencia, muchas herramientas se han desarrollado para realizar operaciones sobre redes, sin embargo, éstas tienden a consumir de forma desmesurada recursos computacionales. En este trabajo se propone una solución a este problema: un lenguaje de programación que soporte en su sistema de tipos grafos almacenados de forma que se pueda reducir el uso de recursos computacionales requeridos para su manipulación. Los fragmentos de gramática libre de contexto son presentados en la forma Backus-Naur extendida. Se empleó la metodología de Programación Extrema para el desarrollo de un compilador para este lenguaje. Palabras clave: lenguaje de programación, grafos, compilador.


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ABSTRACT Currently, networks are been studied as a mean to analyze complex relational structures. It is because of this tendency, that many tools have been developed in order to perform operations on networks; however, these tend to consume lots of computational resources. In this work, a solution to this problem in proposed: a programming language that supports in its type system graph stored in a way that will allow reducing the amount of computational resources required to handle them. Context-free grammar fragments are presented in the extended Backus-Naur form. The Extreme Programming methodology was used to develop a compiler for this language. Keywords: programming language,graphs, compiler.

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INTRODUCCIÓN

El diccionario de la lengua española define una red como un conjunto de elementos organizados para un determinado fin. Dada esta definición general, las redes pueden modelar muchos tipos de relaciones y procesos en distintos campos del conocimiento, tales como biología, economía, epidemiología, sociología, entre otros. Según Barabási (2002), la construcción y estructura de las redes es la clave para entender el complejo mundo a nuestro alrededor.

De acuerdo con Mitchell (2009), hasta hace muy poco, el estudio de las redes no era visto como un campo en sí mismo. Epidemiólogos estudiaban la transmisión de enfermedades a través de redes de personas que interactúan, ecólogos estudiaban redes tróficas, sociólogos estudiaban la estructura de redes sociales humanas, economistas estudiaban el comportamiento de redes económicas. Todos estos campos trabajaban de forma independiente los unos de los otros, generalmente inconscientes de los avances de los demás.

Por su parte, las matemáticas y ciencias de la computación estudian las redes en un campo conocido como la teoría de grafos, que vio sus inicios en 1736, cuando el matemático Leonhard Euler demostró que era imposible hallar una solución para el problema de los siete puentes de Königsberg. Gracias a Euler y a la teoría de grafos, se puede asegurar que las redes y los grafos tienen propiedades que limitan o aumentan nuestras capacidades de hacer cosas con ellos (Barabási, 2002).

Durante las últimas décadas, un creciente grupo de matemáticos y físicos aplicados se han interesado en desarrollar un conjunto de principios unificadores que gobiernen las redes de cualquier tipo en la naturaleza, sociedad y tecnología (Mitchell, 2009), debido a esto, existe un creciente número de herramientas para manipular redes representadas como grafos: librerías para lenguajes de programación que añaden soporte para grafos, aplicaciones para la manipulación de grafos, lenguajes para recorrer y hacer consultas a bases de datos basadas en grafos, lenguajes para describir grafos, entre otras.

Sin embargo, las redes estudiadas por los distintos campos del conocimiento son, por lo general, muy extensas (por ejemplo: la Internet, redes neuronales humanas, redes y tramas tróficas, redes de transmisión de enfermedades, entre otras) y las herramientas actuales consumen muchos recursos computacionales

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para poder representarlas y manipularlas. Con una representación optimizada de grafos en memoria se podrían almacenar grafos muy grandes en muy poco espacio; los grafos representados de esta forma se denominan grafos compactos.

En la actualidad, no existen herramientas que manipulen de forma nativa y computacionalmente eficiente grafos compactos, es por ello que se propone con esta investigación la creación de un lenguaje de programación que dé soporte para grafos compactos de forma nativa en su sistema de tipos y en su librería estándar.

OBJETIVOS

Realizar una revisión de la documentación de las herramientas existentes para la manipulación de grafos y para la construcción de compiladores.

Especificar las características del lenguaje.

Seleccionar los algoritmos y estructuras de datos que compondrán la librería estándar del lenguaje a desarrollar.

Desarrollar un compilador para el lenguaje.

Grafo

Un grafo consiste en un conjunto finito no vacío , cuyos elementos reciben el nombre de vértices o nodos y un conjunto de pares de elementos de

, cuyos elementos se conocen como aristas (Rosen, 2012) y representan una conexión entre nodos. Si las aristas de un grafo no representan dirección, se dice que el grafo es no dirigido; si estás son aristas dirigidas (o arcos) se dice que el grafo es dirigido y los arcos se representan como pares ordenados de nodos que son elementos de (Rosen, 2012).

Grafos compactos

Un grafo compacto es un grafo representado de manera de que ocupe el menor espacio posible en memoria. Para lograr esto se definió una representación

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basada en una matriz de adyacencia almacenada como un arreglo de bits, donde cada uno representa un valor booleano.

Esta representación añade restricciones sobre los grafos a representar y que operaciones se pueden ejecutar sobre ellos:

Solo puede almacenar grafos no pesados.

Los vértices se especifican al momento de la creación del grafo; agregar o quitar un vértice supone crear un nuevo grafo.

Compilador

Según Aho y col. (2006), un compilador es un programa que puede leer un programa escrito en un lenguaje (fuente) y traducirlo al programa equivalente en otro lenguaje (destino), reportando cualquier error que consiga durante este proceso. El programa fuente que será traducido por el compilador pasa por varias fases y cada una de estas transforma una representación del programa fuente a otra (Aho y col. 2006).

Análisis léxico: es la primera fase del proceso de compilación, y en ella se lee el flujo de caracteres del programa fuente y se agrupan en secuencias significativas conocidas como lexemas (Aho y col., 2006). Por cada lexema, el analizador léxico genera un token de la forma:

Donde “nombre” esun símbolo abstracto que se utiliza durante el análisis sintáctico (identificador, palabra reservada, operador, etc.) y “valor” es una referencia a la estructura llamada tabla de símbolos donde se halla más información sobre este token.

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Análisis sintáctico: es la segunda fase del compilador, en la que se lee el flujo de tokens resultante de la primera fase e intenta crear una representación intermedia en forma de árbol para describir la estructura gramatical del programa fuente; este árbol sintáctico será utilizado por las siguientes fases del proceso de compilación (Aho y col., 2006).

Análisis semántico: utiliza el árbol generado por el analizador sintáctico y la tabla de símbolos para comprobar que el programa fuente es consistente con lo establecido en la definición del lenguaje (Aho y col., 2006).

Durante esta fase, se realiza el chequeo estático de tipos, donde se puede verificar que cada operador tenga operandos cuyos tipos coincidan, que el tipo de la expresión retornada por una función coincida con su tipo de retorno, que las funciones sean llamadas con el número correcto de argumentos y los tipos de estos coincidan con la declaración de la función, entre otras cosas.

Generación de código intermedio: durante el proceso de compilación un compilador puede construir una o más representaciones intermedias del programa fuente (Aho y col., 2006). Los árboles sintácticos usados durante el análisis semántico son un ejemplo de estas representaciones.

Luego del análisis semántico, algunos compiladores generan una representación intermedia de bajo nivel —similar al código máquina— que podemos considerar como un programa para una máquina abstracta y que debe tener dos propiedades importantes: debe ser fácil de producir y fácil de traducir en la máquina destino (Aho y col., 2006).

Optimización de código: la fase de optimización de código independiente de la máquina trata de optimizar el código intermedio generado en la fase anterior en pro de producir mejor código destino (Aho y col., 2006). En este contexto, mejor código puede significarse código más rápido, más corto o un código con menor consumo de recursos.

Generación de código: el generador de código recibe la representación intermedia del programa fuente como entrada y produce un programa equivalente en el lenguaje destino (Aho y col., 2006). Si el lenguaje destino es código máquina, durante esta fase se seleccionan los registros que utilizará cada variable del programa durante su ejecución.

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METODOLOGÍA UTILIZADA

La metodología escogida es la de Programación Extrema o “Extreme Programming”, en la que se ejecutan todas las etapas de desarrollo de software de manera casi simultánea en forma de pequeñas iteraciones con el fin de mejorar la capacidad de respuesta del mismo, que por lo general duran una semana (Marsh, 2014). Las fases de desarrollo se adecuaron para el desarrollo de este trabajo de la siguiente manera:

Planificación

Los requerimientos del proyecto fueron evaluados al inicio de cada iteración.

Durante esta fase también se estimaron la duración, costo y riesgos de las iteraciones, y se creó una visión general del producto final. Se seleccionó ANTLR como herramienta de desarrollo, por ser ésta un generador de analizadores léxico-sintáctico, escrito en Java, y ampliamente utilizado en el ámbito académico e industrial. ANTLR recibe como entrada una descripción formal de un lenguaje en forma de gramática libre de contexto y, a partir de esta, produce un analizador léxico-sintáctico para ese lenguaje capaz de construir un árbol sintáctico automáticamente (Parr, 2012).

Diseño

Las decisiones acerca de cómo se organizaría el código y la lógica del sistema se tomaron en esta fase. Se definió la forma en la que debían hacerse modificaciones al código existente en caso de ser necesarias.

Implementación

En esta fase es donde se llevó a cabo el desarrollo del sistema. El código fue escrito respetando estándares y al finalizar la iteración se contaba con un producto parcialmente listo. El código para las pruebas fue escrito antes que el código del producto final.

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Pruebas

Todo el código escrito durante la iteración fue probado en esta fase. Las pruebas se escribieron primero y la escritura del código estuvo orientada a que este las pasará.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

El lenguaje de programación Compact Graphs

Como producto final de esta investigación se diseñó un nuevo lenguaje de programación fuertemente tipado, con chequeo estático de tipos llamados Compact Graphs (CG); también se empezó a implementar un compilador para este lenguaje, orientado a generar ejecutables para la Java Virtual Machine (JVM).

El lenguaje cuenta con una sintaxis y semántica que intenta emular a la del lenguaje de programación Go y cuenta con tipos de datos comunes (entero, flotante, booleano, cadenas de texto) así como la inclusión de dos tipos de datos: digraph y graph para grafos dirigidos y no dirigidos respectivamente. Por ejemplo, la declaración de variables en este lenguaje sigue las siguientes reglas gramaticales:

variable = “var” identificador tipo [ “=” expr ] ;

Las reglas gramaticales para especificar un literal tipo grafo son las siguientes:

edge = “[“ expresion “,” expresion “]” ;

graph literal = (“graph”|”digraph”) “(“ expresion “)” [ “{“ [ edge { “,” edge } ] “}” ];

Los grafos son inicializados con un número entero que determina la cantidad de nodos que contiene y, opcionalmente, pueden especificarse las aristas de este. La cantidad de nodos de un grafo es inmutable (debido a las restricciones de los grafos compactos), por lo que agregar nodos a un grafo significa la creación de un grafo nuevo; las aristas no tienen esta restricción, por lo que eliminar o añadir no crea un grafo nuevo.

La sub-gramática para expresiones es la siguiente (el orden define precedencia; las reglas que aparecen primero tienen mayor precedencia):

expr = atom | (“!” | ”+” | ”-“) expr

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| “(“ expr “)” | expr (“*” | ”/” | ”%”) expr | expr (“+” | ”-“) expr | expr (“>” | ”<” | ”>=” | ”<=”) expr | expr (“==” | ”!=”) expr | expr “&&” expr | expr “||” expr ;

Actualmente las operaciones binarias sobre grafos que soporta el lenguaje son: unión (||), intersección (&&) y complemento (-) del conjunto de aristas si y solo si ambos grafos tienen el mismo número de nodos. La única operación unaria que puede ser ejecutada sobre un grafo es la negación (!) de sus aristas.

El compilador cgc

Como parte de la creación del lenguaje CG se creó a la par un compilador para el mismo, escrito en el lenguaje de programación Kotlin y que genera ejecutables para la JVM.

Fuente: Propia, 2016

El compilador recibe la ruta de un archivo con código fuente y el contenido de este pasa por siete etapas:

1. Análisis léxico: el analizador léxico lee el archivo de código fuente y separa el texto en tokens, que serán enviados al analizador sintáctico. Este analizador es generado por ANTLR 4.

2. Análisis sintáctico: el analizador sintáctico recibe los tokens resultantes del análisis léxico y verifica que el orden de estos cumpla con la estructura gramatical del lenguaje. Este analizador es generado por ANTLR 4.

3. Chequeo de símbolos globales: es la primera etapa del análisis semántico, en ella se introducen a la tabla de símbolos las variables globales y las funciones. También se verifica que exista una función llamada main que no recibe argumentos y no tiene valor de retorno, que es el punto de entrada del ejecutable.

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4. Chequeo estructural: es la segunda etapa del análisis semántico en esta etapa se verifica que las funciones con o sin tipo de retorno retornen o no valores, respectivamente; se verifica también que las sentencias de control (continue y break) se encuentren dentro de bucles.

5. Verificación de tipos: es la última etapa del análisis semántico, durante esta etapa se verifica que todas las operaciones, asignaciones, llamadas a funciones y casteos cumplan con las restricciones de tipos impuestas por el lenguaje. Si al finalizar esta etapa no se ha reportado ningún error se pasa a las dos últimas fases.

6. Pre-generación: durante esta etapa se les asigna un índice numérico tanto a los argumentos como a las variables declaradas dentro de una función. Esta información es requerida por la JVM para cada función.

7. Generación: es en esta etapa todo el código final es generado y empaquetado en formato JAR ejecutable.

CONCLUSIONES

La representación y el manejo eficiente de grafos son necesarios en diversos campos de la ciencia, de forma de poder estudiar las propiedades de las redes estudiadas en esos campos. Con este trabajo, se espera haber mejorado la situación actual de las herramientas de manipulación de grafos.

No solo con la creación de un nuevo lenguaje de programación, sino la de una nueva representación computacional más eficiente en cuanto al uso de memoria, se puede mejorar sustancialmente la manipulación de redes muy grandes, que son cada vez más frecuentes en la naturaleza.

RECOMENDACIONES

El diseño del lenguaje estuvo orientado a hacer de este lo más pequeño y simple posible, debido a esto, mucha funcionalidad debe ser implementada en forma de funciones de una librería estándar.

BIBLIOGRAFÍA

Aho, A., Lam, M., Sethi, R. y Ullman, J. (2006): Compilers: Principles, Techniques, and Tools. Segunda Edición. Addison Weaslie. 1000pp. Barabási, A. (2002): Linked: The New Science of Networks. Primera edición.

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Cambridge, Estados Unidos. Perseus Publishing. 280pp. Cormen, T., Leiserson, C., Rivest, R., y Stein, C. (2010): Introduction to Algorithms. Tercera edición. The MIT Press. 1251pp

Marsh, J. (2014): An Overview of Extreme Programming. [Disponible en]

https://blog.udemy.com/extreme-programming/. Consultado enero 2016. Mitchell, M. (2009): Complexity: A Guided Tour. Primera edición. Nueva York, Estados Unidos. Oxford University Press. 227-288. Parr, T. (2012): The Definitive ANTLR 4 Reference. Primera edición. Texas,

Estados Unidos. The Pragmatic Bookshelf. 322pp. Real Academia Española: Diccionario de la lengua española. [Disponible en] http://dle.rae.es/. Consultado enero 2016. Rosen, K. (2012): Discrete Mathematics and Its Applications. Séptima edición.

McGraw Hill. 1071pp.

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HERRAMIENTA WEB PARA LA PLANIFICACIÓN DE HORARIOS DE CLASE DE LOS ESTUDIANTES DE LA FACULTAD EXPERIMENTAL DE CIENCIAS

(Web tool for class schedules planning of Experimental Faculty of Sciences students)

José Moreno1, Gerardo Pirela Morillo1

1Laboratorio de Lenguajes y Modelos Computacionales, Facultad Experimental de Ciencias, Universidad del Zulia, Maracaibo-Venezuela.


El propósito principal de este trabajo de investigación es desarrollar una herramienta web para la Web del Estudiante que sea capaz de facilitar la planificación de los horarios de clase a los alumnos de la Facultad Experimental de Ciencias, ofreciendo pequeñas sugerencias sobre las asignaturas que debiera inscribir para una carrera y un periodo establecido. La metodología a utilizar será una adaptación del desarrollo de software ágil Scrum que, según Sutherland (2014:7), el proceso a desarrollar se realiza de forma iterativa e incremental, ajustando la funcionalidad ya construida y añadiendo nuevas prestaciones con una prioridad. Tendiendo siempre como meta la innovación de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) en la Universidad del Zulia, esta herramienta ofrecerá grandes ayudas al estudiantado que se ve afectado por la carencia de sistemas que incorporen planificadores de horarios. Al finalizar este proyecto, se espera tener disponible una herramienta que sirva de apoyo en la planificación de las inscripciones de los estudiantes y que puedan tener sus horarios en forma tabular, ya sea impreso o en formato PDF. Además, se tendrá la posibilidad de elegir si elaborar el horario seleccionando las materias y las secciones o permitir que la herramienta arroje un horario sugerido. Todo esto con la intención de ahorrar recursos materiales y tiempo al momento de la planificación.


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INTRODUCCIÓN

La planificación es un proceso para la toma de decisiones que nos lleva a prever el futuro de cualquier organización, usando los recursos necesarios para el logro de los objetivos que se desean alcanzar de una manera más eficiente y económicamente posible. La existencia misma de la planificación se fundamenta en hechos centrales de la vida moderna: escasez de los recursos frente a necesidades múltiples y crecientes, turbulencia, incertidumbre y conflictividad que caracterizan a las actividades humanas y su entorno; es por esto que la planificación es una respuesta a ese conjunto de dificultades.Bonilla et al.(2006). Las instituciones universitarias enfrentan cada semestre el problema de la planificación de horarios y asignación de salones de clases de los cursos que imparten. Ciertas áreas de la ciencia ya han tratado este tipo de problemas, tal es el caso de la investigación de operaciones, en el cual se le caracteriza como un problema de Timetabling o programación horaria. Estos problemas consisten en la asignación de ciertos eventos a distintos bloques horarios respetando una serie de requerimientos y condiciones. Hernández et al.(2008:122). Desde hace varios años surge la web del estudiante como un proyecto que, además de presentarse como un sitio capaz de identificarse con el estudiantado de La Universidad del Zulia y sus necesidades referentes a servicios e información, también posee un sistema web en el que se realizan procesos importantes como: inscripciones, consultas, reimpresión de comprobantes, entre otros. Este sistema se conoce como “Web del Estudiante (WdE).Web del Estudiante(2009). En la actualidad la Universidad del Zulia no cuenta con una herramienta potenciada para brindarle apoyo a los estudiantes al momentos de la planificación de sus horarios de clase; es por eso que con este proyecto se busca desarrollar una herramienta web ajustada a la WdE, facilitándole al estudiantado de la Facultad Experimental de Ciencias la planificación de sus horarios de clase en los periodos especificados. OBJETIVOS

Realizar una investigación documental acerca de los procesos de inscripción vía Web del Estudiante.

Construir los casos de uso del sistema.

Diseñar la base de datos del sistema integrada a la existente en la Web del Estudiante.

Implementar un módulo de generación de horarios a partir del registro académico del usuario alumno.

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Desarrollar la interfaz web del usuario.

Realizar las pruebas de caja negra y caja blanca del sistema. DESARROLLO La planificación es un proceso que se ha estudiado desde hace muchos años y su implementación en sistemas universitarios ya tiene una gran trayectoria tanto en Venezuela como en otros países. A continuación se presentan, en manera de resumen, algunos trabajos de investigación que sirven para apoyar este proyecto:

La Universidad Rafael Belloso Chacín (URBE) lanza a través de su página web una herramienta llamada “Planificador de Horarios”, el cual sirve de ayuda a sus estudiantes para mantener, de manera ordenada, un proceso de inscripción.

FIGURA 1. Planificador de horarios de URBE. URBE (2009).

“Sistema de gestión de horarios académicos en línea” es un proyecto el cual se desarrolló para la Universidad del Zulia. El sistema permitía al estudiante activo seleccionar ciertas asignaturas y luego generar diversos horarios; dentro de las opciones generadas por este sistema, el estudiante tenía la oportunidad de seleccionar el que fuese de su agrado y luego imprimirlo. Fuenmayor (2012).

FIGURA 2. Sistema de gestión de horarios académicos en línea.

Fuenmayor (2012).

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Con la intención de darle una solución automática al problema de la asignación horaria que se presenta al inicio de cada semestre, en el año 2013 se llevó a cabo un proyecto titulado “Sistema generador de horarios maestros para la licenciatura en Computación de la Universidad del Zulia” el cual ofrece un mecanismo de ayuda para la generación de horarios de clase (denominados horarios maestros) a los profesores de la licenciatura.

FIGURA 3. Sistema generador de horarios maestros para la licenciatura en

Computación de la Universidad del Zulia. Bracho (2013).

Con la intención de contribuir en la innovación tecnológica y el progreso de la Universidad del Zulia, este proyecto abarca uno de los campos de la ciencia de la computación que busca dar resultados óptimos con respecto a los recursos de los que se dispone, y así responder a la demanda que se presenta por parte de los estudiantes de esta casa de estudios. En forma explicativa y, de manera general, se presentan ciertos términos que se manejan dentro de este proyecto y que pretenden contribuir a la formación de la población en general:

Herramienta web: es aquella aplicación que los usuarios pueden utilizar accediendo a un servidor web a través de internet o una intranet mediante un navegador. En otras palabras, es un software que se codifica en un lenguaje soportado por los navegadores web.

Web 2.0: el término surgió para referirse a nuevos sitios web que se diferenciaban de los sitios web más tradicionales englobados bajo la

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denominación Web 1.0. La característica diferencial es la participación colaborativa de los usuarios.Dougherty (2004).

Web del estudiante: el sitio web del estudiante surge como un compromiso de la secretaría de La Universidad del Zulia (LUZ) de proveer al estudiantado un espacio físico, dinámico e innovador con el cual pudiera identificarse, capaz de satisfacer aquellas necesidades académicas orientadas a mejorar su relación con los procesos institucionales por los cuales atraviesa a lo largo de su etapa universitaria. Web del estudiante (2009).

Problema de la programación horaria (Timetabling): es uno de los problemas más difíciles de la ciencia de la computación, considerado como un problema NP-completo. El objetivo es encontrar intervalos de tiempos disponibles para un número de tareas que requieren recursos limitados. Dependiendo de la naturaleza del problema, las constantes pueden variar y puede haber diferentes objetivos. El problema de la programación horaria (Timetabling en inglés) puede surgir en muchos entornos diferentes, pero generalmente se refieren a la programación horaria en instituciones educativas. No es posible formular un modelo general que sea aplicado en todos los casos, dado que cada institución tiene sus propias constantes y objetivos. Reha (2004).

Para el desarrollo de este proyecto se utilizará una adaptación de la metodología de desarrollo de software ágil Scrum. El proceso a desarrollar se realiza de forma iterativa e incremental. Cada iteración, denominada sprint, tiene una duración preestablecida de entre dos y cuatro semanas, obteniendo como resultado una versión del software con nuevas prestaciones listas para ser usadas. En cada nuevo sprint (iteración) se va ajustando la funcionalidad ya construida y se añaden nuevas prestaciones priorizándose siempre aquellas que aporten mayor valor de negocio. Sutherland (2014:7). POSIBLES RESULTADOS

Para darle cumplimiento a los objetivos de este proyecto, se inició una investigación documental acerca de los procesos de inscripciones y otros procesos de la universidad cuyos apoyos sean los horarios. Se diseñó la herramienta tomando en cuenta los parámetros exigidos por la institución y se pudo obtener la siguiente arquitectura:

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FIGURA 4. Arquitectura del planificador de horarios.

Para efectos de este proyecto se hace un pequeño modelo de la base de datos a implementar, sin embargo, la mayor parte de la información sobre los horarios de clase se obtiene de la base de datos ya existente en la WdE; por políticas de privacidad de la WdE, no es posible mostrar el diseño detallado de la misma. A continuación se muestra el diseño de la base de datos implementada para la herramienta web:

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FIGURA 5. Diseño de la base de datos del planificador.

Siguiendo las pautas de diseño establecidas por la institución para el desarrollo de una herramienta de este tipo, se realizó un diagrama de casos de uso que, según Cockburn (2001:15), un caso de uso describe el comportamiento del sistema bajo varias condiciones y sus respuestas a los requerimientos de una de las partes interesadas, llamada actor. A continuación se muestra el diagrama de casos de uso:

FIGURA 6. Diagrama de casos de uso de la herramienta.

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TABLA 1. Caso de uso CU01, Planificador.

No. Caso de uso Nombre caso de uso

CU01 Planificador

Actor Estudiante

Objetivo Organizar, en forma gráfica, la distribución de los horarios

y las secciones.

Precondición Validar la información sobre las materias disponibles.

Postcondición Selección de materias y secciones.

Obtener sugerencias sobre posibles materias a inscribir.

Flujo de eventos

Actividades del actor

1.- Decide si armar el horario o recibir sugerencias sobre las materias a inscribir. 3.- Agregar o eliminar materias y secciones de la cuadrícula.

Respuesta del sistema

2.- Muestra en una cuadrícula

todas las opciones de materias y secciones seleccionadas. 4.- Muestra mensajes y

notificaciones. 5.- Actualiza la cuadrícula con cada selección de materia y sección.

Hasta el momento, el desarrollo de este proyecto se encuentra en la fase de implementación del módulo de planificación de los horarios. Al finalizar, se espera tener una herramienta totalmente funcional, que permita a los estudiantes de la Facultad Experimental de Ciencias de la Universidad del Zulia la planificación de sus horarios de clase y un módulo de generación automática de horarios basado en un pequeño análisis del registro académico del estudiantado. Esta herramienta está pensada para ayudar a aquellos usuarios de la WdE que aún planifican sus horarios de clase usando aplicaciones como Word, Excel, bloc de notas e incluso papel y lápiz. Con esta aplicación se podrá planificar el horario para el periodo especificado y, de estar conforme, se podrá guardar en formato PDF o imprimir.

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CONCLUSIONES Basado en el problema de la programación horaria y en la carencia de una herramienta potenciada para ayudar a los estudiantes de la Facultad Experimental de Ciencias en la planificación de sus horarios de clase, se llevará a cabo esta herramienta. El principal problema a atacar es la falta de planificación y la valiosa inversión de tiempo al tratar de realizar los horarios a través de herramientas desarticuladas y que no arrojan resultados satisfactorios. Estando bajo un entorno web, esta herramienta se podrá acceder desde cualquier dispositivo con conexión a internet y en cualquier momento, lo que significa un avance para la universidad y un ahorro de recursos para todos los estudiantes de la Facultad Experimental de Ciencias que se benefician de los servicios de la Web del Estudiante. Siguiendo con los objetivos propuestos en este proyecto, se ha logrado tener valiosa información acerca de los procesos de inscripciones en la universidad y cómo se manejan a nivel de la WdE, se tiene una visión clara de los procesos que se van a automatizar y, de forma gráfica, una estructura de la herramienta y de la base de datos. Se ha podido hacer una conexión entre la base de datos existente en la Web del Estudiante y la diseñada para el proyecto. Al finalizar el desarrollo de este proyecto, se espera tener disponible una herramienta que sirva de apoyo a los estudiantes de la Facultad Experimental de Ciencias al momento de planificar su horario de clases, mediante un proceso simple de selección de materias deseadas, obteniendo como resultado su horario de forma tabular. REFERENCIAS BILIOGRÁFICAS

Bonilla M., Molina J. y Morales F. (2006). Planificación: concepto e importancia (documento en línea). Disponible en http://frankmorales.webcindario.com/trabajos/planificacion.html: (consulta: 2016, mayo 19). Bracho N. (2013). Sistema generador de horarios maestros para la Licenciatura en Computación de la Universidad del Zulia. Proyecto de Trabajo Especial de Grado presentado como requisito para optar al título de Licenciada en Computación – Universidad del Zulia. Maracaibo-Venezuela.

http://frankmorales.webcindario.com/trabajos/planificacion.html

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Cockburn A. (2001). Writing effective use cases. Reading: Editorial Addison-Wesley. p.p. 15. Dougherty D. (2004). What is web 2.0? (documento en línea). Disponible en http://www.oreilly.com/pub/a/web2/archive/what-is-web-20.html: (consulta: 2016, mayo 19). Fuenmayor A. (2012). Sistema de gestión de horarios académicos en línea. Trabajo Especial de Grado presentado como requisito para optar al título de Licenciada en Computación – Universidad del Zulia. Maracaibo-Venezuela. Hernández R., Miranda J. y Rey P. (2008). Programación de horarios de clases y asignación de salas para la Facultad de Ingeniería de la Universidad Diego Portales mediante un enfoque de programación entera. Revista Ingeniería de Sistemas (22), 122. Reha (2004). Timetabling problems (documento en línea). Disponible en http://web.csulb.edu/~obenli/DSS/node2.html: (consulta: 2016, mayo 19). Sutherland J. (2014). SCRUM the art of doing twice the work in half the time. Nueva York: Editorial Crown bussines. p.p. 7. Universidad Rafael Belloso Chacín (2009). Planificador de horarios (documento en línea). Disponible en http://www.urbe.edu/planificador/: (consulta: 2016, mayo 21). Web del Estudiante (2009). Sobre este sitio (documento en línea). Disponible en http://webdelestudiante.luz.edu.ve/wde/sobresitio/sobresitio.html: (consulta: 2016, mayo 19).

http://www.oreilly.com/pub/a/web2/archive/what-is-web-20.html

http://web.csulb.edu/~obenli/DSS/node2.html

http://www.urbe.edu/planificador/

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HERRAMIENTA DE TRADUCCIÓN AUTOMÁTICA DE WAYUUNAIKI A ESPAÑOL. CASO DE ESTUDIO: SINTAGMAS NOMINALES Y VERBALES

SIMPLES (Automatic translation tool of wayuunaiki to spanish. Case Study: verbal noun

phrases and simple)

José González1, Gerardo Pirela Morillo1. 1Laboratorio de Lenguajes y Modelos Computacionales, Departamento de Computación, Facultad Experimental de Ciencias, Universidad del Zulia,

Maracaibo - Venezuela. [email protected]

RESUMEN

El propósito de la presente investigación es construir un sistema de traducción automática del idioma wayuunaiki a español en una herramienta web, utilizando técnicas o algoritmos de procesamiento de lenguaje natural o lingüística computacional, gramática libre de contexto, entre otros. En este proyecto se utilizará la metodología: modelo incremental propuesto por Bermúdez, C (2011) a lo largo de cuatro fases: análisis, diseño, codificación o desarrollo y pruebas. Se espera contar con un sistema que beneficiará a estudiantes, profesores y público en general interesados en el estudio de esta lengua indígena. Palabras clave: gramática libre de contexto, sistema de traducción automática,

procesamiento de lenguaje natural, wayuunaiki.


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ABSTRACT

The purpose of this research is to build a machine translation system wayuunaiki to spanish language in a web tool using techniques or processing algorithms computational linguistics or natural language, context-free grammar, among others. Analysis, design, coding or development and testing: proposed by Bermudez, C (2011) along four phases incremental model: In this project, the methodology used. Is expected to have a system that will benefit students, teachers and the general public interested in the study of this indigenous tongue.

Keywords: context-free grammar, machine traslation system, natural language processing, wayuunaiki.

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INTRODUCCIÓN

La búsqueda de información en la web requiere que las consultas sean específicas para obtener resultados que se ajusten con los intereses del usuario. Algunos de los factores que influyen son: la gran variedad de fuentes de la información, las diversas lenguas en las que se encuentra disponible dicha información y la extensión de los documentos que la contienen. Por tales motivos, estos motores para predecir y hacer más sencilla dicha búsqueda al usuario, los diccionarios, los traductores automáticos (entre otras herramientas) se han convertido en aplicaciones altamente demandadas, comenta Careaga, J. (2012).

Según Valdés, J. (1989), la traducción no es solo la búsqueda de palabras

en un diccionario, sino la tarea de establecer una comunicación entre el pensamiento de los habitantes y los distintos lugares del mundo. Pues la traducción es la transferencia de pensamientos, significados e ideas de un idioma origen a otro destino, así como el puente que relaciona la expresión de una idea en un idioma con su equivalente en otro.Llerena, E. (2013) señala que en la actualidad, como consecuencia de los procesos de la globalización, muchas de las lenguas del mundo están en riesgo de desaparecer o están desapareciendo por completo, por consiguiente, según el Instituto Nacional de Estadística (2011) de Venezuela la lengua guajira o wayuunaiki es actualmente hablada por el 67,5% de la población wayuu total de Venezuela esto es menor al 70,9% del reportado en el censo de 2001.

Dentro de la población wayuu se ha despertado el interés y la necesidad de

aprender y leer su propio idioma; este impulso positivo ha contado con el respaldo de importantes iniciativas a través de las cuales se realizan estudios sobre la lengua wayuu, en particular sobre temas de fonología y de gramática como diccionarios, traductores automáticos, manuales de enseñanza, entre otros. Sin embargo,al momento de la elaboración de la presente propuesta y luego de una revisión preliminar, no se halló una herramienta de traducción automática de wayuunaiki a español sino solo de español a wayuunaiki,propuesto por Llerena, E. (2013).

Por lo anterior planteado, con esta investigaciónse propone,desarrollaruna

herramienta de traducción automática del idioma wayuunaiki al español, circunscribiendo su alcance al caso de estudio de sintagmas nominales y verbales simples. OBJETIVOS

Objetivos específicos • Realizar una revisión documental de los sistemas de traducción automática y de gramática del wayuunaiki.

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• Seleccionar las técnicas de lingüística computacional para la traducción automática. • Implementar las técnicas seleccionadas. • Construir una interfaz para la herramienta de traducción automática. • Realizar las pruebas funcionales de la herramienta.

Bases Teóricas

La traducción automática por ordenador constituye una de las líneas de investigación de la lingüística computacional de mayor complejidad intrínseca y, al mismo tiempo, uno de los desarrollos de mayor interés para el público no especialista.

Según Gómez J (2010) la lingüística computacionales un campo científico

interdisciplinario relativamente reciente (cerca de cincuenta años de investigación y desarrollo) cuyo objetivo radica en incorporar en los ordenadores la habilidad en el manejo del lenguaje humano. Desde el punto de vista de su vinculación a la informática, y también por motivos históricos, la lingüística computacional suele ser considerada como una subdisciplina de la inteligencia artificial.

La inteligencia artificial, por su parte, se ocupa de la comprensión de la

inteligencia y del diseño de máquinas inteligentes, es decir, de máquinas que presentan características asociadas con el entendimiento humano, como el raciocinio, la comprensión del lenguaje hablado y escrito, el aprendizaje o la toma de decisiones. METODOLOGÍA

Para este proyecto se utilizó el método incremental propuesto por Bermúdez, C (2011). Este modelo o metodología surge de la combinación del modelo lineal secuencial con la filosofía interactiva de construcción de prototipos, esto mantiene al cliente en constante contacto con los resultados obtenidos en cada iteración, este mismo se encarga de incluir o desechar elementos al final de cada incremento a fin de que el software se adapte mejor a sus necesidades reales.

Cada secuencia lineal permite desarrollar de manera iterativa nuevas versiones del software cada vez más completas reduciendo el tiempo de entrega considerablemente, a lo largo de cuatro fases:

Fase 1: análisis de requisitos del software

En esta fase se analizó tanto los requisitos funcionales y no funcionales que el sistema asimilará. Se realizó una revisión documental de sistemas de traducción automática (TA) y de gramática del wayuunaiki, así como la selección de las

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técnicas de lingüística computacional y su correspondiente aplicación en la herramienta de traducción automática.

Fase 2: diseño del software En esta fase se seleccionó y diseñó la estructura y repositorios de datos así

como los algoritmos de lingüística computacional que se implementarán. Así mismo se definirá el diseño de la herramienta web.

Fase 3: generación del código Esta fase es la parte de programación y desarrollo del software, es decir, la

implementación de los modelos propuestos o definidos en la fase de diseño de la metodología.

Fase 4: pruebas Una vez que se generó código, comenzaron las pruebas del software o

sistema que se desarrolló. El proceso de pruebas se centró en los procesos lógicos internos del software, asegurando que todas las sentencias se han comprobado, y en los procesos externos funcionales, es decir, la realización de las pruebas para la detección de errores. RESULTADOS

1. Arquitectura A continuación se muestra el funcionamiento estructural de la herramienta

de traducción. El usuario introduce un sintagma nominal, verbal o frase corta, luego en el servidor de traducción es analizado lexicalmente, después se envía ala base de conocimiento para el correspondiente análisis sintáctico y semántico, después de estos procesos se muestran en pantalla el resultado de la traducción.

FIGURA 1. Arquitectura de la herramienta

Escribe Peticiones

Visualiza Respuestas

(Fuente: Propia, 2016)

Entrada (frase)

Salida (frase traducida)

Interfaz web (Html)

Base de

Conocimiento

(Prolog,

[AnSint_AnSem])

Servidor de

traducción

(PHP [AnLex])

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1. Servidor de traducción

El servidor de traducción está hecho en el lenguaje de programación de servidor que es PHP. En esta parte, el algoritmo recibe una cadena de texto y realiza ciertas funciones secundarias en la interfaz del usuario, como eliminar espacios en blanco, caracteres tabuladores y de línea nueva o saltos de línea; luego de haber efectuado estas operaciones el analizador léxico acepta la cadena para efectuar la traducción.

Luego, los tokens generados son escritos en un archivo de texto que es

enviado para ser leído en Prolog (lenguaje de programación lógica) y llevar a cabo el análisis sintáctico y semántico ejecutado con una llamada a este lenguaje, para después devolver una cadena de texto que el algoritmo de traducción toma para unir los lexemas con los morfemas y como paso final mostrar la traducción en pantalla.

A continuación se muestra el algoritmo de preprocesamiento para los análisis

léxico, sintáctico y semántico: funcian traduccion(frase) {

frase = quita_espacios(frase); frase = poner_en_minuscula(frase); subfrase = dividir_en_subfrases(frase); foreach(subfrase as frag_subfrase) { AnalisisLexico(frag_subfrase); AnalisisSintacticoAnalisisSemantico(salida); } for(contador = 0 ; contador < salida.length ; contador++) { fraseTrad += unir_lexemas_morfemas(salida[contador]); } print(fraseTrad); }

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1.1. Análisis léxico El análisis léxico está hecho en PHP lenguaje servidor junto con la tabla de símbolos o diccionario de palabras. Su principal función consiste en leer los caracteres de entrada y elaborar como salida una secuencia de componentes léxicos (lexemas y morfemas) que utiliza el analizador sintáctico para hacer el análisis (los componentes léxicos son enviados a una archivo de texto). También hace la clasificación de palabras para el analizador sintáctico

funcion AnalisisLéxico(frase) {

palabras = extraer_palabras(frase); clasificar_palabras(); palabras = separar_lexemas_morfemas(palabras); introducir_en_archivo_de_txt();

}

1.2. Base de conocimiento (análisis sintáctico y semántico)

Esta fase se desarrolló completamente en Prolog debido a la facilidad y sencillez para la escritura de gramáticas de cláusulas definidas (DCG); el analizador sintáctico realiza distintas tareas como agrupar palabras, establecer la estructura o esqueleto de los sintagmas nominales y verbales de cada idioma, es importante resaltar que el idioma wayuunaiki tiene una estructura gramatical bastante compleja que es muy diferente a la estructura gramatical del español, para esto se implementaron dos gramáticas una genera sintagmas en wayuunaiki y la segunda en español respectivamente; y esta a su vez comparten el análisis sintáctico, se trata de un código artificial (algo así como una interlingua) que se ha creado. Código PHP:

function AnalisisSintacticoAnalisisSemantico($prolog,&$salida) { exec($prolog,$salida);//llamada de prolog } CONCLUSIONES

A lo largo de la presente investigación se logró llevar a cabo los objetivos propuestos de la mano con la metodología tomada. Con referente al primer objetivo específicamente a la revisión documental de la gramática del wayuunaiki se concluyó que la gramática ha sido estudiada y los resultados de estos estudios están plasmados en diccionarios, libros y guías didácticas, muchos de ellos no

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concuerdan en su escritura lexical debido a esto se tomó como referencia lexical el sistema ALIV (Alfabeto de Lenguas Indígenas de Venezuela).

La creación de traductoresautomáticos de lenguas indígenas permite la fácil

interacción y aprendizaje con personas hablantes y no hablantes de dichos idiomas como también hacer un aporte importante, al aproximarnos a estas lenguas por medio de las tecnologías. RECOMENDACIONES La herramienta de traducción posee no más de 200 palabras disponibles en la base de conocimiento, por la poca cantidad de palabras en wayuunaiki que existen, como recomendación se necesita alimentar dicha base de conocimiento con la cantidad de palabras posibles para hacer más eficiente éste software. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Bermúdez, C. (2011): Modelo Incremental(documento en línea). Disponible en

http://procesosoftware.wikispaces.com/Modelo+Incremental:(Consulta: 2014, junio). Careaga, J. (2012).Sistema Resumidor-Traductor Automático(documento en

línea). Disponible enhttp://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/2640/Tesis.pdf?sequence=1:(Consulta: 2014, febrero). Gómez, J (2010): Lingüística Computacional (documento en línea). Disponible en http://www.raco.cat/index.php/Bibliodoc/article/viewFile/56629/66051 (Consulta: 2016, abril). Instituto Nacional de Estadística (2011).XIV Censo De Población Y Vivienda 2011 Resultados Población Indígena(documento en línea). Disponible en

http://www.ine.gov.ve/documentos/Demografia/CensodePoblacionyVivienda/pdf/ResultadosBasicos.pdf:(Consulta: 2014, junio). Llerena, E. (2013).Software Traductor de Español a Lengua Wayuu(documento

en línea).Disponible en http://www.santiago.cu/hosting/linguistica/descargar.php?d=1939:(Consulta:2014, junio). Valdés, J. (1989): La traducción automática(documento en línea)Disponible en http://www.dgbiblio.unam.mx/servicios/dgb/publicdgb/bole/fulltext/volIV3/traduccion.htm (Consulta: 2014,febrero).

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HERRAMIENTA PARA LA PROGRAMACIÓN GRÁFICA DE MÁQUINAS DE TURING POR BLOQUES

(Tool for graphic programming with Turing block-machines)

Diego Urbina1, Gerardo Pirela Morillo1 1 Laboratorio de Lenguajes y Modelos Computacionales, Departamento de Computación, Facultad Experimental de Ciencias, Universidad del Zulia,

Maracaibo-Venezuela. [email protected]

RESUMEN

El estudio de los conceptos asociados a máquinas de Turing por bloques es de suma importancia para fortalecer los conocimientos de la materia Teoría de la Computación. Este proyecto se elaborará con la metodología de Cockburn (2008), a lo largo de cuatro fases: creación, elaboración, construcción y transición. Se espera contar con una herramienta que permita editar y visualizar la simulación de máquinas de Turing por bloques, junto con los formalismos pertinentes al proceso de cómputo y complejidades de estos modelos computacionales. Palabras clave: Teoría de la computación, modelos computacionales, máquina de Turing por bloques, proceso de cómputo, complejidad computacional.


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ABSTRACT

The study of concepts associated with Turing machine blocks is of paramount importance to strengthen knowledge related to the subject of theory of computation. This project will be developed using the methodology proposed by Cockburn (2008), along four phases: inception, elaboration, construction, and transition. The author expects to build a tool that would allow editing and visual simulation of Turing machine blocks, including all formal notation pertinent to sequence of computations and complexity of such computational models. Keywords: Theory of computation, computational models, Turing machine blocks, computation sequence, computational complexity.

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INTRODUCCIÓN

La teoría de la computación es muy importante ya que estudia a los algoritmos como modelos computacionales por excelencia. En ésta se define la noción formal de un algoritmo como una máquina de Turing que se detiene con cualquier entrada, según lo enuncia la tesis de Church-Turing (Hopcroft, Motwani, Ullman, 2006). Se estudian técnicas formales que permiten evaluar lenguajes de programación, el análisis y síntesis de soluciones a problemas propios de las ciencias de la computación.

El estudio de la teoría de la computación ayuda a incentivar la búsqueda de

soluciones a problemas usando modelos computacionales, facilita la comprensión de muchas otras áreas de la ciencia de la computación (como compiladores); además, se utiliza en el diseño y construcción de aplicaciones importantes de software y hardware, ayuda a comprender qué esperar del software, permite deducir si es posible resolver un problema dentro de los límites de la computación (Contreras, 2014).

Contar con herramientas automatizadas, interactivas, para fortalecer los

conocimientos de cualquier materia, es importante en el proceso de enseñanza-aprendizaje de los alumnos. Actualmente existen varias aplicaciones para la materia teoría de la computación en la licenciatura en computación de la Universidad del Zulia, tales como: Fénix para el manejo de autómatas finitos (Ferrer, 2011) y Asix para máquinas de Turing estándar (Caspersen, 2011), además se está desarrollando otra para gramáticas libres de contexto y autómatas de pila.

La teoría de la computación es importante ya que estudia a los algoritmos

como modelos computacionales por excelencia. A pesar de esto, los estudiantes de la licenciatura en computación en la Universidad del Zulia, no cuentan con una herramienta computacional que explore circuitos no triviales de máquinas de Turing. Ésta herramienta les permitirá editar y simular el funcionamiento de circuitos de máquinas de Turing por bloques, visualizando los formalismos asociados con las secuencias y las complejidades de cómputo de tales modelos computacionales, sirviendo de apoyo al proceso de enseñanza-aprendizaje y fortaleciendo la investigación y exploración teórico-práctica en el área de la teoría de la computación.

Sin embargo, al momento de la elaboración del presente manuscrito y luego

de hacer una revisión documental preliminar de los potenciales antecedentes de la presente investigación, no se hallaron herramientas disponibles para estudiar máquinas de Turing por bloques las cuales, según describen Lewis y Papadimitriou (1997), permiten construir circuitos complejos de máquinas de Turing sin tener que diseñar explícitamente largos fragmentos repetitivos de

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máquinas por estado. Tales máquinas por bloques son usadas para el estudio de propiedades, alcance y complejidad computacional de estos modelos, con las notaciones formales de rigor. Objetivos

Realizar una revisión documental sobre los aspectos teóricos-prácticos de máquinas de Turing por bloques.

Seleccionar las herramientas gráficas y de programación para el desarrollo de la aplicación.

Desarrollar el entorno gráfico para la edición de máquinas de Turing por bloques.

Diseñar un simulador gráfico de máquinas de Turing por bloques.

Implementar los módulos diseñados de manera integrada.

Realizar pruebas funcionales de la aplicación.

Máquinas de Turing

Una máquina de Turing es un objeto abstracto de la clase de “máquinas de estados finitos” o “autómatas finitos”, cuyo funcionamiento intuitivo se describe en la figura 1 a continuación:

Figura 1 – Caricatura de un autómata finito

Estas máquinas capturan en un modelo matemático y computacional sencillo la noción de procesos por transiciones, paso a paso, estado por estado. Todos estos autómatas trabajan con una cinta separada por celdas (en la que se configura una serie de símbolos de entrada) con un cabezal lector, y una estructura de control que contiene los estados (inicial, intermedios y finales) junto con las transiciones de la máquina, las cuales dependen del estado actual al que apunte el controlador y el símbolo leído por el cabezal de cinta, para luego indicar el estado siguiente y la acción a tomar. La máquina arranca con el cabezal en la celda más izquierda de la cinta y el controlador apuntando al estado inicial; la máquina sigue una secuencia de transiciones que eventualmente la llevan a un estado final o a una

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configuración en la que ninguna transición es posible; dependiendo entonces del estado o la configuración en la que se detenga la máquina se considerará el proceso satisfactorio (luz de aceptación encendida) o rechazado (luz apagada).

Existen múltiples variantes de estas máquinas, además de varias adaptaciones

a cada área de conocimiento. Algunas de dichas variantes poseen un cabezal de solo lectura y movimiento automático a la derecha, mientras que otras poseen un cabezal de lector/escritura y movimiento no automático en ambas direcciones. Entre las variantes más comunes se encuentran: los autómatas finitos determinísticos y no determinísticos, los autómatas de pila, los transductores finitos y las máquinas de Turing.

Formalmente hablando, desde el punto de vista matemático y computacional,

una máquina de Turing se define como la tupla: M=(,E,e0,P,) en la que:

es el alfabeto que contiene los símbolos de la cinta de lecto/escritura; E en un conjunto finito de estados de la máquina;

e0E es el estado inicial de la máquina;

PE es un subconjunto propio de E denominados estados de parada;

[(E–P)({b}][E({b,,})] es la relación de transición.

La relación de transición contiene tuplas de tipo: =[(ei,a);(ej,x)] que se

interpretan como “si M está en el estado ei y el cabezal lee el símbolo a en la

cinta, la máquina pasa al estado ej ejecutando la acción x”; a puede ser un

símbolo de o el símbolo especial de blanco de cinta: b; x puede ser un símbolo

de o el símbolo especial de blanco de cinta: b (en cuyo caso la acción sería de

escritura en la celda actual del cabezal de cinta) o los símbolos especiales: , que indican movimiento del cabezal a la celda de la derecha o de la izquierda de la posición actual – respectivamente.

Estas máquinas juegan un papel protagónico en computación teórica ya que, su

creador: Alan Turing las ideó para establecer los límites de lo computable, concluyendo que “toda función computable puede ser modelada con una máquina de Turing estándar”, o conversamente: “toda función que no pueda ser modelada con una máquina de Turing estándar no es computable”. La Tesis de Church-Turing postula entonces que “la máquina de Turing que se detiene con cualquier entrada captura la noción formal de un algoritmo”. Siendo, pues, los algoritmos los modelos computacionales por excelencia, el estudio de estos modelos abstractos, su alcance y poder, sus propiedades y formalismos son de especial importancia en la formación de todo profesional de las ciencias de la computación.

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Máquinas de Turing por bloques

La definición de máquinas de Turing del apartado anterior es usualmente denominada “máquina de Turing por estados” y es la versión estándar de dichas máquinas. En el estudio de sus formalismos, las complejidades computacionales (espacial y temporal), sus configuraciones y secuencias de cómputo, así como el alcance de su poder computacional, muchas veces es necesario diseñar máquinas estándares con repeticiones de secuencias de estados y acciones que resultan en diagramas complejos y difíciles de manipular y estudiar.

Autores como Lewis y Papadimitriou (1997), Hopcroft y col. (2006), entre otros

definen especies de abreviaturas de máquinas de Turing llamadas bloques, macros, subrutinas (entre otros términos) que pueden ser concatenadas para formar circuitos de máquinas de Turing para simplificar el diagrama de máquinas cada vez más complejas, tal como se muestra en la figura 2.

Figura 2 – Ejemplo de máquina de Turing por bloques

En el ejemplo de la figura dos, la máquina resultante ejecutará lo codificado en la máquina A, luego, si el cabezal de la cinta queda en una celda que contiene el símbolo x, se ejecutará la máquina B; si el cabezal queda en una celda con el símbolo y, se ejecutará la máquina C; si no, la máquina se detendrá.

De esta manera es posible escribir máquinas de Turing cada vez más complejas y lo que resulta puede ser considerado como una técnica de programación gráfica, ya que, en vez de la manera tradicional de escribir código para producir software, se dibujan circuitos de máquinas de Turing para producir modelos computacionales gráficos que pueden ser visualmente simulados para el estudio de sus propiedades formales: secuencia de cómputo, complejidad temporal y complejidad espacial. METODOLOGÍA UTILIZADA

La metodología seleccionada para la herramienta de edición y simulación de máquinas de Turing por bloques y será la desarrollada por Cockburn (2008), quien

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planteó el desarrollo iterativo e incremental. Esta Metodología consta de cuatro fases, a saber: creación, elaboración, construcción y transición.

Creación: en esta fase se identificará el alcance del proyecto, los requisitos

(funcionales y no funcionales) y los riesgos a un nivel alto, se realizara una revisión documental sobre los aspectos teóricos-prácticos de máquinas de Turing por bloques con suficiente detalle para que el trabajo pueda realizarse.

Elaboración: en ésta se ofrecerá una arquitectura de trabajo que mitigue los

riesgos principales y así seleccionar las herramientas gráficas y de programación para el desarrollo de la aplicación ya que debe cumplir con los requisitos de la herramienta.

Construcción: en esta fase se completará en forma incremental la arquitectura

con código listo para la producción generada del entorno gráfico para la edición y simulación de máquinas de Turing por bloques a partir de análisis, diseño, implementación de los requisitos de la aplicación.

Transición: en ésta se ofrecerá el sistema completo, para realizaran las pruebas

funcionales y evaluar la herramienta e interfaz gráfica para máquinas de Turing por bloques. RESULTADOS ESPERADOS

Una vez cumplidos los objetivos de este proyecto se espera contar una herramienta computacional que ofrezca una interfaz gráfica e interactiva amigable con el usuario, que le permita construir circuitos de máquinas de Turing por bloques y simular las máquinas que construyan, para facilitar el estudio del proceso enseñanza-aprendizaje y el estudio de las propiedades, alcance y complejidad computacional de estos modelos, con la notación formal requerida por la materia de Teoría de la Computación.

BIBLIOGRAFÍA Caspersen S. (2011) “Herramienta Integrada para la Construcción, Manipulación, simulación de Turing estándares y de acceso aleatorio”.Trabajo Especial de Grado presentado como requisito para optar al

título de Licenciado en Computación. Cockburn, A. (2008) “Using Both Incremental and Iterative Development”. Disponible en: http://www.crosstalkonline.org/storage/issue-archives/2008/200805/200805-Cockburn.pdf Consultado (25 de junio de 2014). Contreras H. (2014) “Introducción y Conocimientos preliminares a la Teoría

http://www.crosstalkonline.org/storage/issue-archives/2008/200805/200805-Cockburn.pdf

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de la Computación”. Disponible en: http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/hyelitza/ materias/preteoria/apuntes/Unidad0-tema1-introduccion.pdf Consultado (10 de mayo de 2014) Ferrer D. (2011) “Herramienta Integrada para la Construcción, Manipulación, Simulación de autómatas finitos”.Trabajo Especial de Grado presentado como requisito para optar al título de Licenciado en Computación. Hopcroft, J; Motwani, R; Ullman, J. (2006) “Automata Theory, Languages, and Computation”. Pearson International Edition. Lewis, H; Papadimitriou, C. (1997) “Elements of the Theory of Computation”.Prentice-Hall, 2da. Edición.

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PROPUESTA Y CONSTRUCCIÓN DE UN VEHÍCULO SUBACUÁTICO MONOPLAZA PROPULSADO POR POTENCIA HUMANA COMO

ALTERNATIVA DE TURISMO MARÍTIMO (Proposal and construction of a single-seat underwater vehicle propelled by power

human as an alternative of maritime tourism)

Erickxon Parra1,Edgar Hernández1, Hendrick Urbina1, Juan Barreto1 y Luis Fernández1

1American Society of MechanicalEngineers de La Universidad del Zulia (ASME-LUZ)Universidad del Zulia, Apartado postal 526, Maracaibo 4001-A, Venezuela.

[email protected]/ [email protected] RESUMEN

En este proyecto se propone la construcción de un vehículo subacuático monoplaza propulsado por potencia humana que funcionará como alternativa al turismo marítimo, mediante el uso de software de diseño ingenieriles, tales como Solidworks, AutoCAD, JavaProp, entre otros. A medida que la tecnología avanza se han ido desarrollando dispositivos subacuáticos cada vez más eficientes para de alguna manera, aumentar el interés por la observación y exploración de las profundidades; así como también, proporcionan un medio de transporte turístico que permite al individuo quien lo maneje apreciar la belleza y variedad del ecosistema marítimo del país desde una perspectiva distinta. El adelanto tecnológico subacuático es un motivo de importancia para inspirar a los estudiantes de varias disciplinas de la ingeniería, proporcionándoles una experiencia que logre llevar sus conocimientos teóricos a la práctica, fomentando el avance en las áreas de la hidrodinámica, propulsión y seguridad del vehículo submarino. Actualmente el submarino o vehículo subacuático es un prototipo sumergible pionero en tierras zulianas que tiene la particularidad de que el per fil de su casco se asemeja a unos de los peces más veloces del mar. Palabras clave: vehículo subacuático, hidrodinámica, exploración, turismo.



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INTRODUCCIÓN

El proyecto HPS (Human PoweredSubmarine), es una iniciativa académica nacida en la Seccional Estudiantil ASME-LUZ adscrita al organismo internacional ASME y perteneciente a la Escuela de Mecánica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad del Zulia, a partir de la inquietud de sus miembros por adquirir nuevos conocimientos y experiencias en las áreas académica ingenieriles. Consiguiendo de esta manera complementar su formación académica y profesional mediante la aplicación de conocimientos teórico-prácticos implementados en el desarrollo de dicho proyecto.

Si bien en un comienzo este proyecto nació con un fin competitivo, buscando

participar el ISR 2011 (International SubmarineRace) y demostrar las capacidades técnicas de cada uno de los miembros, a partir del último año, se ha orientado hacia el ámbito social, cómo una alternativa para el desarrollo turístico regional y nacional aprovechando el amplio litoral costero de Venezuela, aumentando el interés por la observación y exploración de las profundidades de lagos y mares no mayores de 15 metros, demostrando el talento tanto humano como técnico de los miembros adscritos a este proyecto para ofrecer soluciones realistas, sustentables y desarrollables a áreas de interés nacional como es el área turística. Se debe hacer notar que este prototipo está totalmente impulsado por potencia humana, siendo ecológicamente amigable, económicamente sustentable y socialmente aceptable.

Este proyecto, se encuentra actualmente en las etapas de diseño previo a las

simulaciones para una posterior construcción, cuenta con 4 divisiones principales: Hidrodinámica del Casco, Sistema de Navegación y Control, Sistema de Transmisión de Potencia y Seguridad y Ergonomía y cuyo objetivo es realizar una Propuesta y construcción de un vehículo subacuático monoplaza propulsado por potencia humana como alternativa de turismo marítimo DESARROLLO DE LA PROPUESTA

Un vehículo subacuático, mejor conocido como submarino, no es más que un vehículo capaz de sumergirse enteramente en el agua quedando totalmente rodeado de la misma, el cual contiene completamente al o los tripulantes. Por lo tanto, para su diseño y construcción se involucran una amplia gama de conocimientos ingenieriles, de manera que, para tener un mejor criterio del proyecto, este se divide en varias categorías, que permiten trabajar sistemáticamente con mayor eficiencia, estas son: Hidrodinámica; Sistema de transmisión y propulsión; Sistema de control y navegación; Seguridad y Ergonomía. Estas cuatro áreas, se desarrollarán de acuerdo con los objetivos del proyecto y a los aportes del equipo HPS (Figura 1).

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Figura1. Características del submarino monoplaza

HIDRODINÁMICA

Se conoce como hidrodinámica, según Çengel y Cimbala (2010), la parte de la hidráulica que estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento, de manera que, para ello se consideran parámetros físicos como la velocidad, la presión, el flujo y el gasto volumétrico del mismo.

Esta división se encargará de construir un esqueleto de metal con una carcasa

de fibra de vidrio, se selecciona fibra de vidrio ya que es un material fácil de conseguir en nuestra zona, cabe destacar que el casco no sufre por altas presiones puesto que el submarino sumergido va a estar totalmente lleno de agua. Así como también, esta división es la encargada del diseño y simulación de las aletas direccionales y la propela.

Casco

Se diseñó el perfil del casco tomando como referencia el atún azul así como características propias de otros animales marinos los cuales por su desarrollo evolutivo han logrado alcanzar un óptimo y eficiente perfil hidrodinámico el cual les brinda altas velocidades a un menor esfuerzo. Seguidamente, mediante el programa de AutoCAD se llevó este perfil en un plano de vistas laterales y horizontales, con el fin de representar el modelo en un sólido 3D (Figura 2). Actualmente nos encontramos realizando la construcción del modelo computarizado en la herramienta Solidworks, con la finalidad de realizar simulaciones de fluidos sobre el mismo.

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Figura 2. Plano del Prototipo y modelo en 3D

Aletas direccionales

Las aletas tienen la función de dar sustento y estabilidad al submarino al momento de estar sumergido. Su diseño está basado en la selección de perfil NACA indicado (Figura 3), los perfiles NACA son una familia estandarizada de geometrías deperfiles para el desarrollo aeronáutico y análisis de ingeniería.Los perfiles son generados por polinomios que describen la forma de la línea de curvatura y la distribución de espesor.

Figura 3. Perfil de la aleta

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Propela La propela o hélice no es más que un mecanismo compuesto por varias aspas

ladeadas que al girar con fuerza alrededor de un eje desplazan el fluido en el que están, para este caso, poder desplazar el submarino. De manera que para el diseño la hélice se debe de tener en cuenta diversos parámetros como: el numero de aspas, la velocidad de giro, diámetro de la propela, diámetro del eje “hub”, la velocidad de giro, la fuerza de empuje y las velocidades que se desean alcanzar en el submarino, entre otras. Además, una variable sistema de paso muy importante fue diseñada para optimizar el sistema de propulsión y reducir el par en el arranque y maximizar la aceleración. El diámetro de la hélice (0.6m) fue elegido en base al diámetro máximo del casco como medida de seguridad para evitar el contacto entre las aspas y elementos que puedan encontrarse alrededor de la misma.

Todos estos datos son introducidos en el programa JavaProp (figura 4) el cual

arroja un diseño preliminar de las dimensiones que debe tener la propela para su posterior fabricación así como arroja un análisis de diversas variables a tomar en cuenta al momento de optimizar la eficiencia de las mismas, basándose en la teoría de elementos de pala.

Figura 4. Interfaz del programa JavaProp

SISTEMA DE NAVEGACIÓN

Esta división es la encargada de diseñar el sistema permite que el submarino

pueda girar alrededor de su eje de cabeceo. Actualmente, se diseña un sistema totalmente mecánico, por lo tanto fácil de ajustar o reparar. Está diseñado para permitir el control completo del submarino una sola mano. Las cuatro aletas

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asociadas con los ejes de cabeceo y laterales están vinculadas a la palanca de mando del piloto con una sucesión de cables y poleas.

Este sistema,mediante el uso del software CAD SolisWorks, se basa en el

diseño de un joystick (Figura 5), el cual inducirán aletas máxima deflexión de ± 90°. Debido a que el piloto se acostará con el joystick debajo de su torso, el final de la palanca de mando se coloca con una pelota, para prevenir lesiones del piloto en caso de un impacto.

La palanca de mando se compone de dos ruedas. La rueda lateral controla la

vertical, dirección, mientras que la rueda superior controla el movimiento horizontal. Estas poleas están vinculadas a los cables conectados a las aletas. Para cada dirección, los cables actúan en una polea situada en una de las dos aletas por eje. Una barra de metal se utiliza para vincular las dos aletas opuestas.

Figura 5. Joystick realizado en Solisworks

SISTEMA DE TRANSMISIÓN Y PROPULSIÓN

El diseño básico del sistema de transmisión, consiste en una pedalera que se

encuentra comunicada a un subsistema de engranes cónicos estos a su vez conectados a un conjunto de engranes helicoidales (Figura 6). Este sistema aumentará la velocidad angular generada por el tripulante (RPM). El subsistema de engranes cónicos cambia la dirección de la potencia y RPM generadas, para ello el eje (flecha) de la pedalera y el eje en el que gira el piñón cónico deben estar perfectamente alineados sobre sus cojinetes y con un ángulo de inclinación 90 grados entre sí. Estos se conectaran al sistema de engranes helicoidales que transmitirán y aumentaran la velocidad angular (RPM) al eje de la propela.

El eje de la propela tendrá las RPM que le transmita la salida de los engranes

helicoidales y la revolución de dicha propela agitara el agua y generara el efecto de impulsión del vehículo, dicho efecto será mayor mientras mayor sean las RPM de salida de los engranes helicoidales.

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Figura 5. Sistema de transmisión

SEGURIDAD Y ERGONOMÍA En esta área de trabajo, se denotan las normas establecidas por las diferentes

organizaciones, que se deben cumplir para llevar a cabo el buen funcionamiento del submarino dadas las condiciones determinadas, con la confianza de mantener a salvo a todo el personal que opere en las mediaciones en donde se desempeñen las mismas.Comprenden puntos relacionados con el equipamiento y suministro deoxígeno del piloto, certificados de buceo en mar abierto, coloración de submarinos, salida de rescate, equipo de rescate, visibilidad, luminosidad, entre otros aspectos importantes.

Actualmente nos encontramos elaborando modelos computarizados del

desplazamiento de la silla (figura 6) del piloto con la finalidad de hacerla más ergonómica permitiendo un mejor acceso a los pedales así como al sistema de navegación, la posición de la silla también es un punto de importancia ya que determinara la ubicación del tripulante, interviniendo en el centro de masa del submarino y de esta forma en su estabilidad.

Basándose en las normas de seguridad establecidas por la competencia ISR, entre sus caracterices resaltan las siguientes:

Está estructurado con un diseño innovador y pintado con colores llamativos.

El grupo consta de todo el equipamiento necesario como tanques de oxígeno, equipo de buceo, así como también, contar con el estándar de calidad requerido, certificado por marcas reconocidas, con la finalidad de tener uso seguro.

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Liberación de una boya en caso de emergencia para indicar la posición del submarino.

Figura 6. Representación esquemática de la silla del piloto

REFLEXIONES FINALES Se ha mencionado anteriormente que un enfoque clave del proyecto es el

desarrollo turístico del país, por su parte el turismo es una actividad que se realiza, según las motivaciones que experimenta el individuo para satisfacer sus necesidades y en busca de la consumación de sus deseos. Esto da un enfoque completo de la actividad, o funciones que se puedan desempeñar el proyecto al mismo tiempo que se recrea o se disfruta en un momento dado.

Actualmente Venezuela posee una superficie continental e insular de 916.445

km², de los cuales 915.169 km² corresponden al territorio continental y 1.276 km² a los territorios insulares. De acuerdo con el artículo 11 de la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela, el espacio insular de Venezuela comprende el archipiélago de Los Monjes, archipiélago de Las Aves, archipiélago de Los Roques, isla La Orchila, isla La Tortuga, isla La Blanquilla, archipiélago Los Hermanos, isla de Margarita, entre otros, los cuales constan con espacios abiertos para la exploración del lecho marítimo, que permite al individuo disfrutar más cerca de la naturaleza marítima de Venezuela.

Finalmente, el prototipo al definirse como un proyecto sostenible cumple con

las políticas acuáticas del país, las cuales consisten en el diseño de lineamientos estratégicos sobre la base de las potencialidades, capacidades productivas y

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recursos disponibles en las zonas costeras y otros espacios acuáticos, que garanticen el desarrollo sustentable social y endógeno, la integración territorial y la soberanía nacional.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS NASG. Nihon univ. Aero Student Group. Disponible en: http://www.nasg.com/afdb/listairfoil-e.phtml.(Consulta: 2016, Mayo 25) F.M. White (2003). Mecánica De Fluidos. 5ed. Editorial McGraw-Hill.

Cengel Y. y Cimbalan J (2010). Mecánica De Fluidos. 2ed. Editorial McGraw-Hill.

Decreto N° 6.126. Ley Orgánica que los Espacios Acuáticos. Disponible

en:http://www.inea.gob.ve/ineaWEB/downloads/leyesreglamentos/LeyOrganicaEspaciosAcuaticos.pdf (Consulta: 2016, junio 5) Çengel Y. Boles M. (2003). Termodinámica. 4ed. Editorial McGraw-Hill.

Aerodynamics of Model Aircfat. JavaProp–Desing and Analysis of Propeller. Disponible en: http://www.mh-aerotools.de/airfoils/javaprop.htm (consulta: 2016, junio 5)

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PROPIEDADES TENSOACTIVAS DE LIGNINAS ACILADAS CON ANHÍDRIDOS ALQUENILSUCCÍNICOS

(Surface active properties of acylatedlignins with alkenylsuccinic anhydrides)

Nacarid Delgado*, Fredy Ysambertt, Merilyn Machado, Bélgica Bravo, Gerson Chávez y Nelson Márquez

Laboratorio de Petroquímica y Surfactantes, Departamento de Química, Facultad Experimental de Ciencias, Universidad del Zulia, Maracaibo-Venezuela.

*[email protected]

RESUMEN

La lignina es, después de la celulosa, el segundo biopolímero más abundante en el mundo vegetal y se encuentra en las paredes celulares de la plantas. Por ser un polímero fenólico natural, se utiliza extensamente en diversos campos. La lignina en la práctica comercial representa un gran porcentaje de subproducto no deseado durante las operaciones de producción de pulpa de celulosa para la fabricación de papel, razón por la cual se realizó su modificación química mediante una reacción previamente reportada de acilación con anhídridos

alquenilsuccínicos (C₉, C₁₂ y C₁₆) en fase líquida, utilizando calentamiento microondas, con el fin de evaluar las propiedades tensoactivas de estos derivados con respecto a la lignina de partida. Los resultados obtenidos mostraron que todos los derivados disminuyeron la tensión superficial del agua en mayor proporción que la lignina de origen. Además, el número de átomos de carbono en la cadena alquenil del anhídrido incorporado es inversamente proporcional a la tensión superficial de los derivados en medio acuoso, debido al efecto hidrofóbico que hace que el derivado migre a la superficie en lugar de quedarse en el seno de la solución. Palabras clave: Lignina, acilación, anhídrido, tensión superficial.


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INTRODUCCIÓN

La lignina es un polímero tridimensional heterogéneo, compuesto principalmente por unidades de fenilpropano unidos por enlaces éter, enlaces simples carbono-carbono y grupos funcionales, tales como hidroxilos fenólicos, hidroxilos alifáticos, metoxilos, carbonilos, carboxilos y sulfonatos que se encuentran en distintos porcentaje debido a las diferentes especies de plantas de donde provienen y al proceso de aislamiento. Las plantas contienen principalmente celulosa, hemicelulosa y lignina. Esta última representa un 15-40 % en peso seco de la biomasa vegetal (Alekhinaet. al., 2015). El suministro limitado y el creciente costo de surfactantes para la recuperación de petróleo han llevado al estudio de recursos renovables como fuentes de recuperación de petróleo partiendo de la materia prima fácilmente disponible y económica, buscando disminuir el impacto ambiental generado por las industrias de pulpa y papel. En este sentido, las ligninas técnicas o comerciales son de gran interés porque representan un subproducto para las industrias de pulpa y papel, que generalmente es quemado para generar energía, y recuperar los reactivos utilizados en el proceso (Chávez y Domine, 2013). Existe una gran variedad de productos potenciales que se pueden obtener mediante la modificación química de la lignina, entre ellos los surfactantes (Selyanina et. al., 2007). Los grupos hidroxilos alifáticos y aromáticos disponibles en la molécula son abundantes en número y susceptibles a diversas reacciones químicas.Algunos compuestos químicos son capaces de formar enlaces covalentes estables, sustituyendo los grupos hidroxilo que se encuentran en la lignina. Tales compuestos son: cloruro de alquilo y acilo, ácidos carboxílicos, epóxido, isocianatos, lactonas, nitrilos y anhídridos (Chen et. al., 2014). La modificación estructural de la lignina depende de la aplicación específica y en el caso de su potencial uso como surfactantes, es necesario variar los grupos funcionales existente con el fin de cambiar el balance hidrofílico-lipofílico (HLB, acrónimo del inglés hydrophilic-lipophilic balance). Con base en lo antes expuesto, el objetivo de esta investigación fuemodificar químicamente la lignina mediante reacciones de acilación con anhídridos alquenilsuccínicos, evaluando las propiedades tensoactivas de cada uno de los derivados. METODOLOGÍA

Para la preparación de los derivados se empleó una lignina tipo Kraft (Aldrich), los anhídridos:Nonenilsuccínico(NSA, Merck), Dodecenilsuccínico(DSA, Aldrich) y Hexadecenilsuccinico(HSA, TCI America), y la N,N-Dimetilformamida (DMF, Merck)como solvente-catalizador. Además, para la síntesis y purificación de

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los derivados se emplearon los siguientes reactivos y equipos: Ácido clorhídrico (HCl, Riedel de Haën), Hidróxido de sodio (NaOH, Merck), Cloroformo (CHCl₃, Merck), Benceno (Riedel de Haën), Dioxano (Merck), Acetonitrilo(ACN, Merck grado HPLC), Tetrahidrofurano(THF, Merck grado HPLC), un microondas de síntesis (Milestone ETHOS ONE) y un liofilizador(LABCONCO LYPH.LOCK 6).

Las reacciones de acilación de lignina se llevaron a cabo como se indica en

la Figura 1. Se añadieron 8 mL de DMF en un reactor, luego se adicionaron diferentes cantidades de los anhídridos (NSA 160 μL, DSA 160 μL y HSA 120mg), asegurándose de que cada uno de estos se disolvieran completamente. Luego se adicionaron 100 mg de lignina a cada una de las mezclas anteriores y se llevaron a calentamiento microondas.

Figura 1. Reacción general de la lignina con los anhídridos

alquenilsuccínicos.

En la Tabla 1 se muestran las condiciones empleadas para las reacciones

de la lignina con cada uno de los anhídridos evaluados para la obtención de los derivados de lignina acilados: nonenilsuccinato ácido de lignol(NNSAL), dodecenilsuccinato ácido de lignol (DDSAL) y hexadecenilsuccinato ácido de lignol(HDSAL); estas condiciones fueron optimizadas en estudios previos (Machado et. al., 2012)

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Tabla 1. Condiciones óptimas para la obtención de los derivados NNSAL, DDSAL y HDSAL bajo calentamiento microondas.

Condiciones Óptimas

Derivados T (°C) t (s) P (watts) CA(mmol)

NNSAL 100 180 600 0,715

DDSAL 80 180 800 0,590

HDSAL 80 90 600 0,370

T= temperatura t= tiempo P= potencia CA= concentración del anhídrido Estas reacciones se llevaron a cabo en los reactores de síntesis que vienen

incorporados con el microondas. Posteriormente, se lavaron los derivados con porciones de agua destilada y una solución de HCl 0,1 M para lograr su precipitación, luego se llevaron a secar en un liofilizador por espacio de 24 horas.

Las medidas de tensión superficial se realizaron utilizando un Tensiómetro

de Anillo CSC Du Nouy N°70535.Para ello se preparó una solución madre a una concentración de 15.000 ppm de la lignina y cada uno de los derivados. Continuamente éstos se disolvieron en una solución de DMF al 45 %, para luego aforar con agua destilada. Seguidamente se realizaron quince soluciones por muestra de 25 mL utilizando la solución antes mencionadas. Dichas alícuotas se prepararon ejecutando diluciones 2x. Se dejaron reposar por espacio de 24 horas, para su posterior medición (Ysambertt et. al., 2009).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Para evaluar las propiedades tensoactivas de la nueva familia de derivados lígnicos, se midió la tensión superficial de cada uno de los derivados en una solución DMF:Agua con una relación 1:2, utilizando el método del anillo. En la Figura 2 se muestra la actividad superficial de los derivados NNSAL, DDSAL y HDSAL comparándolos con la lignina de partida LA. Ciertamente se observa una disminución de la tensión superficial con el aumento de la concentración de todos los derivados esterificados. Sin embargo, el que mostró un mayor efecto en la disminución de la tensión superficial es el DDSAL, esto probablemente se deba a que la incorporación de la cadena alquenil de doce átomos de carbono condujo a una menor polidispersidad, por tanto, se tienen tamaños moleculares más

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uniformes, lo que se traduce en la formación de estructuras de agregación más organizadas, proporcionándole a la lignina una mayor carácter anfifilico (Homma et. al., 2009).

Figura 2. Comparación de las curvas de tensión superficial de la LA y sus derivados acilados (T= 25 ºC)

Por su parte, el derivado HDSAL exhibió valores un poco más bajos de tensión superficial respecto al derivado DDSAL, esto podría deberse a que en las reacciones de esterificación realizadas se incorporaron tanto grupos polares COOH, como no-polares C=C al biopolímero lígnico. En el caso del HDSAL, se tiene una cadena de dieciséis átomos de carbono, lo cual le brinda un comportamiento más hidrofóbico, por tanto, lo hace capaz de migrar a la interfaseagua-airerápidamente, disminuyendo su tensión superficial (Badamaliet. al., 2009). Así mismo, la tensión superficial del NNSAL muestra valores más altos de tensión superficial respecto al DDSAL y HDSAL. Estos resultados nos indican que a medida que disminuye la cadena alquenildel anhídrido aumenta la tensión superficial del tensoactivo, debido a que el efecto hidrofóbico se hace menor a medida que disminuye la cadena lipofílica.

En la Figura 3 se muestra la tensión superficial del derivado NNSAL, donde

en la zona comprendida desde 1,56 a 3,13 ppm (Ln 0,44 a 1,14), se puede notar cómo se adsorben las moléculas en la superficie agua-aire.Se observa la presencia de una especie de mesetas a lo largo de la curva de adsorción, conocida como Concentración de Agregación Crítica (CAC), puesto que la lignina posee una estructura molecular amorfa, la cual tiende a interactuar con el agua,

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estabilizando la tensión superficial hasta un punto en que sigue disminuyendo dicho valor por el aumento de concentración del derivado en la interfase.

Figura 3. Curva de tensión superficial del Nonenilsuccinato Ácido de Lignol(T= 25 ºC)

Por otro lado, en la Figura 3, la zona comprendida entre 156,25 y 15000

ppm (Ln 5 y 9), se observa que la tensión superficial se mantiene constante a medida que se aumenta la concentración del derivado, esto puede deberse a que en esta región, el tensoactivo se encuentra encima de su límite crítico de concentración, su Concentración Micelar Crítica (CMC), donde las interacciones hidrófobas entre moléculas de tensoactivo se tornan suficientemente importantes respecto a las interacciones hidrofílicastensoactivo-agua para que se formen espontáneamente una asociación o agregados moleculares. Dichos agregados permiten que el surfactante alcance una energía libre menor y por ende, se observan cambios significativos en el valor de tensión superficial (Read y Wang, 2012).

Así mismo, en la Figura 4, se observa la tensión superficial del derivado

DDSAL, donde al igual que para el NNSAL, en la zona de 1,56 a 15,63 ppm (Ln 0,44 a 2,74) y de 26,04 a 39,06 ppm (Ln 3,26 a 3,67), CAC₁ y CAC₂ respectivamente, se ilustra la formación de mesetas, debido a las interacciones antes mencionadas. Se tiene que para el DDSAL, la curva de adsorción es menor que la del NNSAL, es decir, que se necesita de una menor concentración del derivado para alcanzar el punto de agregación crítica. Estos resultados se deben a

que el derivado de cadena C₁₂, posee propiedades interfaciales intrínsecas que están determinadas por su estructura, el tamaño de cada uno de sus grupos, y su

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balance hidrófilo/hidrófobo, el cual viene determinado principalmente por la polaridad de su grupo de cabeza.

Se ha reportado que las moléculas de tensoactivos han de poseer una

longitud mínima de cadena hidrófoba, normalmente superior a ocho átomos de carbono enlazados, y su carácter hidrófilo no debe ser excesivo, lo que les permite formar agregados con moléculas de su misma especie. Es decir, el derivado DDSAL cumple con las características reportadas para tensoactivos, es por ello que se observa una buena actividad superficial para este compuesto (Homma et. al., 2009).

Por otra parte, en la Figura 4, la zona comprendida entre 156,25 y 10000

ppm (Ln 5 y 9), refleja una cierta tendencia lineal, lo que nos indica que estamos en la zona de asociación de moléculas de DDSAL, donde ocurre el proceso de agregación por “saturación” de moléculas de tensoactivo en la fase acuosa, dando lugar a la formación de agregados moleculares. Es importante resaltar que la CMC no tiene un valor exacto, sino que corresponde a una zona de transición dentro de un cierto rango de concentración que puede variar en función de la especie tensoactiva en cuestión y cuya amplitud aumenta cuando se mezclan tensoactivos diferentes entre sí (Homma et. al., 2009).

Figura 4. Curva de tensión superficial del Dodecenilsuccinato Ácido de

Lignol(T= 25 ºC)

De igual manera en la Figura 5 se muestra la tensión superficial del

derivado HDSAL, donde la zona de 1,56 a 3,13 ppm (Ln 0,44 a 1,14) y de 19,53 a

39,06 ppm (Ln 2,97 a 3,67), CAC₁ y CAC₂ respectivamente, presentó mesetas de

CAC₁

CAC2

CMC

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forma similar a los derivados DDSAL y NNSAL, debido a lo antes mencionado. También se observa que la curva de asociación es parecida a la presentada por el derivado DDSAL, esto podría deberse a que la diferencia entre ambos derivados es dos átomos de carbono, lo que nos indica que interactúan de forma parecida en la interfase agua/aire. Sin embargo, se tiene que para el derivado HDSAL, la curva de asociación posee valores constantes.

Figura 5. Curva de tensión superficial del Hexadecenilsuccinato Ácido de Lignol(T= 25 ºC)

Dichos resultados están asociados al efecto hidrofóbico que pueden

presentar los derivados, que en este caso es mayor para el HDSAL, debido a que este efecto no se da por la atracción entre grupos no-polares, sino que se origina para evitar las extremadamente débiles fuerzas atractivas entre las moléculas de agua y las cadenas hidrofóbicas de las moléculas de tensoactivo comparadas con las fuertes interacciones intermoleculares entre las moléculas de agua. Como resultado el sistema tiende a reducir su energía libre eliminando los contactos cadenas alquilo-agua, quedando los monómeros de tensoactivo orientadas de manera que la cabeza polar está en contacto con el medio acuoso y la cola hidrofóbica en contacto con la fase aérea (Homma et. al., 2009). Por tanto, el derivado HDSAL exhibió un valor de CMC menor respecto a los derivados DDSAL y NNSAL, lo que se encuentra en concordancia con lo antes expuesto.

En general, los derivados acilados presentaron una buena actividad

superficial en comparación con la lignina de partida. Se sabe que la introducción de un número grande de grupos hidrofílicos aumenta la solubilidad en agua y, reduce el exceso de densidad. Esto conduce a una disminución en la actividad

CAC₁

CAC2

CMC

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superficial de los polímeros que tienen un gran número de grupos hidrófobos (Matsushitaet. al., 2008), lo que nos indica que la inserción de anhídridos alquenilsuccínicos a la lignina dio como resultado una nueva familia de derivados lígnicos con propiedades duales, capaces de disminuir la tensión superficial del agua.

Por otro lado, en la Tabla 2 se muestra la comparación de los valores

obtenidos de CAC, CMC y actividad superficial de los derivados esterificados, resaltando que a medida que aumenta la cadena alquenil, disminuyen la pendiente y la CMC, debido a los efectos antes descritos. También se puede observar que todas las pendientes son negativas, lo que nos indica que los derivados presentan una buena actividad superficial, es decir, que mientras más pequeño sea el número, mas empinada será la curva, y por tanto, se tendrá una mayor actividad superficial (Kim et. al., 2011).

Tabla 2. Actividad Superficial, CMC y CAC de los derivados NNSAL,

DDSAL y HDSAL

Derivados Actividad superficial (pendiente)

CAC₁

(ppm)

CAC₂

(ppm)

CMC

(ppm)

NNSAL 0,0414 3,13 ND 312,5

DDSAL 0,1148 15,63 78,125 156,25

HDSAL 0,1392 3,13 39,06 78,125

La CMC es una característica importante de una tensoactivo, puesto que al

formar micelas en solución, logran mantener un rango de concentración de tensoactivo relativamente constante. El valor constante de la CMC permite saber la concentración necesaria para que se dé la formación de la monocapa de adsorción, la cual brinda información valiosa para la aplicación del tensoactivo en diferentes procesos. También se observan valores de CAC para cada uno de los derivados, indicando así, la capacidad que tiene esta familia de derivados de reducir la fuerza de tensión superficial del agua (Khan y Shah, 2008).

De igual manera, los tensoactivos de esta clase presentan pesos

moleculares de varias decenas de miles, pero permanecen solubles en agua gracias a sus numerosos grupos hidrofílicos. Tienen aplicaciones industriales, particularmente como dispersantes o como deshidratantes usados en la ruptura de emulsiones con aceites naturales o petróleo, por la amplia área que ocupan en la interfase (Burlatskyet. al., 2013).Por lo antes mencionado, la nueva familia de derivados lígnicospodrían tener aplicación en las industrias de dispersantes o deshidratantes debido a las características presentadas en este estudio.

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CONCLUSIONES La evaluación de las propiedades tensoactivas de los derivados lígnicosacilados con anhídridos alquenilsuccínicos demostró que todos disminuyeron la tensión superficial significativamente en comparación con la lignina de partida, bajo las condiciones en las que se realizaron las mediciones. La disminución en el número de átomos de carbono en la cadena alquenil representa una tendencia inversamente proporcional a la tensión superficial de los derivados, debido al efecto hidrofóbico. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Alekhinaa, M., Ershovaa, O., Ebertb, A., Heikkinenc, S. y Sixta, H. (2015). Softwood kraft lignin for value-added applications: Fractionation and structural characterization. Industrial Crops and Products 66, 220-228. Badamali, S., Luque, R., Clark, J. y Breeden, S. (2009). Microwave assisted oxidation of a lignin model phenolic monomer using Co (salen)/SBA-15, Catalysis Communucations 10, 1010-1013. Burlatsky, S.,Atrazhev, V.,Dmitriev, D.,Sultanov, V.,Timokhina, E.,Ugolkova, E.,Tulyani, S.yVincitore, A. (2013).Surface Tension model for Surfactant solutions at the critical micelle concentration, Journal of Colloid and Interface Science 393, 151-160. Chávez, M. y Domine, M. (2013). Lignina, estructura y aplicaciones: Métodos de despolimerización para la obtención de derivados aromáticos de interés industrial”, Avances enCienciae Ingeniería 4(4), 15-46. Chen, Y., Stark, N., Cai, Z., Frihart, C., Lorenz, L. y Ibach, R.(2014). Chemical Modification of Kraft Lignin: Effecton Chemical and Thermal Properties, Bioresource., 9(3), 5488-5500. Khan, M. y Shah, S. (2008). Determination of Critical Micelle Concentration (Cmc) of Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) and the Effect of Low Concentration of Pyrene and its Cmc Using ORIGIN Sotfware, Journal Chemistry Society 30, 186-191. Kim, J., Shin, E.,Eom, I., Won, K., Kim, Y., Choi, D., Choi, I. y Choi, J. (2011). Structural features of lignin macromolecules extracted with ionic liquid from poplar wood”, Bioresource Technology 102, 9020-9025. Homma, H., Kubo, S., Yamada, T., Matsushita, Y. y Uraki, Y. (2009). Preparation and Characterization of Amphiphilic Lignin Derivatives as Surfactants, Journal of Wood Chemistry and Technology 28, 270-282.

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EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES TENSOACTIVAS DE NOVELES SURFACTANTES DE PAR IÓNICO DE TIPO ALQUILCARBOXILATOS DE

IMIDAZOLIO Y CICLOHEXILAMAONIO (Evaluation of surface-active properties of novel ion-pair surfactants type

alkylcarboxylates of imidazolium and cyclohexylamonium)

Belgica Bravo,1 Gerson Chávez,1Nacarid Delgado,1 Maira Jimenez3, Milangel Luzardo,1 Iran Parra,2 Nelson Márquez1 y Ana Cáceres3.

1Laboratorio de Petroquímica y Surfactantes, Departamento de Química, Facultad Experimental de Ciencias, Universidad del Zulia, Maracaibo-Venezuela.

2Departamento de Química, Facultad de Agronomía, Universidad del Zulia, Maracaibo-Venezuela.

3Laboratorio de Desarrollo de Métodos, Departamento de Química, Facultad Experimental de Ciencias, Universidad del Zulia, Maracaibo-Venezuela.

*[email protected] RESUMEN Los ácidos carboxílicos grasos son moléculas anfifílicas que al neutralizarse con una base orgánica forman un surfactante de par iónico (SPI), los cuales representan una alternativa en la aplicación a nivel industrial, debido a sus ventajas medioambientales respecto a los de contraión inorgánico. El tipo de contraión de estas especies juega un papel fundamental en las propiedades tensoactivas del compuesto. Se preparó una novedosa clase de SPImediante la neutralizacion de cantidades equimolares del ácido carboxílico y una base de tipo ciclohexilamina ([cHAC][CnH2n+1COO]) e imidazol ([Imi][CnH2n+1COO]) bajo condiciones suaves de reacción, cuya caracterización por FTIR da evidencias de la formación de dichos compuestos. Se evaluó el comportamiento de agregación en solución acuosa a 25ºC a través de medidas de tensión superficial utilizando el método del anillo de dünouy. Así mismo se comparó los parámetros fisicoquímicos entre los carboxilatos (C8, C10, C12) estudiados. Se observo valores de CMC menores para la serie imidazolio, en ambos casos la CMC disminuyó con el aumento de la cadena hidrocarbonada. El mayor volumen del catión ciclohexilamonio en contraste con el catión imidazolio, se hizo evidente debido a los valores de Aminy Γmax, encontrados. Para la serie de las especies con imidazolio los valores del exceso superficial fueron menores en comparación con los de ciclohexilamonio en contraste con el Amin, esto puede deberse a las altas interacciones electrostáticas entre el carboxilato y el imidazolio, lo cual es evidente por la poca variación de Γmax. Mientras que en el caso de la serie de ciclohexilamonio, las interacciones de van der walls tienden a predominar debido a un cambio drásticos en los valores de Γmax. Por otro lado, los valores de ∆Gmicy ∆Gadsfueron negativos, lo que indica que tanto el proceso de adsorción como de asociación es espontaneo para las series estudiadas. Palabras clave: tensión superficial, surfactante de par iónico, alquilcarboxilato, imidazolio, ciclohexilamonio.


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ABSTRACT The fatty carboxylic acids are amphiphilicmolecules can lead a class of ion-pair surfactants (IPS) by neutralization with an organic base, which represent an alternative in industrial application, because of its environmental advantages over inorganic counterion. The type of counterion species plays an essential role in the surfactant properties of the compound. A novel class of ion-pair surfactants (IPS) was prepared through the neutralization of imidazole ([Imi][CnH2n+1COO]) and cyclohexylamine ([cHAC][CnH2n+1COO]) with alkyl carboxylic acids by mild reaction conditions, whose FTIR characterization show evidence of the compounds formation. Their aggregation behavior has been studied by surface tensiometry using the platinum ring method (DuNoüy). The physicochemical parameters among studied carboxylates (C8, C10, C12) were compared. Decreases in the critical micelle concentration (cmc) were obtained, for all studied IPS families, when increasing the anionic alkyl chain length. The increased volume of cyclohexylammoniumcation in contrast with the imidazoliumcation, it became apparent because the Amin andΓmax values found. For the imidazoliumseries surface excess values they were lower compared with Amin. This may be due to high electrostatic interactions between carboxylate and imidazolium, which it is evident by the little variation of Γmax. While in the cyclohexylammonium series case, interactions van der walls tend to predominate due to a drastic change in Γmax values. Furthermore, the ∆Gmicand ∆Gads values were negative; it is indicating that both the adsorption as association process is spontaneous to the series studied. Keywords: surfacetension, ion-pairsurfactants, alkylcarboxylates, imidazolium, cyclohexylamonium.

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INTRODUCCIÓN

Los surfactantes son sustancias anfifílicas que tienen una dualidad polar-apolar lo cual le confiere dos propiedades, una de adsorberse en una interfase aceite/agua o aire/agua disminuyendo la tensión superficial y la otra es que a cierta concentración, los surfactantes interaccionan entre sí formando estructuras organizadas llamadas micelas, concentración conocida como concentración micelar critica (cmc). Estas dos propiedades los hace atractivos en diversas aplicaciones a nivel doméstico e industrial (Zhiet al, 2013).

Actualmente, las investigaciones están dirigidas hacia la formulación de

nuevas especies tensoactivas que sean amigables al ambiente. Se han llevado a cabo estudios basados en ácidos carboxílicos de cadena corta asociados a contraiones orgánicos de tipo imidazol y pirrolidina, los cuales son denominados como líquidos iónicos próticos, presentando propiedades tensoactivas con posibles aplicaciones como surfactantes(Fameauet al, 2012; Freitas et al, 2013;Jinglinet al, 2012;Moradiet al, 2013).Debido a que pocos estudios se han dedicado a los compuestos con carácter anfifílico como las sales de ácidos carboxílicos grasos en el campo de la industria, estas especies podrían representar una nueva familia en la clasificación de los surfactantes como surfactantes de contraion orgánico (Wang et al, 2012;Domanskaet al, 2013). Los mismos están compuestos por un anión y un catión, los cuales pueden ser variantes y presentar propiedades tensoactivas. Dichas propiedades son de gran importancia para determinar sus posibles aplicaciones e incluso su destino ambiental.

Es esencial tener herramientas que puedan describir las propiedades físicas

y el comportamiento de fase de surfactantes en ambientes hidrofóbicos e hidrofìlicos. Tales herramientas podrían predecir algunas características importantes de los surfactantes, como la concentración micelar critica (CMC), área minina (Amin), exceso superficial (Γmax) entre otros, los cuales dependen de la estructura del mismo. Debido a la importancia que tiene el conocer dichos parámetros, en el presente estudio se discutirán los aspectos fundamentales que rigen el comportamiento de los surfactantes de par iónico (Danovet al, 2013;Shabanet al, 2015).Para este caso en particular se emplearan ácidos carboxílicos grasos con número de átomos de carbono de intervalo de C8, C10 y C12 asociados a un contraión orgánico de tipo amina como la ciclohexilamina y el imidazol, para lo cual se realizaron las medidas de tensión superficial de los anfifilosde tipo alquilcarboxilatos de ciclohexilamonio e imidazolio, a fin de evaluar el comportamiento de agregación de esta nueva familia de compuestos de par iónico.

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METODOLOGÍA Preparación de los surfactantes alquilcarboxilatos de imidazolioy ciclohexilamonio La síntesis de los compuestos carboxilato de par iónico ([cHAC][CnH2n+1COO]) y ([Imi][CnH2n+1COO]) se realizó mediante la reacción de cantidades equimolares del ácido carboxílico y la amina correspondiente, como se muestra en el siguiente esquema de reacción.

Esquema 1. Preparación de los surfactantes de par iónico de tipo carboxilato de ciclohexilamonioy carboxilato de imidazolio

Esta reacción se mantuvo en agitación constante durante 4 horas a 25ºC. Posteriormente se indujo a la precipitación a aproximadamente 4 °C, se filtró al vacío y se lavó con porciones de hexano frío para eliminar las posibles trazas de aminas y ácidos residuales hasta la formación de los cristales blancos, seguidamente se colocó en el desecador durante 12 h y se guardó para su posterior caracterización. El seguimiento de las reacciones obtenidas se llevó a cabo por la técnica de espectrometría FTIR (Shimadzu, 8400S) con un rango de 4000 a 400 cm-1, comparando las bandas de vibración de diferentes grupos funcionales del derivado con el del ácido graso y la amina de partida. El espectro FTIR mostró la banda intensa de alargamiento simétrica y asimétrica del grupo amonio a 2562-2208 cm-1 y una banda de deformación del respectivo grupo a 1533-1470 cm-1 correspondiente a la amina protonada. Así como la aparición de bandas intensas de alargamiento asimétricas y simétricas a 1624 y 1393 cm-1del grupo carboxilato y aparición de la banda de deformación a 719 cm-1. Determinación de la actividad superficial

Para determinar la actividad superficial de los compuestos de par iónico se

efectuaron medidas de tensión por el método del anillo de Du Nouy, para lo cual

+ T= 25°C

95-100 %

7 < n < 11

OH

O

CH3(CH2)n

Alquilcarboxilato de Imidazolio

OH

O

CH3(CH2)n

+ :4h, 25 C

n-Hexano

Ácido carboxílicon= 10n= 12

n= 14

Imidazol

O-

O

CH3(CH2)n

+Alquilcarboxilato de Imidazolio

OH

O

CH3(CH2)n

+ :4h, 25 C

n-Hexano

Ácido carboxílicon= 10n= 12

n= 14

Imidazol

O-

O

CH3(CH2)n

+

7 < n < 11

H2N O-

O

CH3(CH2)n+H3N

Ciclohexilamina

7 < n < 11

Alquilcarboxilato de Ciclohexilamonio

+

7 < n < 11

OH

O

CH3(CH2)n

T= 25°C

95-100 %

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se preparó una solución concentrada de 100 mM del surfactante. A través de esta solución concentrada, se prepararon soluciones en un intervalo de concentración: Para los alquilcarboxilatos de imidazolio: 0,1-26 mM de octanoato de imidazolio (ImiC8), 0,05-10 mM de decanoato de imidazolio (ImiC10) y 1 a 130 mM de decanoato de imidazolio (ImiC12).Para los alquilcarboxilatos de ciclohexilamonio(1,0-100,0mM) de octanoato de ciclohexilamonio (cHAC8), (0,1-30,0mM) de decanoato de ciclohexilamonio (cHAC10), (0,05-8,0mM) dodecanoato de ciclohexilamonio (cHAC12).Las soluciones preparadas se dejaron estabilizar durante 24 horas antes de realizar las medidas de tensión superficial. Se construyeron curvas de tensión superficial en función de logaritmo neperiano de la concentración de los surfactantes de par iónico con diferente longitud de cadena. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La tensión superficial es una propiedad física por efecto de las fuerzas de cohesión entre las moléculas de los líquidos, estas sustancias superficialmente activas son usadas a menudo tanto en aplicaciones industriales como en la vida diaria. La comprensión de las propiedades químicas y físicas de los surfactantes son importantes definir, para elegir cual es favorable en tales productos químicos para aplicaciones industriales específicas (Samyet al,2016). Para estudiar el comportamiento de agregación de esta nueva familia de compuestos anfifílicos, se construyeron las graficas respectivas de la tensión superficial medida en función del logaritmo neperiano de la concentración de cada compuesto (Figura 1 y 2). Los procesos de adsorción y micelización de las moléculas de surfactantes se consideran como una transición de fase. Las primeras moléculas de surfactantes presentes en una solución tienen una fuerte tendencia a migrar hacia una interfase y adsorberse en ella. La fuerza motriz de tal adsorción es el efecto hidrófobo, a saber la sustracción de la cola apolar del medio acuoso y la formación de un contacto más favorable con las partes apolares de otras moléculas de surfactante. Cuando la concentración de surfactante aumenta en la fase acuosa, se produce rápidamente la saturación del área interfacial y, como consecuencia, el número de moléculas disueltas tiende a aumentar. A partir de la concentración micelar crítica (cmc), el surfactante produce estructuras poliméricas de asociación llamadas micelas, en las cuales el surfactante alcanza una posición favorable. De acuerdo con la ley de Gibbs, aplicado a los sistemas de equilibrio, la adsorción de un tensoactivo en la interfase aire/agua conduce a una reducción de la tensión superficial de la solución. La cantidad adsorbida (Γ) de los surfactantes SPI estudiados se calcula entonces utilizando la siguiente ecuación.

Γ 1

i T

lnC T

(1)

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Donde R es la constante de los gases (8.31 J mol-1 K-1), T es la temperatura

absoluta, la tensión superficial, C la concentración del surfactante, y

lnC Tla

pendiente por debajo de la cmc en la curva de tensión superficial (Figura 1 y 2). El parámetro i representa el número de especies que constituyen la molécula del surfactante las cuales están adsorbidas en la interface. A partir de la concentración micelarcrítica (cmc) de todos los compuestos, fue posible calcular el resto de los parámetros fisicoquímicos que determinan el comportamiento de agregación de los surfactantes en general.

Figura 1. Curvas de tensión superficial para la serie de alquilcarboxilatos de imidazolio.

Figura 2. Curvas de tensión superficial para la serie de alquilcarboxilatos de

ciclohexilamonio.

-Ln C), en las Figura 1 y 2 se observa que la tensión superficial disminuye con el incremento de la concentración molar de dichas especies anfífilicas, esto es debido a que las moléculas solubilizadas en el seno de la solución acuosa se adsorben en la interfase agua/aire orientando sus partes estructurales polares (grupo amonio) hacia la fase acuosa y sus partes estructurales apolares (grupo cíclico y las cadenas hidrocarbonadas del respectivo ácido) hacia la fase orgánica (aire) de forma tal de satisfacer su doble afinidad polar–no polar (Zhiet al,2013). A medida que aumenta la concentración de estas especies un mayor número de moléculas se adsorben en la superficie, lo que causa mayor descenso en la tensión

0

20

40

60

80

-4 -2 0 2 4 6

(d

in c

m-1

)

Ln (C/mM)

ImiC8

ImiC10

ImiC12

0

20

40

60

80

-2 0 2 4 6

(d

in c

m-1)

Ln (C/mM)

cHAC8

cHAC10

cHAC12

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superficial, debido a la disminución de la atracción intermolecular en la solución. Una vez que se ha alcanzado la saturación de la interfase, los cambios de tensión superficial con el incremento de las concentraciones molares del tensoactivo disminuyen considerablemente, hasta el punto de volverse casi constantes. La zona de inflexión en cada gráfica corresponde a la cmc de los carboxilatos evaluados.

En la tabla 1 se observa los valores de cmc encontrados para cada

compuesto. Es de notar que, la cmc para la serie de alquilcarboxilatos de imidazolio es menor que para los alquilcarboxilatos de ciclohexilamonio, lo que implica que esta primera serie tiende a migrar más rápidamente a la interfase agua/aire que la serie con contraión orgánico ciclohexilamonio. Este parámetro va en descenso a medida que aumenta la cadena alquílica del grupo carboxilato para ambos casos, esto es debido al aumento de la lipofilicidad de los compuestos de contraión orgánico formados. De igual forma, la tensión en la cmc ( cac) también disminuye con el aumento de la lipofilicidad de los compuestos de contraión orgánico. Así mismo, fue calculada la concentración del exceso superficial máximo (Γmax). Este parámetro fisicoquímico está relacionado con la cantidad de especies de surfactante absorbidos por unidad de superficie de soluciones no micelares (C por debajo de la cmc).Estos valores de Γmaxse utilizaron para calcular el Amin en la interface solución/aire. Evidentemente, siendo el Amin inversamente proporcional al Γmax, es de esperar un aumento de este último parámetro a medida que disminuye el Amin,que es precisamente lo que se observa.

Tabla1. Parámetros obtenidos para la serie alquilcarboxilatos de imidazolio y ciclohexilamonio a través de medidas de tensión superficial a 25ºC

IPS cmca

(mmol L-1)

cac ± 0,1 %

(dinas cm-1)

Γmax± 0,1 %

(µmol m-

2)

Amin± 0,01 (nm2)

∆G˚ mic (Kj mol-

1)

∆G˚ ads

(Kj mol-1)

ImiC8 21,0 37,03 2,80 0,592 -9,57 -30,34

ImiC10 6,0 27,52 2,78 0,597 -12,68 -39,27

ImiC12 2,0 18,01 2,76 0,601 -14,82 -47,32

cHAC8 31,0 37,33 4,38 0,380 -8,50 -21,56

cHAC10 18,1 29,46 3,69 0,450 -9,82 -28,80

cHAC12 4,0 22,12 2,28 0,730 -13,07 -49,09 aEl error estimado para el valor de cmc obtenido por medidas de tensión

superficial es menor al 5%.

De igual forma es importante resaltar en la Tabla 1, la poca variación que tienen ambos parámetros para el caso del contraiónimidazolio. Se sabe que el tamaño del grupo hidrofílico es un factor dominante en la determinación de Γmax y Amin de un surfactante. Debido a las altas interacciones coulombicas entre la

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cabeza polar y el catión imidazolio, el cambio de la longitud de la cadena alquilo en el anión no tiene efectos significativos, razón por la cual, no se observan grandes variaciones entre los valores de Γmaxy Amin. Esto sugiere, que para este tipo de moléculas de contraión orgánico de tipo alquilcarboxilato de imidazolio, las interacciones coulombicas predominan o son más importantes que las interacciones de tipo Van der Waals propiamente dicha. Mientras que en el caso de la serie de ciclohexilamonio, las interacciones de Van der Waals tienden a predominar debido a un cambio marcado en los valores deΓmax, así como también del mayor volumen que ocupa el contraiónciclohexilamonio.

La micelizaciónen solución acuosa de los IPS estudiados es un proceso

espontaneo y significa que el cambio en la energía libre de este proceso es negativo. En la tabla 1 se listan los valores de ∆Gmic para todos los SPI estudiados. La espontaneidad del proceso se atribuye a la repulsión entre las diferentes partes hidrofóbicas y el solvente polar. Los resultados indican que los valores de la energía libre de Gibbs se deben primeramente a una contribución entrópica, un efecto común en los procesos de agregación impulsados por la hidrofobicidad. Sin embargo, la variación en el porcentaje de la energía libre de Gibbs es debido a que el termino entálpico incrementa con la longitud de la cadena. La figura 3 muestra la variación de la energía estándar de Gibbs de la agregación de los SPI estudiados a 25 ºC en función de la longitud de la cadena del anión. De la figura se puede extraer la siguiente información: (1) se encontró que la variación de la energía de Gibbs fue negativa, lo que implica como era de esperarse que el proceso de agregación de estos IPS se produce de forma espontánea una vez alcanzada la cmc; (2) El IPS de mayor longitud de cadena alquílica presento el valor más negativo de la energía de Gibbs, lo que indica que el proceso de agregación se produce con mayor facilidad con el aumento de la cadena alquílica del IPS; (3) La agregación es impulsada por el efecto inductivo de las interacciones de la cadena hidrocarbonada-hidrocarbonada.

Figura 3. Variación entre el ΔGºm de los IPS, a 25 ºC y el numero de átomos de

carbono en la cadena alquílica (nc)

-16

-14

-12

-10

-8

-6

6 8 10 12

Imi

cHA

G

º m/K

Jm

ol-1

nc

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CONCLUSIONES

Los parámetros encontrados a través de medidas de tensión superficial, permitieron inferir sobre el comportamiento de agregación de estos alquilcarboxilatos de imidazolio y ciclohexilamonio en solución acuosa. Se pudo notar, que la cmc encontrada en este estudio es relativamente menor que las reportadas para sus homólogos de contraión inorgánico. Esto es debido a una hidratación más débil del contraión orgánico, lo que disminuye factiblemente las repulsiones electrostáticas entre los grupos carboxilatos, lo cual facilita la agregación. Así mismo, la serie con catión imidazolio presento menor cmc que la serie con ciclohexilamonio, lo que sugiere una mayor lipofilicidad de los compuestos con catión imidazolio.Para ambas series estudiadas el proceso de adsorción y asociación es espontaneo. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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APROVECHAMIENTO DE RESIDUOS DE LA INDUSTRIA DE ACEITE DE PALMA PARA LA PREPARACIÓN DE TENSOACTIVOS VERDES

(Utilization of waste palm oil industry for preparing green surfactants)

Belgica Bravo,*1Gerson Chávez,1Joan Cruz,1Nacarid Delgado,1Milangel Luzardo,1Iran Parra,2Nelson Márquez1 y Ana Cáceres3.

1Laboratorio de Petroquímica y Surfactantes, Departamento de Química, Facultad Experimental de Ciencias, Universidad del Zulia, Maracaibo-Venezuela.

2Departamento de Química, Facultad de Agronomía, Universidad del Zulia, Maracaibo-Venezuela.

3Laboratorio de Desarrollo de Métodos de Análisis, Departamento de Química, Facultad Experimental de Ciencias, Universidad del Zulia, Maracaibo-Venezuela.

*[email protected]

RESUMEN La palma aceitera (Elaeisguineensis) es una palmera originaria de los trópicos del África, cuyo fruto da un aceite de óptima calidad, con alta concentración de ácidos palmítico y oleico. El fraccionamiento del aceite es considerado como un proceso de modificación termomecánico, donde los triglicéridos componentes del aceite son separados generalmente como una mezcla de cristalización parcial, en una fase líquida (oleina) y otra sólida (estearina). La oleína es la fracción más utilizada, es completamente líquida a temperatura ambiente en climas templados, mientras que la estearina no tiene importancia alimenticia y es considerada como un residuo en las industrias venezolanas. Con miras a proporcionar un valor agregado a la estearina aprovechando su contenido de aceites grasos, se formaron compuestos de contraión orgánico de tipo alquilcarboxilatos de imidazolio (ImACn) y ciclohexilamonio (cHACn) a través de una sencilla reacción ácido/base en proporciones equimolares a temperatura ambiente, como sustancias con características como surfactantes verdes. Los rendimientos de las reacciones fueron > 95 % m/v y la caracterización por espectrometría infrarroja (FTIR) dio evidencias de la formación de dichos compuestos. Los resultados de conductividad sugieren que a medida que la cadena lipofilica del ácido graso se hace mayor (C12 a C16), aumentan las interacciones entre las moléculas. Estos surfactantes mostraron valores de concentración micelar critica (cmc) bajos, haciéndolos atractivos para posibles aplicaciones en la industria petrolera. La investigación tiene gran importancia ya que el reciclaje de los subproductos y la adopción de tecnologías para el control de la contaminación son un claro testimonio del compromiso por parte de la industria hacia la disminución de la contaminación y la creación de cero desechos. Los resultados demuestran que la estearina, como residuo de la industria de aceite de palma, es una fuente importante de materia prima para la producción venezolana de tensoactivos verdes. Palabras clave: aceite de palma, estearina, ácidos grasos, surfactantes.


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ABSTRACT Oil palm (Elaeisguineensis) is native to the tropics of Africa palm tree, whose fruit yields an oil of excellent quality, with high concentration of palmitic and oleic acid. Fractionation of oil is regarded as a modification thermomechanical process, wherein the components oil triglycerides are generally separated as a mixture of partial crystallization in a liquid (olein) and another solid (stearin) phase. Olein fraction is the most used, is completely liquid at room temperature in warm climates, while stearin has no nutritional importance and is considered as waste in Venezuelan industries. In order to provide added value to stearin leveraging its content of fatty oils, organic counterion compounds type imidazoliumalkylcarboxylates (ImACn) and ciclohexylammoniumalkylcarboxylates (cHACn) were formed through a simple acid/base reaction in equimolar proportions at room temperature, as substances with characteristics as green surfactants. The yields of the reactions were > 95% m/v and infrared spectrometry (FTIR) characterization gives evidence of the formation of such compounds. The conductivity results suggest that as the lipophilic fatty acid chain increase (C12 to C16), the interactions between the molecules increase. These surfactants show low critical micelle concentration (cmc) values, making them attractive for potential applications in the oil industry. The research is of great importance because the recycling of products and the adoption of technologies for pollution control are a clear testimony of the commitment by the industry to reduce pollution and creating zero waste. The results show that the stearin, as residue from the palm oil industry is an important source of raw material for the Venezuelan production of green surfactants. Keywords: palm oil, stearin, fatty acids, surfactants.

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INTRODUCCIÓN

Los ácidos grasos son los más sencillos y principales componentes de los lípidos. Su estructura básica ilustra el modelo general de los mismos, al presentar en su cabeza hidrófila un grupo carboxilato polar y una cola hidrófoba hidrocarbonada no polar, cuya cantidad de carbonos determina su clasificación en cadena corta (menos de 12 átomos carbonos) o cadena larga (más de 12 átomos carbonos) (Sosaet al, 2009). Hasta la fecha se han conseguido aislar aproximadamente cien clases distintas de ácidos grasos procedentes de animales, plantas, frutos y diversos microorganismos, encontrándose siempre en grupos variados y no de forma aislada, tanto de estructuras saturadas como insaturadas (Lárezy Márquez, 2013; Rojas y Girón, 2011)

De esta amplia gama de fuentes de ácidos grasos, una de las más

aprovechadas la constituyen las grasas y aceites; sustancias ricas en triglicéridos formados a partir de la combinación de ácidos grasos y glicerol, las cuales sometidas a procesos químicos como el fraccionamiento clásico, transesterificación, hidrólisis ácida, saponificación y una adecuada purificación resultan provechosas para aislar ácidos grasos puros, producir jabones, combustibles y diversos productos útiles de materias primas accesibles (Cerónet al, 2012)

Uno de los principales productos del tratamiento de las grasas y aceites

que ha ganado gran importancia en las últimas décadas con el creciente deterioro de la atmósfera terrestre y del planeta en general, lo constituye la fabricación de combustibles eco-amigables que puedan sustituir al perjudicial diesel derivado del petróleo. Dichos compuestos no dañan el ecosistema, son biodegradables, no tóxicos, se adaptan al funcionamiento de los motores diésel con toda la efectividad del diésel convencional, e inclusive pueden ser combinados con el mismo para su utilización en automóviles de países cuyas temperaturas generalmente resultan muy bajas (Fontalvoet al, 2014;Garrido Santiago, 2010). La alta concentración de ácidos carboxílicos en la palma aceitera es una oportunidad para aprovechar la estearina proveniente del proceso de modificación termomecánico, y obtener tensoactivos verdes, cuyas propiedades fisicoquímicasson de gran importancia para determinar sus posibles aplicaciones e incluso su destino ambiental.

Con miras a proporcionar un valor agregado a la estearina aprovechando su

contenido de aceites grasos, en este estudio se formaron compuestos de contraión orgánico de tipo alquilcarboxilatos de imidazolio (ImACn) y ciclohexilamonio (cHACn) a través de una sencilla reacción ácido/base en proporciones equimolares a temperatura ambiente, como sustancias con características como surfactantes verdes.Para este caso en particular se emplearan ácidos carboxílicos grasos con número de átomos de carbono de intervalo de C12, C14 y C16 asociados a un contraión orgánico de tipo amina

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como la ciclohexilamina y el imidazol, para lo cual se realizaron las medidas de conductividad, a fin de evaluar su capacidad como tensoactivo. METODOLOGÍA Determinación del perfil de ácidos grasos por CG-MS

Las fracciones de oleína y estearina del aceite crudo se obtuvieron por medio de “fraccionamiento en seco”, calentando el aceite a 60, 70, 80 y 90º C para lograr su fusión y la homogenización de la muestra, posteriormente se dejo enfriar lentamente dejando las muestras en reposo durante 24 horas para lograr la formación; una vez formados los cristales de estearina, estos se separaron primero por decantación y después por filtración. Obtenidas las dos fracciones, estas se almacenaron en frío hasta el análisis.

Los metilésteres de ácidos grasos se obtuvieron previamente por la

saponificación del residuo de aceite añadiendo 5,0 mL de solución metanólica de KOH 0,18 M (1,0 %m/v) a una masa del residuo (10,0 mg) para obtener una solución 0,20 %m/v e inmediatamente se calentó a 75 ºC (en baño de agua) por 80 min. en un vial de vidrio tapado. Seguidamente se añadió 1,0 mL de NaCl 30 %m/v y 2,0 mL de solución de HCl 5 %m/v, mezclando la solución con un agitador vórtex. Luego se añadió 2,0 mL de éter de petróleo para la extracción de los ácidos grasos, repitiendo el proceso dos veces. La fase orgánica total obtenida por separación de la fase acuosa se secó a temperatura ambiente bajo presión reducida y se redisolvió con 2,0 mL de hexano. Seguidamente se añadió 3,0 mL de solución metanólica de HCl 0,50 M (1,8 %v/v) y se calentó a 75 ºC por 5 min., después de añadió 1,0 mL de NaHCO3 6 %m/v y los metil ésteres se extrajeron de la fase orgánica con hexano. La fase orgánica se secó a temperatura ambiente bajo presión reducida y se almacenó a 0ºC en un refrigerador hasta el análisis cromatográfico.

La separación cromatográfica e identificación se realizóen un cromatógrafo

de gas-masas marca Shimadzu (modelo QP2010S).Se inyectó 1,0 μL de solución del residuo de metilésteres de ácidos grasos disueltos en diclorometano; el flujo del gas portador (He) fue de 0,5 mL min-1; la temperatura del inyector se mantuvo a 280 ºC en modo Split; la columna fue una DBP1 (60 m x 0,25 mm, 0,5 µm) con temperatura inicial de 40 ºC (2 min.) seguido por un incremento de 20 ºC/min hasta 200 ºC y 10 ºC/min hasta 250 ºC; la fuente de ionización del MS se mantuvo a una temperatura de 250 ºC con energía de ionización a 70 eV y temperatura del analizador de masas a 200 ºC; las unidades de masas se monitorearon entre 35 a 425 m/z y los componentes se identificaron por comparación del espectro de masas con la librería NIST, tomando como coincidencia una probabilidad > 80%.

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Preparación de los surfactantes alquilcarboxilatos de imidazolioy ciclohexilamonio

La síntesis de los compuestos de contraión orgánico de tipo

alquilcarboxilatos de imidazolio (ImACn) y ciclohexilamonio (cHACn) se realizó mediante la reacción de cantidades equimolares del ácido carboxílico y la amina correspondiente, como se muestra en el ESQUEMA 1.

Esta reacción se mantuvo en agitación constante durante 4 horas a 25ºC.

Posteriormente se indujo a la precipitación a aproximadamente 4 °C, se filtró al vacío y se lavó con porciones de hexano frío para eliminar las posibles trazas de aminas y ácidos residuales hasta la formación de los cristales blancos, seguidamente se colocó en el desecador durante 12 h y se guardó para su posterior caracterización. El seguimiento de las reacciones obtenidas se llevó a cabo por la técnica de espectrometría FTIR (Shimadzu, 8400S) con un rango de 4000 a 400 cm-1. El espectro FTIR mostró la banda intensa de alargamiento simétrica y asimétrica del grupo amonio a 2562-2208 cm-1 y una banda de deformación del respectivo grupo a 1533-1470 cm-1 correspondiente a la amina protonada. Así como la aparición de bandas intensas de alargamiento asimétricas y simétricas a 1624 y 1393 cm-1del grupo carboxilato y aparición de la banda de deformación a 719 cm-1 (FIGURA 1).

ESQUEMA 1. Preparación de los tensoactivos verdes.

Determinación de la actividad superficial

Las medidas de conductividad se realizaron a 25 ºC. El conductímetro se calibró con una solución estándar de KCl. La conductividad de los alquilcarboxilatos de imidazolio y ciclohexilamonio (n= 12, 14, 16) se midió en mezcla de n-BuOH/agua en proporción de 5:95. Se comenzó con soluciones de 5 mM. A partir de esta concentración se realizaron titulaciones sucesivas con la mezcla de BuOH/agua hasta dilución infinita. La de adición de la mezcla se mantuvo igual para los tres compuestos estudiados.

OH

O

CH3(CH2)n

+ H2NT= 25°C

95-100 %O-

O

CH3(CH2)n +H3N

11 < n < 17Ciclohexilamina

11 < n < 17

Alquilcarboxilato de ImidazolioImidazol

+O-

O

CH3(CH2)n

T= 25°C

95-100 %

OH

O

CH3(CH2)n

11 < n < 17

+

Alquilcarboxilato de ciclohexilamonio

Acido graso

Acido graso

11 < n < 17

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN Perfil de ácidos grasos del desecho sólido “Estearina” determinado por Cromatografía de Gases

Se obtuvo un rendimiento alrededor de 61 % de oleína y 39% de estearina de aceite crudo de palma, las muestras de oleína y estearina no presentaron modificaciones en su estado físico, manteniéndose líquida la oleína y sólida la estearina a las temperaturas de 20, 30 y 40 ºC, es importante mencionar que en el caso de la estearina a 40ºC se notaron porciones fundidas de la grasa, pero no representaban más del 25% de la muestra. El perfil de ácidos grasos de la fracción de estearina obtenida a partir del aceite crudo de palma se puede observar en la TABLA 1.

FIGURA 1. Espectro FTIR de ImiC12 (---) y ácido dodecanóico (__)

Determinación de la actividad superficial Las medidas de conductividad se usan comúnmente en el estudio de las soluciones micelares iónicas. Las gráficas de conductividad de las disoluciones preparadas con la mezcla BuOH/agua en función de la concentración de surfactante se muestra en la FIGURA 2A. El cambio abrupto observado en la curva lineal indica el punto de concentración de agregación crítica (CAC). En la FIGU A 2B se muestra la grafica de Λ en función de la raíz cuadrada de la concentración para ImA-C12. La conductividad molar a dilución infinita indica el

50075010001250150017502000225025002750300032503500375040001/cm

0

15

30

45

60

75

90

105

%T

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valor de conductividad molar del surfactante de contraión orgánico como tal. Así mismo, se observa en la FIGURA 2C la derivada de la conductividad entre la concentración, en función de la raíz cuadrada de la concentración, con el fin de obtener gráficamente la conductividad molar de la micela (ΛM). En la TABLA 2 se presentan los valores de cmc encontrados para cada compuesto. La serie de alquilcarboxilatos de imidazoliopresento menor cmc (FIGURA 3), lo que implica que esta serie tiende a migrar más rápidamente a la interfase agua/aire que la serie con contraión orgánico ciclohexilamonio. TABLA 1. Perfil de ácidos grasos del desecho sólido “Estearina” determinado por Cromatografía de Gases.

Ácidos Grasos* Concentración(%m/m)

Láurico - C12:0 0,277 ± 0,075

Mirístico - C14:0 0,992 ± 0,078

Palmítico - C16:0 52,715 ± 1,281

Palmitoleico - C16:1 < 0,15

Esteárico - C18:0 4,664 ± 0,466

Oleico - C18:1n9 19,923 ± 1,694

Vacénico - C18:1n7 < 0,15

Linoleico - C18:2n6 9,304 ± 0,051

Linolénico - C18:3n3 0,373 ± 0,044

Araquídico - C20:0 0,356 ± 0,057

Behénico - C22:0 < 0,15

Lignocérico - C24:0 < 0,15

Ácidos Grasos Saturados (Total) 59,304

Ácidos Grasos Insaturados (Total) 29,900

Otros Ácidos Grasos (Total) 9,174

Pigmentos Carotenoides (Total) 1,622

TABLA 2. Parámetros fisicoquímicos superficiales de la serie alquilcarboxilatos de imidazolio y ciclohexilamonio obtenidos a 25ºC

IPS cmc

(mmol L-1) Λ∞

(µScm-2mol-1) ΛM

(µScm-2mol-1) κ

(µScm-1)

cHAC12 4,60 27,44 18,01 247,05

cHAC14 2,52 7,00 14,60 57,45

cHAC16 0,91 4,56 13,96 50,56

ImAC12 0,75 42,04 69,86 34,11

ImAC14 0,55 23,52 55,89 14,42

ImAC16 0,55 19,42 53,50 14,19

Este parámetro va en descenso a medida que aumenta la cadena alquílica del grupo carboxilato para ambos casos, esto es debido al aumento de la

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lipofilicidad de los compuestos de contraión orgánico formados. Un aumento en la longitud de la cadena se traduce en una mayor compactación del agregado, por lo que el contraión tiende a permanecer unido al grupo carboxilato, lo que implica que una mayor cantidad de iones es atraída a la capa Stern disminuyendo el grado de disociación de la micela. Por otro lado, la conductividad molar del surfactante (Λ∞) disminuye con el aumento de la cadena, ya que al aumentar la hidrofobicidad los aniones más grandes presentan menor movilidad, de la misma manera la (ΛM) decrece.Estos valores indican la influencia de la cola sobre las interacciones entre el anión carboxilato y el catión ciclohexilamonio o imidazolio.Con un aumento de la cola, el catión prefiere mantenerse de manera unida al grupo carboxilato.Para el caso del contraionciclohexilamonio se sugiere entonces que las interacciones electrostáticas entre la cabeza del grupo carboxilato y el contraión orgánico se hacen más fuertes, confiriéndole una mayor compactación a la molécula a medida que la cola del grupo carboxilato presenta mayor longitud.Para el contraión orgánico de tipo alquilcarboxilato de imidazolio, las interacciones coulombicas predominan o son más importantes que las interacciones de tipo Van der Waals propiamente dicha (Anoutiet al, 2009; Di Micheleet al, 2011; Jingjinget al 2011; Fameauet al, 2011). CONCLUSIONES

Los resultados demuestran que la estearina, como residuo de la industria de aceite de palma, es una fuente importante de materia prima para la producción venezolana de surfactantes o tensoactivos industriales de bajo impacto ambiental (verdes). El estudio de conductividad en mezclas butanol/agua permitió predecir la interacción existente entre el grupo carboxilato y el catión imidazolio y ciclohexilamonio, estudio importante para comprender el comportamiento de estos surfactantes en interfases agua-aceite y su aplicación a través de la formulación de productos de interés.

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FIGURA 2. Graficas de conductividad para dodecanoato de imidazolio. (A) variación de la conductividad especifica en función de la concentración. (B) variación de la conductividad molar en función de la raíz cuadrada de la concentración. (C) diferencial de conductividad en función de la raíz cuadrada de la concentración.

FIGURA 3. Ln (cmc) vs el numero de átomos de carbono de la cadena alquílica, nc, para la familia alquilcarboxilato de imidazolio (●) y ciclohexilamonio (■).

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

10 11 12 13 14 15 16 17

Ln

CM

C

nC

■ cHACn

ImACn

(A)

(B)

(C)

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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FORMACION TÉCNICA DEL SISTEMADE BOMBEO MECÁNICO Y SEGURIDAD INDUSTRIAL EN LA E.T.I. “JUAN IGNACIO VALBUENA”,

PARROQUIA AMBROSIO, MUNICIPIO CABIMAS (Technical training system pumping and industrial mechanic safety E.T.I. "Juan

Ignacio Valbuena" Ambrose Parish, Cabimas Municipality)

Janeth Rodríguez, Wilmer Delgado, Jesús Delgado, Serjiary Quiróz, Sergio Granadillo Sergio.

RESUMEN Bombeo Mecánico, es aquel método de levantamiento artificial de preferencia, debido a sus bajos costos de operación, lo cual lo ha hecho el método preferido para la producción artificial en tierra, tanto así que en algunas ciudades como el caso de la ciudad de Cabimas en la Costa Oriental del Lago, es común encontrarse con sus equipos superficiales “Balancines” en muchas calles de la misma ciudad, viéndose algunos de ellos en estado de desgaste por el tiempo de uso, así como por el desconocimiento de los ciudadanos sobre su importancia, cuidado y peligro; En la Escuela técnica “Juan Ignacio Valbuena” no es la excepción, manteniendounbalancínconmotivosdidácticos,elcualdebidoalpasodel tiemposeencuentraenestadodeplorable,porlocualsedecidiórehabilitar el mismo, y dar a conocer a los estudiantes del lugar su importancia, y cuidado, para así evitar un rápido desgaste delequipo.

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INTRODUCCIÓN

La escuela Técnica Industrial Juan Ignacio Valbuena, localizada en la Av. Andrés Bello de la Parroquia Ambrosio, Municipio Cabimas, estado Zulia, en sus instalaciones se encuentra una Unidad de Bombeo Mecánico tipo Balancín,elcualseencuentrainactivo,elmismopresentaungrandeterioro a nivel de seguridad del mismo. A su vez la población estudiantil, poseen conocimientos básicos del funcionamiento del mismo, pero es necesario reforzarles sus conocimientos en el área de seguridad.

El Estado, observando el crecimiento industrial experimentado en el país,

elabora un plan de capacitación para el trabajo ycapacitación de mano de obra, por lo cual en pocos años se crean a nivel nacional escuelas artesanales, industriales, técnicas industriales, de comercio,entre otras.

La primera escuela técnica industrial surgió de la transformación de la escuela

de artes y oficios en el año 1937 en Caracas; con el tiempo se fueron creando más escuelas a nivel nacional en Maracay y Punto Fijo y Cabimas, que inició sus actividades académicas en septiembre del año 1952.

Una escuela era INDUSTRIAL cuando estaba en capacidad de formar

personal especializado para obtener el grado de Perito en alguna especialidad con una duración de cuatro años, se impartían asignaturas generales de aula y talleres. Posteriormente, asignaturas de especialidad.Una escuela es TÉCNICA cuando se capacitaba para el grado de Técnico. Con una duración de seis años. En Cabimas, desde su inicio empezó con la formación de Técnicos en Petróleo para servir en la industria petrolera como asistentes de eodestas e ingenieros enpetróleo. En el año 1966, egresa la primera promociónde Técnicos Mecánicos del Estado Zulia. Los alumnos peritos mecánicos se formaban como profesional especializado asistentes naturales de losingenieros.Las materias específicas de la especialidad eran materias a nivel universitario como por ejemplo, centrales térmicas, termodinámica,mecánicaaplicada,metalurgia,mecánicadefluidosyotras.ElfindelasescuelastécnicasfuefirmadoduranteelGobierno de Rafael Caldera (1969-1974).En1974,cambiasu nombre y pensum académico a ciclo diversificado. Planteamiento del Problema

Un yacimiento posee un factor de recobro de al menos un 20% de manera natural, al agotarse su energía es necesario la aplicación de técnicas o métodos de recuperación mejorada para obtener la mayor cantidad posible de hidrocarburos del mismo, entre los métodos de producción más conocidos se encuentra el de Bombeo Mecánico, el cual se comprende de una bomba de desplazamiento positivo, ubicada en el fondo del pozo, la cual está unida a la

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superficie mediante una Sarta de Cabillas,dentro de lasmismasseencuentrandosválvulas“VálvulaViajera y Válvula Fija” las cuales dan el correcto funcionamiento al método de producción.

Así mismo, en superficie se encuentra un “Balancín” el cual consta de un

generador, y unido a la Sarta de Cabillas mediante un elevador, ysu funcionamiento se basa en una manivela que conectada a la caja de velocidades, infiere un movimiento a una biela, la cual está unida a un bloque viajero (el cual es un perfil de acero), el mismo está unido a un cabezal y de él se desprende el elevador que da la energía a la sarta de cabillas para realizar el correcto funcionamiento del sistema defondo.Al ser este un método muy popular es normal encontrarse con “Balancines” en las principales ciudades petroleras del mundo.Ellos al ser maquinaria pesada, que manejafluidosinflamables,debendetenerunáreaderesguardo,“perímetro”,elcualsecercaparaimpedirelpasodecualquierpersonaajenaalaindustriapetroleraalmismo.

Así mismo, los riesgos que el mismo trae a la salud pública, causado por falta

de información de las empresas a las poblaciones petroleras. La violación ciudadana a las normas de seguridad y sin ninguna restricción de autoridades, los balancines están ubicados en las cercanías o incluso dentro de lascasas.

En el caso de la Escuela Técnica Industrial Juan Ignacio Valbuena, posee un

balancín dentro de la misma, y aunque el mismo ya no esté operativo, aun presenta un peligro para la población, y alumnado de la misma.Debidoasuinactividadelperímetrodeseguridadsehadesgastado y olvidado, y presenta mucho deterioro en la cerca de seguridad, de tal manera que se pueden propiciar accidentes al tratar de ingresar a “tomar un descanso” o a “jugar” cerca delmismo. Bases Teóricas

Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados únicamente por

"átomos de carbono e hidrógeno". La estructura molecular consiste en un armazón de átomos de carbono a los que se unen los átomos de hidrógeno. Los hidrocarburos se pueden diferenciar en dos tipos que son alifáticos y aromáticos. Los alifáticos, a su vez se pueden clasificar en alcanos, alquenos y alquinos según los tipos de enlace que unen entre sí los átomos de carbono. Las cadenas de átomos de carbono pueden ser lineales o ramificadas y abiertas o cerradas.

En Geología es el lugar donde se encuentra de forma natural una roca, un

mineral o un fósil. Los yacimientos de hidrocarburos son trampas subterráneas compuestas por una roca porosa y permeablequepuedealmacenarcantidadescomercialesde petróleo ygas dentro de sus espacios porosos. En toda trampa el punto más alto es la cresta de

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culminación y el límite inferior o punto de derrame es el cierre osello. Cuando el pozo deja de producir por flujo natural, se requiere el uso de una

fuente externa de energía para conciliar la oferta con la demanda de energía. La utilización de esta fuente es con el fin de levantar los fluidos desde el fondo del pozo hasta el separador, es lo que se denomina levantamiento artificial. El propósito de los métodos de levantamiento artificial es minimizar los requerimientos de energía en la cara de la formación productora, con el objeto de maximizar el diferencial de presión a través del yacimiento y provocar, de esta manera, la mayor afluencia de fluidos, sin que generen problemas de producción: arenamiento, conificación de agua,etc. Levantamiento artificial: bombeo mecánico.

Es el método más usado en el mundo. Consiste una bomba de subsuelo de acción reciprocante, que es abastecida con energía producida a través de una sarta de cabillas. La energía es suministrada por un motor eléctrico o de combustión interna colocada en la superficie. Tiene su mayor aplicación mundial en la producción de crudos pesados y extra pesados, aunque también se utiliza en la producción de crudos medianos y livianos.La unidad de bombeo, en su movimiento, tiene dos puntos muy bien definidos: muerto superior y muertoinferior.Cuando el balancín está en el punto muerto inferior sus válvulas fija y viajera se hallan cerradas. Al comenzar la carrera ascendente, la presión de fondo y el efecto de succión del pistón permite la apertura de la válvula fija; el fluido pasa del pozo hacia el interior de la bomba. Al mismo tiempo, la columna de fluido ejerce una presión sobre la válvula viajera y permanecerá cerrada durante la carrera ascendente.El fluido continúa llenando la bomba hasta que el pistón llega hasta el punto muerto superior. La válvula fija cierra y comienza la carrera descendente, el pistón se mueve hacia abajo y produce un efecto de compresión. Cuando la presión interna es superior a la que existe sobre la válvula viajera, esta se abre y el fluido es transferido al pistón hasta llegar al punto muerto inferior, donde se repite el ciclo debombeo.

Descripción del equipo de subsuelo:tuberíadeproducción, ancla de tubería,

sarta de cabilla, cabillas api o convencionales, cabillas no api o continuas, bomba de subsuelo. Levantamiento artificial por gas

El Levantamiento Artificial por Inyección de Gas es un método de producción que utiliza gas comprimido a alta presión como fuente externa de energía. El gas es inyectado en un punto de la columna de fluidos en la tubería de producción. El gas inyectado tiene como propósito aligerar o desplazar la columna de fluidos, reduciendo su peso. De esta manera, la energía del yacimiento será suficiente

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para transportar los fluidos desde el fondo hasta lasuperficie. Tipos de levantamiento artificial por gas: Inyección De Gas Por Flujo Continuo, Inyección de gas por flujo Intermitente. Seguridad Ambiental

Seguridad Ambiental: surge de manera oficial con la carta mundial para la naturaleza adoptada por la Asamblea General de las Naciones Unidas por resolución 37/7 del 18 de octubre de 1982. A partir de este compromiso mundial las amenazas a la seguridad que se originan en el medio ambiente reciben el tratamiento de seguridad o inseguridad ambiental. Pero fue en 1987, cuando en el Informe Burntland denominado “Nuestro Futuro Común”, se dio la voz de alarma acerca de las consecuencias que estaba sufriendo el planeta producto de las malas prácticasambientales.

Minimización de Impacto ambiental de pozos petroleros en tierra

El impacto puede ser minimizado por:Reutilización de desechos de agua y desechos de lodos, Minimizar la cantidad de desechos, Reemplazar las sales con cloro, Regulaciones ambientales para la perforación de un pozo petrolero, Instituciones encargadas de conservar, defender y mejorar elmedio ambiente, Régimen jurídico venezolano en materia ambiental, Ley penal del ambiente y sus normas técnicas, disposiciones generales, Normas técnicas ambientales, Bioensayos detoxicidad y Delitos ambientales estipulados por laley.

Conservación Ambiental

Para la protección de las condiciones ambientales, antes de la perforación de pozos,debe estar procedidas por prácticas y procedimientos de registros control seguimiento y disposición de los distintos materiales generados con la aplicación de medidas de minimización de afluentes y residuos requeridos de los siguientes aspectos: Implantación de prácticas para el manejo de residuos, evaluar la posibilidad de rehusar lodos de perforación, a través de la aplicación de tratamientos específicos que permitan la separación de sólidos u otros contaminantes, formación ambiental para supervisores de operaciones y protección integral, quienes a su vez deben ser agentes multiplicadores de protección ambiental, con resto del personal que labora y todo aquel que ejecuta en la perforación, la implantación de registro diario de los asuntos ambientales que recopilen la información relativa a los fluidos que entran y salen, derrames de fluidos, sitios de disposición de basura y residuos sólidos, para el seguimiento de las actividades de control para el resguardo ambiental, la estimulación de actividades para el mantenimiento de equipos, así como también la limpieza de la localidad y cumplimiento de las normas ambientales.

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Objetivo General

Brindar formación técnica en las áreas de Bombeo Mecánico y Seguridad Industrial a la población estudiantil de la E. T. I. “Juan Ignacio Valbuena”, sector Punta Icotea, parroquia Ambrosio, Municipio Cabimas.

Objetivo Específicos

1. Realizar diagnóstico en la zona del E.T.I. “Juan Ignacio Valbuena” para identificar problemas clave que afecten a su población estudiantil.

2. Compartir información acerca de los funcionamientos básicos del método de producción por Bombeo Mecánico a los estudiantes de la E. T. I. “Juan Ignacio Valbuena”.

3. Dar a conocer información en el área de Seguridad Industrial a los estudiantes de la E. T. I. “Juan IgnacioValbuena”.

4. Concienciar respecto al cuidado ambiental en la E.T.I “Juan Ignacio Valbuena”.

5. Sensibilizar sobre el cuidado de las instalaciones de la E. T. I.“Juan Ignacio Valbuena”.

Enfoque metodológico

Los estudios y análisis que se llevaron a cabo en esta investigación son de tipo investigación-acción. Lainvestigaciónacción,esunametodologíaqueapuntaalaproducciónde unconocimientopropositivoytransformador,medianteunproceso de debate, reflexión y construcción colectiva de saberes entre los diferentes actores de un territorio con el fin de lograr la transformación social. Laparticipación en alguna investigación-acción no es solo realizada por los expertos, sino con la participación de la comunidad involucrada en ella. En este sentido la investigación es de tipo investigación-acción ya que se basa en el trabajo conjunto de la comunidad al tratar la baja motivación de los estudiantes de“Juan Ignacio Valbuena” para que continúen estudios en el área de los hidrocarburos, y de esta manera impedir el cierre de dicha área de estudio en lainstitución. Plan de Acción Objetivos Generales:Formación técnica en las áreas del sistema de bombeo

mecánico y seguridad industrial en la E.T.I. “Juan Ignacio Valbuena”, sector Punta Icotea, Parroquia Ambrosio, Municipio Cabimas.

1. Objetivos Específicos:Realizar Diagnostico en la Zona de la E.T.I “Juan

Ignacio Valbuena” para identificar problemas claves que afecten a su población estudiantil. Compartir información acerca de los funcionamientos básicos del

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método de producción por Bombeo Mecánico a los estudiantes de la E.T.I “Juan Ignacio Valbuena”.

2. Objetivo específico: Dar a Conocer información en el área de seguridad

industrial a los estudiantes de la E.T.I “Juan Ignacio Valbuena”.

3. Objetivo específico: Concienciar respecto al cuidado ambiental en la E.T.I “Juan Ignacio Valbuena”.

4. Objetivo específico: Sensibilizar sobre el cuidado de las instalaciones de

la E. T. I. “Juan Ignacio Valbuena”. METODOLOGÍA

Objetivo 1: Actividades: Reunión con la directiva de la institución. Serie de Charlas a los Estudiantes.Estrategias, Técnicas, instrumentos: Reunión, exposición. Recursos: Recursos humanos, láminas.Lapsos de tiempo: 1 día. Responsables: todos los prestadores.

Objetivo 2:

Actividades: Serie de Charlas a los Estudiantes. Estrategias: Exposición, Recursos Visuales, Recurso Humano.Lapso de tiempo: 1 Día. Responsables: Todos los Prestadores.

Objetivo 3: Actividades: Serie de Charlas a los Estudiantes. Estrategias: Exposición, Recursos Visuales, y Humanos. Lapso de tiempo: 1 Día. Responsables: Todos los Prestadores.

Objetivo 4: Actividades: Recuperación de Áreas Verdes cercanas al Balancín. Estrategias: Jornada de Plantación Rehabilitación del Balancín. Recurso Humano, materiales de Jardinería y Herrería. Lapso de tiempo: 5 Días.Responsables: Todos los Prestadores. Recursos Humanos Se requirió la colaboración de todos los integrantes de este grupo así como de los especialistas en el área de soldadura, jardinería, carpintería, y parte del alumnado de la E. T. I. “Juan Ignacio Valbuena”.

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RecursosHumanos Cantidad

Prestadores de ServicioComunitario 12 Personas

Tutor 1 Persona

Comunidad 5 Personas

Técnicos 3 Personas

Otros 80 Personas

TOTAL 101 Personas

Recursosfinancieros:

RecursoMateriales PrecioUnitar

io (Bs) Cantidad Total

Electrodos 4.100 1 Kilo 4100 Bs

Disco de Corte para Esmeril de 7”

2.700 1 Unidad 2700 Bs

AlambreDulce 2.500 1 Rollo 2500 Bs

Copias 20 60 Copias 1200 Bs

Total 10500 Bs

Recursosfinancierosmateriales:

RecursoLogísticos PrecioUnitario Cantidad Total

Vestimenta 7000 BsF 10 Chemises 70000 BsF

Transporte 350 BsF 143 Pasajes 50050 BsF

Copias 20 BsF 60 Copias 1200 BsF

Folletos y Pendones

8000 BsF 1 Pendón 8000 BsF

Total ----------- ----------- 129250 BsF

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Recursosfinancieroslogísticos

Actividad

Recurso Cantidad Descripción Precio Unitario/Costo Horas Hombre

Sub-Total Fuente de Financiamiento

Prestadoresde

Servicio Comunidad

Universidad

Jornada de Charlas,

Hidrocarburos como Negocio

Petrolero.

Humanos 11 Prestadoresdel

Servicio 16 Horas NA

Materiales 10 Apoyo Visual ------------ -----

NA

Logísticos 33 Transporte 350Bs. 11550Bs. 11550 Bs.

33 Desayunos 700 Bs. 23100Bs. 23100 Bs.

Total (A) 31500Bs. 31500 Bs.

Levantamiento de la Cerca

Humanos 11 Prestadoresdel

Servicio 28 Horas

Materiales

1 Kilo Electrodos 4100Bs. 4100Bs. 4100 Bs.

1 Rollo Alambre

Dulce 2500Bs. 2500Bs. 2500 Bs.

1 Disco de Corte 2700Bs. 2700Bs. 2700 Bs.

RESULTADOS

El impacto social fue aproximadamente unas 280 personas afectadas directamente y al menos unas 800 personas afectadas indirectamente, de las diferentes comunidades donde proceden el alumnado de la E.T.I “Juan Ignacio Valbuena”.Los mismo asistieron a una jornada de charlas impartidas por los prestadores, en las cuales se trataron temas como lo son los orígenes del petróleo, métodos de extracción, seguridad en áreas petroleras, cuidado de ambiente, así como gran cantidad de ayuda visual para intentar motivar a dichos estudiantes hacia las áreas técnicas de hidrocarburos, como pedido especial de la directiva de la institución.En el proyecto planteado a la E.T.I “Juan Ignacio Valbuena” se logró completar al menos el 90% de los objetivos planteados al principio de este proyecto.

1 Saco de

Abono para plantas

2000Bs 2000Bs. 2000 Bs.

10 Plantas de Almendrón

500 Bs. 5000Bs. 5000 Bs.

Logísticos 20 Desayunos 700 Bs. 14000Bs. 14000 Bs.

22 Transporte 350 Bs. 7700Bs. 7700 Bs.

Total (C) 28700Bs. 21700 Bs. 7000 Bs.

Total Sumatoria (A, B y C) 103600Bs. 96600 Bs. 7000 Bs.

PROYECTO: Fomentar conocimientos básicos en el funcionamiento de un sistema de bombeo mecánico y seguridad industrial en lla E.T.I. “Juan Ignacio Valbuena” de la Parroquia Ambrosio del Municipio Cabimas.Total de horas ejecutadas: 125 horas.

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CONCLUSIONES

Finalmente considerando las experiencias vividas durante el proceso de ejecución del servicio comunitario, se concluye que el desconocimiento y poco interés de los estudiantes de la E.T.I “Juan Ignacio Valbuena” sobre los métodos de producción y sobre el mercado de hidrocarburos en general ha contribuido al deterioro de las instalaciones.Así como el poco interés prestado en la motivación de dicho alumnado para que seleccionen carreras técnicas ha causado una baja matricula en dichas áreas, lo que pone en riesgo las especializacionesrelacionadas con los hidrocarburos, tanto a nivel de técnicos como a nivel universitario.Se deberá continuar con la impartición de charlas a los estudiantes, y así motivarlos con testimonios reales de trabajadores en empresas petroleras.Así mismo, se deberá prestar mayor atención a los daños causados por el tiempo en las instalaciones para así evitar el agravamiento de algunos sectores de la institución, y especial atención a aquellas zonas dañadas para evitar el agravamiento de las mismas.También se deberá incrementar la fuente de financiamiento, para llevar mejor la información a los estudiantes, y poder realizar visitas técnicas a instalaciones de campo, de manera de incentivar al máximo el amor e interés hacia las áreas de estudio de Hidrocarburos. REFERENCIAS

1. Rafael E. Rangel Trujillo. (2008). Crónicas de Cabimas. [Documento en línea]. Disponible: http://cronicasdecabimas.blogspot.com/2010/08/escuela-tecnica-industrial-de-cabimas.html. (Consultado: 2008/08/15).

2. Guía de Metodos de Producción del CIED. PDVSA. 1997.

3. Magdalena Paris de Ferrer. (2008). Fundamentos de Ingeniería de Yacimientos Maracaibo. Ediciones Astro Data. p.p. 547.

4. Guia para la elaboración de proyectos e informe final de Servicio Comunitario NÚCLEO LUZ-COL Ing. Jesús Morales 2015.

5. Nava, Finol, Álvarez. (2012). Manual para la elaboración y presentación de trabajos, adaptado al Reglamento para la presentación de trabajos en LUZ. Segunda edición y ampliada. Universidad del Zulia.

http://cronicasdecabimas.blogspot.com/2010/08/escuela-tecnica-industrial-de-cabimas.html

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DISEÑO CONCEPTUAL DE UNA AERONAVE RADIO CONTROLADA DE LEVANTAMIENTO DE CARGA, BAJO LA NORMA SAE 2016

(Conceptual design of a radio controlled aircraft lifting charging under the standard sae 2016)

Amanda Barrios1, Laura Sanchez1, Luis Villarroel1, Héctor Donoso1, Luis

González1, Rafael Ponzon1, Leslie González1, Andrea Picón1, Hebert David Ríos1, HebertAndree Ríos1 , Ángel Corona2

1Facultad de ingeniería, Universidad del Zulia,Seccional Estudiantil Sae Aerodesign-LUZ, Maracaibo-Venezuela

2Departamento de Hidráulica, Facultad de ingeniería, Universidad del Zulia, Escuela de Ingeniería Civil, Maracaibo-Venezuela

[email protected]

El presente proyecto consiste en el diseño conceptual de un avión no tripulado (UAV) radio controlado (RC), como parte de una iniciativa de la sociedad de ingenieros automotrices (SAE) Brasil, con la misión de promocionar el emprendimiento, trabajo en equipo e ingenio en estudiantes universitarios, la cual consiste en diseñar un avión radio controlado bajo ciertos parámetros de diseño aeronáutico. Este año una de las restricciones más importante se enmarco en definir la geometría del diseño del avión, estableciendo para ello, que la aeronave debía entrar en un cono de base circular con diámetro de 2500mm y una altura de 750mm. Entre otros factores importantes se destaca, la selección de un perfil alar adecuado, configuración del ala, diseño de las superficies estabilizadoras, configuración del tren de aterrizaje. Debido a su misión, con base en antecedentes de la competencia y aeronaves semejantes se llegó a la conclusión que la aeronave sería de ala alta, tren triciclo, cola convencional y como planta de poder se definió un motor O.S. 0.61FX, el cual es uno de los 5 motores válidos establecidos en el reglamento (SAE-2016), alimentado por una mezcla de nitrometano, metanol y aceite de ricino. Se estimó una masa máxima de 12.5 kg, conformado por 3.5 kg destinados al avión en vacío y 8 kg de carga útil. Finalmente se realizaron pruebas con ingeniería asistida por computadora (CAE) para garantizar la eficacia del diseño seleccionado y así iniciar la etapa de construcción del prototipo y ensayos de aeroelasticidad. Palabras clave: Diseño aeronáutico, fibra de basalto, CAE, Aeroelasticidad.


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ABSTRACT

The present project consists of the conceptual design of a not crewed plane (UAV) controlled radius (RC), as part(report) of an initiative of the company(society) of self-propelling engineers (SAE) Brazil, with the mission to promote the entrepreneurship , teamwork and ingenuity in university students, which consists of designing a plane radius controlled under certain parameters of aeronautical design. His year one of the restrictions more importantly I frame in defining the geometry of the design of the plane, establishing for it, which the aircraft had to enter a cone of circular base with diameter of 2500mm and one height of 750mm. among other important factors he, she is outlined, the selection of a profile suitable eaves, configuration of the wing, design of the stabilizing surfaces, configuration of the landing gear. Due to his mission, with base in precedents of the competition and similar aircraft it came near to the conclusion that the aircraft would be of high wing, train tricycle, conventional tail and as plant of power there was defined an engine O.S. 0.61FX, which is one of 5 valid engines established in the regulation (SAE-2016), fed by a mixture of nitrometano, methanol and oil of castor. A maximum mass of 12.5 estimated kg shaped by 3.5 kg destined to the plane in emptiness and 8 kg of useful load. Finally tests were realized by engineering represented by computer falls down to guarantee the efficiency of the selected and like that design to initiate the stage of construction of the prototype and for aero elastic tests. Keywords: Aircraft design, Basalt fiber, Aeroelasticity,SAE Brazil Aerodeisgn.

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INTRODUCCIÓN

El diseño conceptual del avión no tripulado (UAV) radio controlado (RC) que se propone como objeto de estudio en el presente trabajo de investigación se desarrolló bajo normas específicas dictadas por la competencia SAE Brasil Aerodesing 2016. De este modo, un estudiantes de la Universidad del Zulia de la facultad de ingeniería, motivados por presentar un diseño que en su fase conceptual permitiera conocer los primeros análisis aerodinámicos, obtener los primeros planos de la aeronave, conocer la vialidad del desarrollo del proyecto y cumpliera con los requisitos propuestos por la competencia; trabajo realizado recopilando y analizando información necesaria teniendo como base los conocimientos adquiridos en la carrera de ingeniería Mecánica de la Universidad del Zulia, facultad de ingeniería, además de ello, conociendo la estructura metodológica a seguir cuando se desea diseñar una aeronave. De esta forma la Seccional estudiantil Aerodesign-LUZ, logro alcanzar un estudio con bases ingenieriles, reafirmando así, que el diseño de una aeronave es una disciplina que utiliza los conocimientos obtenidos por la ciencia.

METODOLOGIA

1) Fase conceptual

En esta primera fase del diseño se obtuvieron los primeros bosquejos y planos de la aeronave, basándose en las restricciones del Reglamento SAE Brasil Aerodesign 2016, la cual incluye un nuevo reto geométrico respecto a las ediciones anteriores que consiste en un cono de 2500mm de base y 750mm de altura, el cual delimita todas las configuraciones geométricas de la aeronave como se observa en la IMAGEN 1.

IMAGEN 1: Ilustración del

cono o

Hangar.Elaboración propia

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Debido a su misión, con base en antecedentes de la competencia y aeronaves semejantes se llegó a definir, que la aeronave sería de ala alta, tren triciclo, cola convencional y como planta de poder se definió un motor O.S. 0.61FX, el cual es uno de los 5 motores válidos establecidos en el reglamento, alimentado por Glow, una mezcla, en nuestro caso de nitrometano, metanol y aceite de ricino. Se estimó una masa máxima (Wo) de 12.5 kg, conformado por 3.5 kg destinados al avión en vacío (We) y 8 kg de carga útil (Wpl).

2) Selección del Perfil

Para la selección de perfil se realizó una revisión de antecedentes de aviones semejantes de las competiciones pasadas tales como los aviones de la universidad central de Venezuela aeroUCV, y se realizaron las pruebas respectivas para comprobar que los mismos reflejaran su buen funcionamiento de manera que el perfil seleccionado cumpla los requerimientos predefinidos para ocupar la misión dada de la aeronave. El perfil seleccionado es un selig 1223, este es un perfil de alta sustentación para bajos números de eynolds (Ʀe), comparando este perfil con otros que cumplen las características de alta sustentación para bajos números de Reynolds (Ʀe), Eladio V. (2010:91), tales como; FX 63-137, M06-13-128, según Guglielmo (1997:8) como se muestra en la gráfica1, utilizando la herramienta digital del software XFOIL, según Selig y Gugliermo (1997), y consultas con Docentes universitarios y profesionales del área, se obtuvo valores adecuados para definir el perfil requerido.El perfil seleccionado es un S1223

GRÁFICA 1. Comparación de los perfiles alares. Elaboración propia

3) Configuración del Ala

Para la misma, se definió el perfil S1223, el cual obtuvo los resultados de altos coeficientes de sustentación, considerado por la norma (SAE Brasil 2016),como características aceptables para aviones no tripulados. Sin dejar de considerar las restricciones geométricas del reglamento, se definió la configuración del ala de la siguiente manera: Ala alta con diedro neutro, vista en planta rectangular, como material de construcción Poliestireno de alta densidad, el

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 2 4 6 8 10 12 14

Co

efic

ien

te d

e su

sten

taci

on

(CL)

Angulo de ataque(°)

S1223

M06-13-129

E388

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cual no posee una alta resistencia a esfuerzos de deformaciones, AnVenezNutr 2014; 27(1): 73-76. Se añadieron refuerzos con tubos de fibra de carbono y barras de fibra de basalto.

Mediante la ecuación 1, basada en la teoría de la línea sustentadora de Prandtl, según Raymer (1992:356) la cual permitió predecir el coeficiente de sustentación del ala finita, con el cual se construyeron las gráficas de las pendientes de las curvas de sustentación en función del ángulo de ataque. Estos resultados se muestran en la gráfica 2.

(1)

Dónde:

CLα: coeficiente de sustentación para cada ángulo α

α: Ángulo de ataque del avión

AR: Alargamiento

Kl: Factor de corrección

4)Diseño de las superficies estabilizadoras

4.1) Alerones

Para determinar las dimensiones de los alerones se seleccionaron las proporciones de k1b/2 y K2b/2 tomadas de un avión Hercules C-130, adaptadas a la envergadura de nuestro prototipo, como cuerda se seleccionó el 25% de la cuerda del ala tal como se muestra en la gráfica 2.

IMAGEN 2: Dimensiones de los alerones tomadas de un avión Hércules C-130. Elaboración: www.hobbyaero.com

4.2) Empenaje

Para el diseño de la cola o empenaje,se seleccionaron los coeficientes volumétricos de un avión Pipper J-3, se establecieron las distancias lv y lhen consideración del cono y respecto al C.G. (centro de gravedad). Mediante el

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método planteado en Raymer (1992) se calcularon las superficies de la cola despejando de las ecuaciones (2) y (3).

c (2)

(3)

Dónde:

Vh: Coeficiente volumétrico para el estabilizador horizontal

Sh: Área horizontal de la cola

S: Superficie del ala

C: Cuerda media aerodinámica del ala.

Lh: Distancia entre el c.g. y el centro aerodinámico del estabilizador horizontal

Vl: Coeficiente volumétrico para el estabilizador vertical

b:Envergadura del ala

lV: Distancia entre el C.G. y el centro aerodinámico del estabilizador

Posterior se determinó las áreas de la cola, se procedió a calcular las cuerdas en raíz (Croot) y cuerda en la punta (Ctip) de los estabilizadores horizontal y vertical usando valores los valores extraídos de la tabla 4 y las ecuaciones (4) y (5).

(4) (5)

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TABLA 1: Alargamiento (RAh) y Estrechamiento (RTh) para la cola.

Fuente:Raymer (1992)

Estabilizador horizontal

Estabilizador vertical

RAh RTh RAv RTv

Caza 3 - 4 0,2 - 0,4 0,6 - 1,4 0,2 - 0,4

Planeador 6 - 10 0,3 - 0,5 1,5 - 2,0 0,4 - 0,6

Otros 3 - 5 0,3 - 0,6 1,3 -2,0 0,3 - 0,6

Cola en T - - 0,7 - 1,2 0,6 - 1,0

5) Tren de aterrizaje

El tren de aterrizaje se determinó respecto al centro de gravedad (C.G), iterando valores mediante el uso de dibujo asistido por computadora (CAD) siguiendo los parámetros en las ecuaciones (6) y (7) hasta llegar a una convergencia.

(6)

(7)

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IMAGEN 3: Representación de los parámetros usados en los cálculos del tren de aterrizaje. Elaboración propia

IMAGEN 4: Representación de los parámetros del cálculo del tren de aterrizaje. Elaboración propia

6) Fuselaje

El fuselaje se diseñó para albergar todos los componentes electrónicos generalmente usados en aviones radio controlado, con un compartimiento destinado a mantener segura la carga útil evitando que se mueva durante el vuelo, lo cual desestabilizaría la aeronave. El fuselaje también debe soportar las fuerzas a las cuales será sometido en los momentos críticos del vuelo, los cuales son el despegue y aterrizaje.La fabricación del fuselaje se realizó mediante impresiones 3D de PLA (Poliácido láctico) con estructura de panal de abeja (honeycomb en inglés) para reducir el peso, unidas con barras de fibra de basalto y recubiertas con fibra de vidrio para aumentar su resistencia.

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RESULTADOS

Los datos obtenidos mediante la simulación de los perfiles alares realizada en XFOIL, representados en la Gráfica 1 muestran un mayor rendimiento del perfil S1223 en comparación con otros perfiles usados en la competencia.

GRÁFICA 2: CL vs Alpha perfil S1223. Elaboración propia

Como referencia aeronaves con misiones semejantes, las restricciones geométricas y consultas con docentes y aeromodelistas, aunados a los miembros del equipo, se determinó la siguiente configuración del ala.

TABLA 2: Configuración del ala rectangular con perfil alar S1223.

Envergadura (mm) 1625

Cuerda (mm) 300 Diedro (°) 0 Cuerda en la raiz(mm) 300

La nomenclatura de los siguientes parámetros puede verse en imagen 2 de la sección 4.1 correspondiente al diseño de los alerones

TABLA 3: Dimensiones de los alerones de nuestro prototipo.

mm

b/2 812,5

K1b/2 561,

K2b/2 812

(k2b/2)-(k1b/2) 251

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 5 10 15 20

Co

efic

ien

te d

e Su

sten

taci

ón

(C

L)

Ángulo de Ataque (°)

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Los cálculos realizados para el diseño del empenaje mostrados en la sección 4.2 arrojaron los siguientes datos:

Tabla 4: Dimensiones de la cola

Estabilizador horizontal Estabilizador Vertical

Coeficientes volumétricos

0,44 0,022

Superficie (mm2) 128700,00 33196,43

Cuerda en la raíz (mm) 220,00 207,48

Cuerda en la punta (mm)

66,00 124,49

Envergadura (mm) 900,00 200,00

Se puede visualizar a través de estos parámetros las dimensiones de la cola, considerándose los parámetros de envergadura del ala, buscando con estas medidas generar menos momentos en la estabilidad de la aeronave.

CONCLUSIONES

El producto de investigación, fue principalmente un proceso de iteraciones de diseño que se fueron realizando hasta obtener la eficiencia deseada; uno de los aspectos más importantes, es tener una buena base de datos ya que este tipo de aviones no son tan comúnmente estudiados como los aviones a escala real, así que, deben realizarse una serie de proporciones en base a aeronaves ya existentes. El perfil idóneo seleccionado para el prototipo fue el Selig 1223, el cual arrojó los mejores resultados respecto a la sustentación. La configuración alar seleccionada cumple con las restricciones geométrica y a la vez, junto con el perfil, otorgara suficiente sustentación para levantar la carga deseada; por esto, se diseñó el prototipo con ala alta, diedro neutro, área en planta rectangular y ángulo de ataque de 2 grados.

REFERENCIAS

Selig M. y Guglielmo J.,(1997) High-Lift Low Reynolds Number Airfoil Design. Journal of Aircraft, 73-79 Raymer D.(1992). Aircraft Design: A Conceptual Approach. California: American Institute of Aeronautics and Astronautics

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La fibra y sus beneficios a la salud Sonia Lorena Almeida-Alvarado1, Tania Aguilar-López2, Deisy Hervert-Hernández1*. AnVenezNutr 2014; 27(1): 73-76 Eladio V. Miebell S. (2010) diseño y construcción de una avión no tripulado radio controlado bajo la norma sae internacional. 18ª COMPETIÇÃO SAE BRASIL AERODESIGN 2016 CLASSES REGULAR, ADVANCED E MICRO REGULAMENTO DA COMPETIÇÃO Elaborado pela Comissão Técnica da Competição.

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‘SILBIDO EN VEZ DE PALABRAS’

Arianna Ruiz Leonardi, Universidad Católica Cecilia Acosta. Facultad de Artes y Música.

Maracaibo, Estado Zulia-Venezuela. 2016 [email protected]

RESUMEN El objeto de estudio de la investigación fue el silbido como sistema de comunicación en micro buses de Maracaibo y para dar respuestas se analizó el silbido como código cultural, se examinó las diferencias entre chiflar y silbar y por último se explicó las características del silbido y chiflido en los géneros en Maracaibo. La investigación tuvo un enfoque fenomenológico, con base teórica en la hermenéutica; y como método se recurrió a la Semiótica para utilizar el análisis semiótico para analizar los silbidos. Tuvo un carácter exploratorio, además de la investigación de campo, la observación, fuentes documentales y entrevistas como estrategias de investigación. Se concluye con que el silbido si es un sistema de comunicación en microbuses de Maracaibo pero no de manera directa, dándose el proceso comunicativo a través de la comunicación no verbal, asimismo es un código cultural que se da naturalmente en la ciudad de Maracaibo. Y por último, el chiflido está asociado culturalmente a los hombres, por lo tanto no se observó a ninguna mujer chiflando en microbuses.

Palabras clave: Silbido,chiflido,códigos culturales, géneros humanos.


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VIDA Y OBRA DEL MAESTRO JOSÉ AGUSTÍN MALDONADO MORENO, UN APORTE A LA CULTURA TACHIRENSE

(Life and work of themaster Jose Agustin Maldonado Moreno, a contribution to the culture of Tachira)

Leana Ramírez y Alfredo Ramírez

Departamento de Licenciatura en Música, Universidad Nacional Experimental del Táchira.

[email protected]

RESUMEN

El propósito de esta investigación fueanalizar la vida y obra del maestro José Agustín Maldonado Moreno, como un aporte a la Cultura Tachirense. Se enmarcadentro del paradigma cualitativo con un diseño de campo no experimental y un carácter narrativo e interpretativo, empleando la Historia de Vida como método de investigación ycomo técnicas de recolección de datos la entrevista y la observación con sus respectivos instrumentos, el guión de entrevista, las notas de campo y la obtención de documentos, registros, materiales y artefactos, aplicadas al sujeto en estudio y dos informantes clave. Los instrumentos implementados en la investigación tuvieron una validez de tipo interna debido a que se reflejó de forma clara la realidad vivenciada, tanto por la unidad de análisis como por los informantes clave y se complementó mediante la bitácora de análisis empleada. La fiabilidad se hizo a través de la técnica de la triangulación de datos.Para la interpretación de la información se atendió al objetivo del estudio, empleándose la técnica de contrastación, de la cualresultó la historia de vida.Además, en lo relativo al análisis de la obra, se generó un catálogo y se obtuvo un análisis musicológico general por parte tanto del maestro como de uno de los informantes clave. Se concluyó que José Agustín Maldonado, por su motivación interna, su afán de superación, su arraigo a principios y valores bien definidos, el apoyo incondicional de su esposa y una gran cantidad de sacrificioslogró convertirse,a pesar de todas las adversidades encontradas a lo largo de su vida,en el primer tachirense graduado como maestro compositor. Tan importantes fueron estos aspectos que la investigación presentó una categoría emergente para la valoración de su vida y obra, resaltándose los valores de tolerancia, constancia, honestidad y respeto. Palabras clave: José Agustín Maldonado, Pueblito Tachirense, Compositor

Tachirense.


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Vida y Obra del Maestro José Agustín Maldonado Moreno, un aporte a la Cultura Tachirense Las historias de vida han adquirido en los últimos años mucha importancia, puesto que se ha hecho necesario recabar información de ciertos personajes que de otra forma quedarían fuera de la historia y, por tanto, no se aprovecharía todo el bagaje de conocimientos que pueda aportar el estudio de dichas personas, en este sentido se ha podido establecer paralelismos y explicaciones de las diferentes situaciones sociales, políticas, económicas culturales, tecnológicas, entre otras, a partir de la narración de una vida. Por lo anteriormente mencionado se presenta este trabajo de investigación para, a partir de este cometido, rescatar muchos aspectos, principalmente musicales, como también de los diversos contextos socio-históricos y una valoración del maestro José Agustín Maldonado Moreno, para el modelamiento de futuras generaciones. En este orden de ideas, el objetivo propuesto ha sido analizar la vida y obra del mencionado personaje como aporte a la cultura tachirense a través de una historia de vida, entendiéndose esta última como una manera de recolección de datos, y a la vez como un método de investigación, el cual permitió el abordaje tanto de la vida como de la obra del sujeto en estudio. La importancia de este trabajo radica en el enriquecimiento del acervo cultural del estado Táchira y, en consecuencia, aporta un grano de arena en la construcción de su historia, dejando un legado como lo es la vida del maestro Maldonado y su obra. La vida y obra de este músico es de suma relevancia para el estudio de la cultura regional y, en especial, para la música académica. En tal sentido,es importante destacar que según Hernández (1999:117), “El maestro José Agustín Maldonado, obtuvo el Título de Maestro Compositor, siendo el primer tachirense en alcanzar semejante honor”. Es por ello que con el análisis de su vida y obra se pretende contribuir con el rescate y valoración del legado cultural del estado Táchira. Donde se encontrarán como beneficiarios directos las comunidades de músicos, cultores y otros profesionales, entre los que se encuentran historiadores, sociólogos, antropólogos, entre otros; y como beneficiarios indirectos los músicos de Venezuela y la comunidad mundial.

Las bondades que presenta este trabajo se pueden considerar de corto plazo, en cuanto al reconocimiento de la labor musical de este insigne personaje por parte de los músicos y docentes en el área, a mediano plazo porque incentiva a otros estudiantes e investigadores a continuar la labor de trabajar con historias de vida, y a largo plazo puesto que contribuye a la revalorización de la identidad propia e histórica, disminuyendo así el proceso de enajenación cultural.

Esta investigación se justifica en lo teórico puesto que con ella, se describe una nueva página en la historia de la música tachirense, además todos sus contenidos están sustentados en fuentes, tanto primarias, referidas al maestro José Agustín Maldonado Moreno, los informantes claves y las notas de campo; como en fuentes secundarias, como son el material bibliográfico, documentos,

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entre otros. Además sirve como base para futuras investigaciones. En el ámbito axiológico, reviste gran importancia debido a que con la vida del maestro Maldonado se exaltan los valores: tolerancia, respeto, constancia y honestidad, y así mismo se da a conocer un modelo a seguir, tal como señala sentido Moles (2004) cuando define el modelamiento como “Aquel aprendizaje que implica la observación de alguna pauta de comportamiento la cual es seguida posteriormente por la ejecución de un comportamiento similar” (p.65). En lo que atañe al aspecto práctico se tiene que en este trabajo se analizan experiencias personales para luego ser contrastadas con el acontecer social; por otra parte, en el aspecto musicológico es de resaltar que a raíz de este trabajo se utilizarán conocimientos del maestro y un informante clave, experto en música para la decodificación del lenguaje musical propio: manejo melódico, armónico, formal, estilístico entre otros. METODOLOGÍA

Esta investigación se enmarca dentro del paradigma cualitativo, a través del método historia de vida, el cual según Hernández, Fernández y Baptista (2010:436) “es una forma de recolectar datos que es muy utilizada en la investigación cualitativa”. Dicho método tiene sus propias características debido a que no está sujeto a un modelo fijo sino que posee un esquema particular que responde a sus propias necesidades, el mismo se abordó mediante la realización de una serie de entrevistas, estableciéndose como unidad de análisis el maestro José Agustín Maldonado Moreno y planteándose como referentes a dos (2) informantes claves.

En lo que respecta al establecimiento de las categorías de estudio se

plantearon dos, primeramente la categoría vida, la cual fue abordada mediante cuatro fases correspondientes a las regiones que determinaron el transitar de los años del maestro Maldonado, siendo estas: región Los Andes, región Zuliana, región Central y retorno a los Andes. Dichas regiones se determinaron desde la entrevista inicial que dio apertura a este estudio, de donde se extrajo gran parte de la información que se iba a investigar más adelante por un mismo relato del maestro compositor. De igual forma, la otra categoría:obra, se desarrolló por medio de la documentación y posterior creación de un catálogo de obras así como por el análisis musicológico del vals Pueblito Tachirense.

El nivel de investigación es interpretativo considerando que, según la

Universidad Pedagógica Experimental Libertador (2006:18) “la investigación de campo puede ser de carácter exploratorio, descriptivo, interpretativo, reflexivo, explicativo o evaluativo”. De esta forma se analizan los datos recogidos, haciendo una lectura ordenada y reflexiva, dándole sentido al análisis. De igual forma se considera interpretativo debido a la técnica de triangulación realizada por cada fase mencionada anteriormente en que transitó el maestro, e igualmente sirvió como base para el desarrollo de la categoría emergente, presentándolo así como un personaje modelo, y de esta forma se le dio una reinterpretación a la vida del

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sujeto en estudio.Es de acotar que un estudio de esencia narrativapuesto que el maestro Maldonado fue la fuente principal de información, quién a través de las diversas entrevistas concedidas relató diferentes aconteceres de su vida, procesando además cosas que no estaban claras o conscientes.

Se empleó como técnica la entrevista y el guión semi-estructurado como

instrumento para la recolección de datos, lo cual se complementó con la técnica de la observación y su instrumento, las notas de campo a través de las cuales se agregaron datos pertinentes a la investigación. Los instrumentos implementados en la investigación tuvieron una validez de tipo interna debido a que se reflejó de la forma más clara posible la realidad vivenciada, tanto por la unidad de análisis como por los informantes clave, reforzándose además con la bitácora de análisis, puesto que al documentar las diferentes reacciones en el proceso se verificó la información suministrada.

Con respecto a la fiabilidad del estudio, se empleó la técnica de la

triangulación de datos de tipo múltiple, puesto que permitió realizar un contraste de los datos recogidos por las diferentes técnicas e instrumentos tales como las entrevistas, las observaciones, los materiales obtenidos, la información previa y el contexto histórico-social, enriqueciendo así la interpretación de la investigación.

Es de resaltar, que el procedimiento para la recolección y el análisis de los

datos se desarrolló de forma simultánea, puesto que la información obtenida se revisaba, procesaba y contrastaba, con la suministrada anteriormente por el sujeto en estudio, así como con el acontecer histórico-social que vivió el maestro, los documentos, registros y materiales obtenidos, y la información proporcionada por los dos (2) informantes clave seleccionados que fueron: la Sra. C. Marina de Maldonado, esposa del maestro José Agustín, quién le acompañó la mayor parte de su vida, y el maestro Jairo Abelardo Arango Morales, quién fue uno de sus estudiantes y además experto en el área musical.

Es importante destacar que siempre se procuró mantener la coherencia,

totalidad y veracidad de los datospuesto que la recopilación de los mismos fue de forma directa a través de las entrevistas realizadas al sujeto en estudio y los informantes clave, así como también de observaciones in situ por parte de los investigadores, siendo esta información complementada graciasal acceso otorgado por parte del maestro a los documentos, registros y materiales que tenía en su poder. RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN Se puede afirmar que la investigación generó productosque trascienden la mayoría de veces los objetivos propuestosdebido al carácter cualitativo y a la riqueza de información que aporta a la comunidad científica. Es por ello que este estudio presenta un complejo entramado que puede ser abordado a través de las diferentesdisciplinas científicas con susparadigmas, enfoques y metodologías propias, y podrán estudiar el abanico de realidades que presenta esta

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investigación. En el caso concreto de la Vida y Obra del Maestro José Agustín Maldonado Moreno, como un aporte a la cultura tachirense se logró el objetivo general de la investigación cuya esencia fue el análisis de las categorías mencionadas, y de su interpretación se produjo la historia de vida, un catálogo de obras, un análisis musicológico yla valoración de la vida y obra. En lo concerniente a la historia de vida,fue estructurada según las subcategorías de estudio, se realizó en forma de relato manteniendo el orden cronológico, se contrastó con la información recabada de las diferentes fuentes de información, citando las palabras, recuerdos y ademanes característicos del maestro. Para ello, fue necesaria la construcción de diez (10) guiones de entrevistasque iban acorde con las sesiones de encuentro, constituidos estos por los siguientes indicadores: nacimiento y situación familiar, crianza y formación escolar, situación religiosa, situación socio-económica, ciudad de Valera, formación musical, situación económica, situación social, vivencia militar, situación laboral, formación docente y experiencia profesional, estado Mérida, San Cristóbal. El catálogo de obras generado, se dividió por composiciones y arreglos, clasificándose a través de: Título, Género de composición, Género Musical, Galardones, Fecha y/o lugar de composición, Dedicatoria y Lugar donde se encuentra; para la sección de arreglos se agregó el Autor como otro indicador. En relación al análisis musicológico de la obra en general, José Agustín manifestó su facilidad para la inspiración en la composición de melodíasque, según Saavedra (2013:9) “es el elemento más significativo de la música en general”. Así mismo, el maestro señaló su capacidad de audición interna para la creación de la marcha armónica acompañante de sus melodías.

También manifestó que lo más difícil para él era el aspecto de la lírica, y por ello era con lo que prefería empezar, al menos con el caso de la obra seleccionada para el análisis, el vals Pueblito Tachirense, el cual tenía una estructura binaria con una pequeña introducción, utilizando como giro armónico las funciones de Subdominante, Dominante sobre el III grado, Cadencia Cuarta y Sexta (como retardo) Dominante y Tónica, haciendo un uso bifuncional de los acordes.

La estética musical que caracterizó la obra del sujeto en estudio se ve influenciada por el acontecer sociocultural de su época, reflejándose en las composiciones realizadas tales como himnos, marchas, valses, pasillos, bambucos, aguinaldos, entre otros. Con respecto a la valoración de la vida y obra, como categoría emergente, surgió después de haber interpretado toda la información,enfatizando el ámbito axiológico contenido por el sujeto en estudio, destacándose los valores de tolerancia, constancia, respeto y honestidad, principios considerados fundamentales por los autores de la investigación como referentes que marcan un comportamiento a seguir para la construcción de la personalidad de quien lo asuma como un modelo. Destacando, en tal sentido,los

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reconocimientos recibidos,como el Primer Premio de Composición por su obra Pueblito Tachirense, compuesta en el año 1989. DISCUSIÓN A continuación, se presenta en este apartado algunos tópicos considerados por los autores de la investigación como fundamentales para validar con rigurosidad científica el carácter metodológico que tienen las historias de vida y además el impacto que generanen la sociedad, pues de esta forma se revaloriza la labor que ha sido desarrollada por las personas en pro de su cultura y que muchas veces se encuentran en el anonimato. Es de vital importancia que antes de abordarun método de investigación como las historias de vida,se cuente con el consentimiento total del sujeto en estudio tanto de forma verbal como de forma escrita,y es por ello que los investigadores deben realizar un proceso constante de convencimiento sobre la relevancia que tiene este,comopersonaje de una época y como conocedor de un área específica, paraasí comprender y contextualizarsu obra,permitiendo una mejor interpretación de la misma.

Para ello, es necesario realizar una inmersión inicial dela cual se desprenden los tópicos a tratar, cabe acotar que esta tiene un carácter flexible en cuanto a la dinámica de la entrevista, y a su vez debe ser substanciosa para que los tópicos sean lo más completos y abarquen la mayor cantidad de información posible.

En el caso particular de esta investigación, la inmersión inicial sirvió para

que el maestro aceptara el estudio, y consistió en una narración de su propia vida con algunas interrogantes formuladas, in situ por los investigadores, para esclarecer la información suministrada. Cabe destacar que toda la narraciónfue valiosa y de utilidad para las fases de la investigación, razón por la cual se aconseja dejar hablar de forma libre al sujeto, sin interrupción, puesto que muchas veces él mismo aclara cuestiones que no había reflexionado sobre su vida.

Con relación a lo anteriormente expuesto, se debe resaltar que para darle una mayor fiabilidad a la investigación se debe contar con la participación de informantes claves, que sean personas allegadas a la vida del sujeto en estudio, que contribuyan y complementen la información ya recabada, y pueda de esta forma darle otra óptica a los acontecimiento acaecidos en la historia de vida de la unidad de análisis.

De igual forma, debe haber un experto que pueda validar el aspecto estructural y estético de la obra, que también conozca al maestro y sus composiciones y que, desde su perspectiva, pueda dar un análisis general de la obra del sujeto en estudio. También es de señalar que cuantas más observaciones puedan registrarse mayor riqueza tendrá el estudio, por lo que se recomienda realizar un registro de grabación, de vídeo preferiblemente, puesto que las expresiones faciales y el lenguaje corporal ayudan a nutrir la información, así

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como a verificar y establecer los puntos más álgidos de su vida en el plano emocional.

CONCLUSIONES

Es de considerar que el factor tiempo es determinante en la elaboración de trabajos investigativos puesto que las historias de vida son estudios de bastante extensión,pudiendo verse un poco limitadas por dicho factor, de allí la necesidad de procurar mantener la continuidad del estudio, ya sea por parte de los mismos investigadores o bien por otros estudiantes y profesionales vinculados con el área.

Es fundamental acotar que se debe realizar una búsqueda extensa sobre la información previa, publicada o no, sobre la persona que se vayaa estudiar, puesto que en algunos casospuede encontrarse de forma veraz o errada.

En lo que respecta al análisis musicológico de este estudio, el mismo puede profundizarse por cada obra y ampliarse en diversas temáticasdebido a que el análisis realizadoabordó específicamente temáticas musicales como: melodía y armonía, a través de la información suministrada por el informante clave. Se sugiere darle continuidad a este aspectopara lograr el análisis musical de la totalidad del repertorio. Finalmente, se recomienda a toda la población de educadores en el área musical que incentiven y promocionen las historias de vida como aportes culturales a la historia de la música regional, e igualmente como método de investigación. Así mismo a los estudiantes, para que adquieran aprendizajes significativos basados en el modelamiento de personas relevantes como es el caso del maestro Maldonado y a la comunidad de músicos, para que estas investigaciones sean tomadas en cuenta en el rescate y valoración de la música y sus personajes regionales. REFERENCIAS

Hernández R., Fernández C. y Baptista P. (2010). Metodología de la Investigación 5ta ed. McGraw-Hill/Interamericana Editores, S.A. de C.V. Impreso en Chile.

Hernández L. (1999). Diccionario de la Música en el Táchira. San Cristóbal, Venezuela. PROCULTA.

Moles J. (2004). Psicología Conductual. 2da ed. Rev. Maracay, Venezuela. Impreso por Grafi Aragua S.R.L.

Saavedra R. (2013). Arquitectura de la Música. 1era ed. Universidad de Los Andes. Dirección de Cultura y Extensión. Mérida-Venezuela.

Universidad Pedagógica Experimental Libertador (2006).Manual de Trabajos de Grado de Especialización y Maestría y Tesis Doctorales. Caracas, Venezuela. FEDUPEL. 4ta edición, reimpresa (2014).

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EL VALSE VENEZOLANO COMO HERRAMIENTA PARA EL DESARROLLO TÉCNICO E INTERPRETATIVO EN LA FORMACIÓN PIANÍSTICA

(Venezuelan waltz as a tool for technical and interpretative development in piano training)

Jeismar Rujano, Liliana Fleites

Universidad Nacional Experimental del Táchira, San Cristóbal - Venezuela. [email protected], [email protected]

RESUMEN A lo largo de la historia del piano se evidencia que el repertorio utilizado para estudiar y desarrollar la técnica es de origen europeo, y en el caso de Venezuela se ha observado la misma situación, ya que el uso del repertorio nacional es visto como algo complementario, o de carácter nacional dentro del programa formativo. Este trabajo busca demostrar la importancia del estudio del valse venezolano como herramienta para el enriquecimiento de las habilidades técnicas e interpretativas en la formación pianística. La investigación se basó en el análisis de cuatro valses venezolanos para piano, en los que se observaron diversas dificultades técnicas e interpretativas que fueron comparadas con las de algunas composiciones de música universal europea que comúnmente son utilizadas para el perfeccionamiento de las habilidades pianísticas. Con un enfoque cualitativo, un nivel descriptivo, un diseño documental y unas técnicas e instrumentos como el análisis documental y de contenido, se llegó a conclusiones como que la música venezolana en general, y el valse para piano específicamente, es un género con significativas dificultades técnicas, similares a las de algunas composiciones de origen europeo que son utilizadas para el desarrollo instrumental. El valse venezolano, proporciona ampliamente al intérprete el mejoramiento de los recursos técnicos e interpretativos. También se dedujo que los problemas técnicos pueden ser abordados utilizando el repertorio nacional como programa formativo. Palabras clave: repertorio, música universal, valse, dificultades de ejecución,

técnica pianística.



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INTRODUCCIÓN

El repertorio europeo ha sido asimilado por la cultura universal, y en el caso de Venezuela la utilización del mismo se ha manifestado de manera amplia, aun cuando en el continente y el país existe una gran diversidad de obras ricas en ingeniosidad compositiva. Esto ha hecho que el repertorio venezolano, como los valses para piano, haya sido utilizado únicamente como un complemento dentro del repertorio formativo, o como obras para interpretar solo porque poseen un carácter de identidad nacional. Esta realidad ha llevado a la subestimación del género en cuanto al desarrollo técnico e interpretativo que el mismo proporciona al ejecutante.

Con la búsqueda de información y el análisis técnico-musical del valse

venezolano, se ha evidenciado que existe gran cantidad de obras para este género con una profunda dificultad para su ejecución, las cuales requieren y a la vez permiten un desarrollo técnico pianístico significativo. Estas piezas parten de una melodía y rítmica nacional, lo que permite el mayor acercamiento a los géneros folklóricos y las obras venezolanas. En el estado Táchira, existen valses para piano, pero según la historia de la música de esta región, la composición de obras de este género, para el piano fue más limitada. Por esta razón el pianismo en el Táchira se ve influenciado generalmente por el repertorio europeo.

Sobre esa base, surgió la necesidad de realizar un estudio detallado del

género, a partir de cuatro valses venezolanos para piano en los que se muestran las características del mismo y las influencias según la época y el estilo del compositor. El objetivo principal de la investigación fue analizar el valse venezolano como herramienta de estudio para desarrollar las habilidades técnicas e interpretativas en la formación pianística. Esto se realizó partiendo de obras venezolanas específicamente valses para piano, con dificultades similares a las de obras de origen europeo que conllevan al desarrollo de las destrezas pianísticas. DESARROLLO Se señala que existen diversos autores que han escrito acerca de las bondades del valse venezolano en general. En investigaciones como Introducción a la polifonía a tres voces desde el repertorio venezolano para pianode la Dra. Liliana Fleites en el año 2010, se muestra que la polifonía puede trabajarse partiendo del repertorio venezolano con obras como los valses, y no solo desde piezas de carácter universal. Otro escrito, alega que el género, posee características propias adquiridas en Venezuela, las cuales le dieron un sentido de pertenencia único y exclusivo y lo convirtieron en lo que hoy se conoce como“valse venezolano”. Esta opinión proviene de la investigación musicológica Rasgos distintivos del valse venezolano del siglo XIX, realizada por Profa. Mariantonia Palacios (1997). Así mismo, el estudio realizado por el musicólogo Juan Francisco Sans en el año 2011, denominadaTécnica, gestualidad y expresión musical en la obra para piano de Ramón Delgado Palacios,muestra un

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análisis detallado de los valses y danzas del compositor,donde sus obras son consideradas como una de las cimas de la escritura para piano en el país. La investigación se sustentó teóricamente con bases como La técnica pianística y la interpretación musical, se demuestra que el desarrollo de ambos elementos por separado es de vital importancia, pero a la vez, se explica cómo la unión de éstos permiten el adiestramiento de la ejecución musical. Es necesario partir de los orígenes del género musical objeto de estudio, por esa razón se mostró de manera breve cómo trascendió el vals de Europa a América Latina y a Venezuela, permitiendo conocer las generalidades de la historia del valse tanto en Europa, como su extensión hacia Latinoamérica y específicamente Venezuela. Además se mencionan algunas características específicas del valse venezolano partiendo de la investigación de Palacios (1997). Por último se establecieron las dificultades técnicas presentes en el valse venezolano, donde se hace un análisis de los elementos que componen el género, y se recomienda a nivel pedagógico y didáctico, que en el caso de los niños, los problemas técnicos se aborden partiendo de la música nacional con melodías tradicionales. Neigauz (1987). METODOLOGÍA

El enfoque epistemológico de este trabajo fue de tipo cualitativo.Los datos obtenidos en el análisis dan muestra de la riqueza técnica e interpretativa que se puede llegar a desarrollar con la ejecución de los valses venezolanos, las cuales están reflejadas en características que servirán como recurso para la enseñanza y el estudio del piano. Por otra parte, ya que la investigación se enfoca en señalar las propiedades del valse venezolano a través de un análisis musical y contextual, el nivel de la investigación es descriptivo; el fin es describir la utilización del género como estrategia para el desarrollo de habilidades técnicas e interpretativas en el desarrollo pianístico y al mismo tiempo demostrar la importancia de su ejecución en el repertorio habitual.

Sabiendo que el análisis se realizó a partir de fuentes secas como obras

impresas y material bibliográfico, el diseño de la investigación es documental. Al mismo tiempo se hace referencia al marco teórico que básicamente tuvo un contenido conceptual extraído de libros, revistas, partituras y documentos registrados en papel. El proceso de análisis documental y de análisis de contenido, se llevó a cabo haciendo la revisión y uso directo de material impreso revisado como fichas, libros de historia de la música, partituras de valses, provenientes de informantes claves, bibliotecas públicas, archivos digitales, todos estos de diversos lugares a nivel nacional e internacional; dichas fuentes permitieron un estudio minucioso del contenido.

Las dimensiones y categorías de análisis se observan a través de las

siguientes tablas, las cuales son la base del análisis.

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TABLA 1. Cronología de los valses escogidos para el análisis pianístico-musical. Datos extraídos de la reseña biográfica de cada uno de los compositores.

Cronología de los valses escogidos para el análisis pianístico-musical

Valse Compositor Año de Composición

Sublime Amor Ramón Delgado Palacios 1902

Quejas del Alma Antonio María Delgado

Briceño 1915

Noches de Luna en Altamira María Luisa Escobar Entre 1947 y 1952

El diablo preso Miguel Astor 2006

TABLA 2. Aspectos del Valse para piano en Venezuela. Dimensiones y categorías para el análisis musical.

ÁREA DE ANÁLISIS: Aspectos del Valse para piano en Venezuela

DIMENSIONES CATEGORÍAS

Aspecto formal Análisis formal: Forma binaria, forma ternaria,

entre otras.

Aspecto armónico Tipo de armonía: Armonía tradicional, influencia

de música contemporánea.

Armonía polifónica

Aspecto rítmico Presencia de ritmos característicos: nacionales o

de Europa.

Rasgos distintivos del valse venezolano Investigación musicológica Mariantonia Palacios

(1997)

TABLA 3. Dificultades de ejecución. Dimensiones y categorías para el análisis musical. AREA DE ANALISIS:

Dificultades de ejecución

DIMENSIONES CATEGORÍAS

Procesos técnico-motoros

Técnica digital: escalas y arpegios. Terceras, sextas y octavas dobles, saltos y

acordes presentes en la obra

Elementos interpretativos

Fraseo, agógica, Dinámicas

Conducción de las líneas melódicas según su importancia

Diversidad tímbrica: Uso de pedales y tocos diversos

RESULTADOS ANÁLISIS DE VALSES VENEZOLANOS

Valse venezolano Sublime Amor Ramón Delgado Palacios (Caracas 1863 –1902)

Compuesto en 1902. Su esposa, la compositora y pianista Rosario Silva Simonovis, editó tres de las obras que él había escrito para ella como son “Lucila” (tres valses en uno), “Si tú me amaras” (valse apasionado) y “Sublime amor”.Palacios fue un compositor y pianista venezolano, considerado como “uno de los representantes más relevantes de la generación de compositores-pianistas románticos.” (Walter, Guido y Peñín, citados por Peña, 1955, p. 20).

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Sus obras se caracterizan por tener un nivel artístico elevado para las que se requiere una sólida técnica pianística. Éstas se componen de una completa expresión musical junto a los más altos detalles pianísticos, sin perder el contacto con las más legítimas raíces de la música popular venezolana. “Ningún otro compositor venezolano ha alcanzado tan unánime reconocimiento, y sus obras para el instrumento constituyen un paradigma en su estilo” (Sans, 2011). Las dificultades presentes en el valse Sublime Amor de Palacios tomado para este análisis técnico-musical, se especifican en la Tabla 1 a continuación.

TABLA 4. Análisis pianístico del valse venezolano Sublime Amor

Dificultades Técnicas Presentes Dificultades interpretativas:

- Notas dobles: sextas terceras y octavas dobles.

- Cruzamientos y saltos. - Melodía con acompañamiento de acordes. - Melodía no tradicional (virtual).

- Carencia de algún tipo de indicación en cuanto a dinámicas o el tempo de ejecución.

- Diversidad tímbrica

Valse tachirense: Quejas del Alma Antonio María Delgado Briceño(Táriba 1869 – Caracas, 1921).

Este valse fue estrenado en la retreta de la Banda del Estado el 21 de octubre de 1915. Delgado Briceño fue un pianista, violinista y compositor. Además, abogado, funcionario público e institutor. Sus obras son pocas. Las más conocidas son Marcha Militar, Sueño de artista (valse), y Quejas del alma (valse sometido a análisis). Es el único valse tachirense escrito o compuesto propiamente para piano. Los demás son adaptaciones de valses tachirenses escritos para otro tipo de instrumentación (Hernández, 1999. p. 91, 92). A continuación las dificultades encontradas se presentan en la siguiente tabla:

TABLA 5. Análisis pianístico del valse venezolano Quejas del Alma Dificultades Técnicas Presentes Dificultades interpretativas:

- Arpegios en función melódica - Trinos - Apoyaturas breves - Notas dobles: terceras, sextas y octavas - Melodía con acompañamiento de acordes

(una mano)

- Agógica - Diversidad tímbrica

Valse venezolano: Noche de luna en Altamira María Luisa Escobar(Caracas 1903 – 1985).

Compuesto aproximadamente entre 1947 y 1952. Ilustre compositora

conocida internacionalmente en América y Europa, como una de las más grandes creadoras musicales de Hispanoamérica. Su obra más conocida es “Desesperanza”, además de ser reconocida por su tendencia neorromántica, es de las primeras en hacer música orquestal para piano en Venezuela. Sus temas más conocidos son: La Princesa Girasol, Murachi y Upata, Concierto Sentimental para piano y orquesta, y suite Guaicaipuro. Su obra para piano se enfoca en los estilos nacionales con gran diversidad de valses, boleros y canciones. (De Azpurua, 2006). El valse Noche de luna en Altamira de Escobar, demostró la presencia de

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una tendencia impresionista bastante marcada. A continuación la tabla de dificultades presentes en el mismo.

Tabla 6. Análisis pianísticovalse venezolano Noche de luna en Altamira Dificultades Técnicas Presentes Dificultades interpretativas:

- Melodía con acompañamiento de acordes (una mano)

- Notas dobles diferentes intervalos - Escalas y arpegios

- Diversidad tímbrica; portato, staccato y legato, tres pedales del piano: el unicordio (pedal izquierdo), el tonal (pedal del centro) y el de resonancia (pedal derecho).

- Agógica de manera constante.

Valse venezolano El diablo preso Miguel Astor (Caracas - 1958).

Compuesto en Costa Rica en el año 2004 por Miguel Astor quien es conocido como maestro, compositor, director coral, pianista y profesor. Fue alumno de Antonio Mastrogiovanni y Modesta Bor (formación académica y nacionalista). De su obra se conocen 12 valses para piano, de los cuales el más conocido es “Adriana” (Caracas 1987, dedicado a su esposa). Sus composiciones tienen una influencia contemporánea de finales del siglo XIX y comienzos del siglo XX. También es catalogado como neorromántico al igual que María Luisa Escobar, Modesta Bor y otros compositores vigentes del siglo XX. Incorpora nuevos elementos a la música venezolana, dando otra impresión del folklore. Este valse de Miguel Astor, escogido para el análisis, al igual que el de Escobar, demostró un estilo basado en el impresionismo musical. En cuanto a las dificultades de la obra, la tabla a continuación las refleja de la siguiente forma:

Tabla 7. Análisis pianísticovalse venezolano El diablo preso Dificultades Técnicas Presentes Dificultades interpretativas:

- Notas dobles (melodía principal) - Escalas y Arpegios - Melodía con Mixturas - Politonalidad

- Agógica. - Diversidad tímbrica, papel importante

influencia de nuevas tendencias musicales. - Sonoridad melódica y armónica S. XX (Heitor

Villalobos). Creación atmósfera diferente, sonoridad, agógica y libertad uso del pedal.

DISCUSIÓN

Luego del análisis de los cuatro valses escogidos, los resultados reflejan que la ejecución de obras escritas para este género musical, requieren de significativas habilidades por parte de los intérpretes, tanto a nivel técnico como a nivel interpretativo.

Se precisa que una de las habilidades a desarrollar que más aparecen en el

estudio es la “melodía con acompañamiento de acordes”. Cuando la línea musical posee más de un sonido y éstos aparecen frecuentemente en el discurso musical, se considera un trabajo polifónico, el cual es evidente en el presente análisis. Opiniones como la de Fleites (2010), afirman que la polifonía es habitual en obras del repertorio universal, y en el caso de piezas venezolanas como los valses, esta

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dificultad se manifiesta de manera constante. La misma autora alega que el estudio polifónico en el piano se puede abordar desde el repertorio venezolano. Con esto se afirma que los valses permiten el mejoramiento de habilidades como la ejecución de la polifonía.

Por otra parte, se apreciaron las características propias adquiridas por el

valse en Venezuela, las cuales fueron expuestas por Palacios (1997). Entre las particularidades encontradas en esta investigación, se tienen las siguientes: el bajo tradicional delvalse venezolano, el uso de terceras, sextas y octavas dobles o paralelas, los ritmos hemiolados, las apoyaturas melódicas y breves, la progresión armónica dominante, tónica, dominante, tónica (D T D T), el comienzo acéfalo, los retardos en la melodía, las apoyaturas melódicas y el cambio de tempo en la segunda parte. Se pudo apreciar la riqueza compositiva de los músicos venezolanos y las afinidades entre los cuatro compositores analizados en relación con los rasgos del folklore venezolano.

Entre otros puntos, también se pudo observar la articulación entre técnica, gestualidad y expresión musical, las cuales son parte fundamental de la interpretación pianística en general. Además se consideran los niveles rítmicos que desarrolla el valse. Con obras como Sublime Amor de Ramón Delgado Palacios se demuestra la ingeniosidad musical en los valses venezolanos. Las obras de este compositor son consideradas como una de las cimas de la escritura para piano en el país. (De Sans, 2011). El dominio de la técnica pianística en general, ya sea la técnica digital o la gran técnica, es de suma importancia para cualquier intérprete, ésta es necesaria para la formación instrumental y la interpretación de cualquier obra musical que presente dificultades técnicas. Los valses venezolanos han demostrado potencial en lo que corresponde a la composición musical y la interpretación. Según los resultados del análisis y las aseveraciones de otros estudiosos, se evidenciaque para la ejecución de valses venezolanos en el piano, es necesario hacer uso de todos los recursos del instrumento, y del conocimiento musical en general que se tiene como intérprete, además del dominio de la técnica pianística y la interpretación, ya que es un género cargado de libertad de ejecución y de la expresividad del romanticismo, la cual se ve reflejada en sus melodías y ritmos.

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Tabla 8. Resultado del análisis de los valses

CONCLUSIONES

1. Con los valses analizados como representación del género, se confirmó que el valse venezolano para piano presenta pasajes con dificultades técnicas similares a las que se encuentran en los valses de origen europeo, tanto de tipo digital como escalas y arpegios, al igual que notas dobles, acordes, entre otras. Además también se hace uso de los diversos elementos interpretativos como las dinámicas, agógica y el uso de los pedales de las grandes obras de origen europeo, lo que permite al intérprete el desarrollo de sus habilidades tímbricas y expresivas. 2. Los valses venezolanos para piano, pueden formar parte del complemento en la didáctica pianística para la resolución de problemas técnicos y el desarrollo de las habilidades pianísticas, estas dificultades en la ejecución instrumental se pueden resolver a través del estudio y la interpretación de estos. Además los valses venezolanos desarrollan ampliamente la musicalidad del intérprete, lo que lo conduce a un plano más elevado en cuanto a la interpretación musical pianística (utilización de los elementos interpretativos). 3. En el análisis de los cuatro valses venezolanos para piano, se muestra la evolución del género de acuerdo con la cronología de los mismos, se aprecia la influencia de las diversas tendencias como el romanticismo y el impresionismo. Al igual se observan los avances en las características estilísticas y formales según la época del compositor.

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4. El perfeccionamiento de la técnica pianística en general, ya sea la técnica digital o la gran técnica, es verdaderamente importante para el desarrollo de cualquier intérprete, pues esta es necesaria para la formación instrumental y la interpretación de cualquier obra musical con significativas dificultades técnicas. Según las consideraciones anteriores, se determinó que los valses venezolanos deben formar parte del desarrollo de la técnica, pues los elementos que la constituyen se manifiestan abundantemente en el repertorio de valses venezolanos.

REFERENCIAS

Azpurua, M. (2006). María Luisa Escobar. Revista notas musicales. Publicación trimestral de la cátedra libre de historia de la música Universidad Centro-Occidental “Lisandro Alvarado”. [Revista en línea], Año 3, novena edición. Disponible: http://www.ucla.edu.ve/publicaciones/notasmusicales/Numero9/paginas/marialuisa.html Fleites, L. (2010) Introducción a la polifonía a tres voces desde el repertorio venezolano para piano. Ponencia presentada en noviembre de 2010 en la ciudad de Buenos Aires, Argentina. Universidad de Argentina.

Guido, Walter y José Peñín. 1998. “Delgado Palacios, amón.” En: Walter Guido y José Peñín (ed.), Enciclopedia de la música en Venezuela. Caracas: Fundación Bigott

Hernández, L; (1999). Diccionario de la Música en el Táchira. San Cristóbal: PROCULTA

Neigauz, H (1987) Trad. Sobre el arte de tocar Piano: apuntes de un pedagogo. Quinta Edición. Moscú: Editorial Música

Palacios, M. (1997) “Rasgos distintivos del valse venezolano del siglo XIX”. Caracas: FUNVES-CONAC.

Sans, J. (2011). Técnica, gestualidad y expresión musical en la obra para piano de Ramón Delgado Palacios. VII Jornadas nacionales de Investigación Humanística y Educativa. Visiones para un pensamiento en libertad. San Cristóbal-Venezuela. (Documento en línea). Disponible en: http://servidor-opsu.tach.ula.ve/7jornadas_i_h/paginas/doc/JIHE-2011-P08.pdf

http://www.ucla.edu.ve/publicaciones/notasmusicales/Numero9/paginas/marialuisa.html

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isbn: 978-980-402-208-1 depÓsito legal: zu2016000171

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