Capítulo 3 by Ernesto Sabogal

INGENIERÍA DE PROYECTOS EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA Programa de Ingeniería Electrónica Mayo 2012

ISBN XXXX-XXXX

CAPÍTULO

PROBLEMA

Ernesto Sabogal Gómez Fabio Téllez Barón Óscar Arias Ballén

Ingeniería de Proyectos en Ingeniería Electrónica

Universidad El Bosque

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Tabla de Contenido Definición ..................................................................................................... 1 Manifestación ............................................................................................... 3 2.1

Definición ....................................................................................... 3

2.2

Identificación de una manifestación .............................................. 3

2.3

Propiedades de una manifestación ................................................ 4

Contexto........................................................................................................ 7 3.1

Definición de contexto ................................................................... 7

3.2

Construcción del contexto ............................................................. 7

3.3

Redacción del contexto .................................................................. 8

Causas ........................................................................................................... 9 4.1

Definición de causa ........................................................................ 9

4.2

Determinación de las causas .......................................................... 9

Efectos ......................................................................................................... 11 5.1

Definición de efectos.................................................................... 11

5.2

Determinación de los efectos ...................................................... 11

5.3

Redacción de los efectos .............................................................. 13

Resumen ..................................................................................................... 15 Ejemplos ..................................................................................................... 17 7.1

Ejemplo 1: Puertas de los buses de Transmilenio ........................ 17

7.1.1

Manifestación....................................................................... 17

7.1.2

Contexto ............................................................................... 18

7.1.3

Causas................................................................................... 18

7.1.4

Efectos .................................................................................. 20

7.1.5

Redacción del problema ....................................................... 22

7.2

Ejemplo 2: Calefactor de ambiente .............................................. 25

7.2.1

Manifestación....................................................................... 25

7.2.2

Contexto ............................................................................... 25

7.2.3

Causas................................................................................... 27

7.2.4

Efectos .................................................................................. 29

7.2.5

Redacción del problema ....................................................... 30

7.3

Ejemplo 3: Sistema de iluminación rural en África....................... 33

7.3.1

Contexto ............................................................................... 34

7.3.2

Manifestación....................................................................... 34

7.3.3

Causas................................................................................... 36

7.3.4

Efectos .................................................................................. 36

7.3.5

Conclusiones......................................................................... 36

7.4

Ejemplo 4: Vida promedio bombillos ahorradores ....................... 39

7.4.1

Análisis de la vida promedio de los bombillos ahorradores 39

7.4.2

Identificar si es un problema ................................................ 40

Estudios versus Proyectos ........................................................................ 43 8.1

Problema de un estudio ............................................................... 43

8.2

Ejemplo 5: problema en el caso de un estudio ............................. 44

8.2.1

Contexto ............................................................................... 45

8.2.2

Manifestación....................................................................... 45

8.2.3

Causas................................................................................... 47

8.2.4

Efecto.................................................................................... 48

Problema de Investigación ....................................................................... 51 9.1 Diferencias entre un problema de investigación y un problema de un proyecto .............................................................................................. 51 Comité de Proyectos y el Problema ........................................................ 55

Este capítulo presenta una forma estructurada para identificar y plantear problemas; en especial, aquellos a los cuales se enfrenta un ingeniero electrónico. Una de las grandes dificultades que tienen los alumnos de pregrado y los recién egresados es la identificación correcta de los problemas de ingeniería. Es frecuente confundir la falta de una solución con el problema. La incorrecta identificación del problema lleva a que el planteamiento de la posible solución no sea la adecuada o incluso a iniciar proyectos los cuales su resultado sea incierto debido a la mala identificación del problema. El producto, justificación y objetivos de un proyecto nacen del problema; de ahí la importancia de realizar una identificación y descripción de manera correcta del problema. La estructura para identificación y redacción de problemas, propuesta en este capítulo, se basa en: definiciones, procedimientos, tablas y formatos.

Una vez que se explica la metodología se presentan varios ejemplos. Los ejemplos se orientan al uso de la metodología, por lo cual se presentan los pasos en detalle hasta llegar a la redacción final del problema. Por último y para claridad de los estudiantes del Programa de Ingeniería Electrónica de la Universidad El Bosque se indica los mínimos que debe tener un problema para que este sea aprobado por el Comité de Proyectos e Investigación.

Definición Se identifica que existe un problema mediante una manifestación asociada normalmente al no funcionamiento correcto de un sistema o proceso. La magnitud del problema dependerá del contexto en el cual se desempeña o funciona el sistema (proceso). El problema es generado por una o varias causas. El problema impacta a uno o varios de los siguientes: individuo, sociedad, ambiente o recursos; la medición de este impacto se denomina el efecto del problema y se da en valores con unidades. Por lo cual todo problema solucionable desde la ingeniería debe contener: 

Manifestación



Contexto



Causas



Efectos

Es importante aclarar que un problema no es la falta o ausencia de una solución sino una condición negativa de algo existente; en el caso de la ingeniería normalmente esta asociada a un sistema o un proceso. Los errores más comunes al identificar un problema son:

2| Definición



Confundir el problema con la falta de una solución



Proponer problemas ficticios (no reales)



Proponer problemas futuros (posibles)

De los anteriores errores el más común y difícil de entender es la diferencia entre la falta de solución y el problema; en la tabla 1 se presentan dos ejemplos. Por facilidad de entender los ejemplos no se presenta el problema con toda su estructura: contexto, manifestación, causas y efectos. Tabla 1. Ejemplo de diferencia entre falta de solución y problema

Falta de solución

Problema

El Programa no cuenta con un laboratorio de microelectrónica.

Los egresados del programa no tienen el perfil solicitado por las empresas y presentan menores índices de ocupación o salarios inferiores a los egresados de otras universidades. Los propietarios de los buses no tienen una manera de controlar el número de pasajeros reales que se transportan; lo anterior facilita la entrega incorrecta de las cuentas y se estima que los propietarios tienen pérdidas del orden del 10% por este motivo ($120,000 pesos mensuales por bus).

No existe en el mercado un sistema de conteo de pasajeros para buses intermunicipales, de bajo costo (inferior a $1 000 000 de pesos) y que cumpla con la normatividad del Ministerio de Transporte.

Un problema debe poseer las siguientes características mínimas para que se justifique la realización de un proyecto: 

Debe ser solucionable



Debe ser solucionable en un tiempo determinado



Debe ser solucionable desde la disciplina del conocimiento



Debe ser viable (se tengan los recursos necesarios)



Debe

ser

relevante

(de

interés

Universidad/sociedad/empresa/ambiente)

para

Manifestación 2.1

Definición La manifestación se da cuando un sistema (proceso) no funciona

correctamente. Se dice que un sistema (proceso) no funciona correctamente cuando:

2.2



No realiza la función para el cual fue diseñado



Realiza la función pero no con el nivel de calidad esperado



Realiza parcialmente algunas de las funciones



La eficiencia no es la esperada



No cumple con las normas para el cual fue diseñado Identificación de una manifestación

Las manifestaciones se identifican por uno de los siguientes: observación directa, observación indirecta o a partir de la documentación. Por observación directa se entiende que quien identifica el problema es el mismo que va a proponer una solución a este. El ingeniero debe ser capaz de describir los hechos y datos relacionados con la manifestación en lenguaje técnico.

4| Manifestación

En la observación indirecta es un tercero quien le cuenta al ingeniero sobre la manifestación que él ha observado. En este caso es normal que la persona mezcle causas, efectos y manifestación. El ingeniero debe ser capaz, a partir de la información, de formular el problema en cada uno de sus cuatro aspectos. Es posible que se necesite la visita al sitio para la observación del fenómeno con el fin de cuantificarlo correctamente. Cuando un problema se vuelve recurrente es normal que este se encuentre documentado. La documentación puede ser desde artículos de revistas hasta bitácoras de mantenimiento. Nuevamente es labor del ingeniero extraer la información e identificar las manifestaciones, contexto, causa y efectos. 2.3

Propiedades de una manifestación Independientemente

del

método

identificación

toda

manifestación debe poseer las siguientes propiedades: 

Documentable: se puede describir en un documento con el detalle suficiente para que no sea necesario ir al sitio a observarla nuevamente.



Hechos verificables: en caso de desearse se deberá poder contrastar con la realidad y la manifestación debe ser la misma descrita en la documentación (implica invariabilidad en el corto plazo).



Datos reales: la documentación debe incluir datos tomados del mundo real y no generados de suposiciones.

M a n i f e s t ac i ó n 

Repetible: el fenómeno se debe poder observar, bajo las mismas

circunstancias,

documentación.

tal

como

establece

Contexto 3.1

Definición de contexto Es el ámbito en el cual opera el sistema (proceso) y está

constituido por el entorno físico o de lugar, el histórico o de tiempo, cultural y ambiental. Establecer el contexto facilita determinar la magnitud del problema lo cual a su vez ayuda a cuantificar los efectos de este y a dar una primera idea de si es justificable o no realizar un proyecto para darle solución. 3.2

Construcción del contexto Para facilitar la construcción del contexto se puede aplicar las

siguientes preguntas en su orden: a. ¿Quién tiene el problema? b. ¿Qué hace quien tiene el problema? c. ¿Qué sistema o subsistema presenta el problema? d. ¿Qué hace el sistema (visto o en relación a lo que hace quien tiene el problema)? e. ¿Qué tan crítico/importante es el sistema?

8| Contexto

¿Cuál es la relación del sistema con la sociedad?

g. ¿Cuál es la relación del sistema con el ambiente? h. ¿Cómo afecta la sociedad (individuo) al sistema? i.

¿Cómo afecta el ambiente al sistema?

Al dar las respuestas es importante que estas tengan relación con el sistema que presenta la manifestación. En el caso de sistemas complejos se debe tratar de enfocar el contexto a nivel de subsistema (obviamente si así lo presenta la manifestación). Normalmente es obligatorio dar respuesta a las preguntas de la a a la e. Las demás depende si aplica o no. 3.3

Redacción del contexto Una vez dadas las respuestas a las preguntas anteriores se

procede a crear un párrafo (máximo dos) en el cual se hila la idea desde quién tiene el problema hasta qué tan crítico/importante es el sistema que presenta la manifestación; siguiendo un orden de causalidad y unicidad (mismas variables, ideas, conceptos) a través del contexto.

Causas 4.1

Definición de causa La causa es quien genera el problema y la cual se evidencia

mediante una manifestación; puesto de otra manera, la causa es el origen del problema. En ocasiones es normal que en el lenguaje popular se le denomine la raíz del mal o raíz del problema. 4.2

Determinación de las causas Para determinar o encontrar el origen del problema –causa- se

recomienda utilizar el siguiente procedimiento: 1. Para cada una de las manifestaciones, en especial las más importantes, tratar de responder la pregunta, ¿qué hace que esto se comporte así? 2. Para sistemas relativamente complejos es posible que se deba dividir por subsistemas; volver a realizar la pregunta ¿qué hace que este subsistema se comporte así? 3. Repetir hasta llegar al nivel más bajo posible (ideal casi a nivel de componente o proceso menos complejo).

10 | C a u s a s

Una vez que se tiene un listado con las respuestas a las preguntas se debe proceder a realizar una depuraci贸n y unificaci贸n de estas con el fin de no tener causas repetidas. Para facilidad se recomienda enunciar las causas en forma de lista.

Efectos 5.1

Definición de efectos Los efectos es la cuantificación del impacto que tiene el

problema. El impacto del problema afecta a uno o varios de los siguientes: a. Ambiente b. Sociedad c. Individuo d. Recursos i. Humanos ii. Financieros (económicos) iii. Tiempo iv. Materias primas v. Energía vi. Otros 5.2

Determinación de los efectos Para facilitar la determinación de efectos se recomienda seguir el

siguiente procedimiento, el cual se presenta en forma de diagrama de flujo en la figura 1, y se soporta en la tabla 2. Los pasos del procedimiento son:

12 | E f e c t o s

1. Para cada una de las siguientes preguntas determinar la respuesta: a. ¿A quién afecta? b. ¿Cómo lo impacta?

Esta es una pregunta opcional

pero sirve como ayuda para dar una respuesta correcta a la siguiente. c. ¿Cómo lo afecta? d. Las preguntas se deben realizar para todos los involucrados 2. La respuesta a quién impacta sirve para llenar la columna 1. 3. Se realiza una lista debajo de cada afectado trasladando la respuesta de cómo lo afecta. 4. Se debe identificar si la forma en que lo afecta es de tipo cualitativo o cuantitativo. 5. En el caso de cualitativo en la casilla (valor/unidad) se deberá explicar cómo es la variación cualitativa debido al problema. 6. En el caso cuantitativo se debe colocar un número y unidad que cuantifique el problema. La unidad debe estar de acuerdo con lo que se ve afectado. 7. Por último, se deberá tratar de llevar todas las celdas (valor/unidad)

equivalente

pesos

(para

las

cuantitativas). 8. La columna de comentario sirve para aclarar el origen de los datos.

E f e c to s

| 13

Tabla 2. Representación en forma tabular de los efectos Afectado

Cualitativo/ cuantitativo

Comentario

valor / unidad

Individuo  Afectación 1  Afectación n Sociedad  Afectación 1  Afectación m Ambiente  Afectación 1  Afectación k Recurso humano Recurso financiero Recurso tiempo Otros

5.3

Redacción de los efectos La tabla 2 es una ayuda para identificar y estimar los efectos de

un problema. En la documentación los efectos se describen en párrafos. Es necesario realizar una explicación breve pero detallada de cada uno de los efectos, indicando el origen de los datos y conversiones que se realizaron para su cuantificación en pesos.

14 | E f e c t o s

Inicio

¿A quién impacta?

¿Cómo lo impacta?

NO (error, repetir preguntas)

¿Cómo lo afecta?

¿Cualitativo?

¿Cuantitativo?

Especificar detalladamente cómo.

Valor y unidad

¿Más involucrados?

Suma de todos los cuantitativos en $, (si es posible)

FIN

Figura 1. Diagrama de flujo para determinar los efectos

Resumen En la figura 2 se presentan los elementos que conforman un problema. Aunque el orden fue manifestación, contexto, causa y efecto, en el documento se recomienda comenzar por contexto y luego si seguir por los restantes; lo anterior para facilitar su lectura.

Contexto

Causa

1. Problema

Manifestación

Efectos

Figura 2. Elementos que conforman un problema

Es importante entender que es la causa, por ser el origen o raíz del problema, sobre la cual se trabajará la búsqueda de una solución. Este será el tema de otro capítulo: Solución (aspectos a solucionar y solución propuesta).

16 | R e s u m e n

Así mismo debe quedar claro que será la cuantificación de la variación de los efectos quienes generen la justificación; de allí la importancia que estos (los efectos) no sean vagos o generales, sino que se representen con cifras.

Ejemplos En este capítulo se presentan cuatro ejemplos del planteamiento del problema. Los dos primeros son dos ejercicios donde se lleva a cabo todo el proceso propuesto, los restantes se orientan a ejercicios más complejos. Ejemplo 1: Puertas de los buses de Transmilenio

7.1

El ejemplo se presenta en forma de tablas y procedimientos, la manifestación y contexto en las tablas 3 y 4, las causa en forma de procedimiento y los efectos en la tabla 5. Es importante aclarar que las cifras indicadas en el ejemplo son ficticias y se dan solo como parte del ejemplo. 7.1.1

Manifestación

Función esperada

Tabla 3. Manifestación del problema Función observada

En la parte superior de la puerta de los Transmilenios dice “El vehículo no se pone en marcha con las puertas abiertas”

Se observa que los vehículos, en especial cuando presentan sobrecupo, ocasionalmente se ponen en marcha con una de sus puertas abiertas.

Documentación

De una rápida observación (no estudio) se determina que a la hora pico el 10% de los Transmilenios con sobrecupo arrancan con por lo menos una de sus puertas abiertas.

18 | E j e m p l o s

7.1.2

Contexto

Tabla 4. Contexto del problema Pregunta Respuesta ¿Quién tiene el problema? Transmilenio S.A. ¿Qué hace quien tiene el Opera las troncales de transporte masivo público de problema? Bogotá y sus rutas alimentadoras ¿Qué sistema o subsistema Los buses articulados rojos de las troncales presenta el problema? ¿Qué hace el sistema? Transporta 1 500 000 usuarios al día, cada bus tiene una capacidad de 174 usuarios ¿Qué tan El sistema transporta al 50% de los usuarios del crítico/importante es? sistema de transporte público de la ciudad de Bogotá ¿Cuál es su relación con la Transmilenio se ha vuelto un espejo del estado de la sociedad? ciudad y su sociedad. ¿Cuál es su relación La demanda del sistema ha crecido un 10% anual, entorno histórico y físico? mientras el crecimiento de la oferta un 5%. Bogotá tiene un crecimiento de habitantes del 2% anual. Las troncales presentan cada vez más grietas y huecos; no hay planes inmediatos para su corrección. ¿Cuál es su relación con el Motores Diesel con combustible y configuración no ambiente? completamente adecuada a la altura de Bogotá, sobrepasa los niveles de contaminación por partículas sólidas. ¿Cómo lo afecta la La cultura ciudadana no es la adecuada y los sociedad? usuarios prefieren hacerse en la puerta, incluso casi bloqueándolas, sin importar si el bus va lleno o no. ¿Cómo lo afecta el Bogotá, al estar a 2600 metros sobre el nivel del mar, ambiente? reduce la eficiencia de los motores, aumenta el hollín y reduce la vida de sus componentes. Nota: para el ejemplo se incluye la relación sistema-ambiente, pero como esta no tiene relación con la manifestación se debe eliminar para evitar introducir ruido a la formulación del problema.

7.1.3

Causas Llevar a cabo el procedimiento para determinar las causas.

a. Fase 1: Realizar las preguntas y posibles respuestas

E j e m p lo s

| 19

¿Por qué el vehículo arranca con las puertas abiertas? 

El sistema está conformado por un sistema de detección de cierre de puertas y un actuador sobre el sistema de frenado. o

¿Por qué el sistema de detección de cierre de puertas no informa que una de sus puertas está abierto? 

Elemento defectuoso



Elemento mal diseñado



Elemento mal ubicado



Elemento no adecuado para el ambiente de Bogotá

¿Por qué, aunque los detectores informen el no cierre de puertas, el sistema de frenado no actúa? 

Elemento defectuoso



Elemento mal diseñado



Elemento no adecuado para el ambiente de Bogotá

¿Por qué la manifestación se agrava con el sobrecupo? 

El sistema adicional a la detección de cierre, tiene un sistema de prevención de pinzamiento de usuarios el cual abre la puerta si la presión sobre esta excede un límite. o

¿Puede el sistema antipinzamiento afectar el inicio del vehículo con puertas abiertas? 

Lógica errada (diseño errado)

 b. Fase 2: Unificar y realizar lista 

El detector de cierre se encuentra mal ubicado en la puerta y la presión de los usuarios que ejercen sobre la puerta hace que

20 | E j e m p l o s

este entregue una señal equivalente a si la puerta estuviese cerrada. 

Los detectores aunque son de buena calidad tienen una especificación de aceleración (vibración máxima soportada) de 30 m/s2, ante el deterioro de las troncales se ha medido aceleraciones de 50 m/s2 cuando los articulados caen en los huecos. El detector falla de manera prematura.



Los actuadores de los frenos tienen una especificación de aceleración máxima (vibración máxima soportada) de 27 m/s2, ante el deterioro de las troncales se ha medido aceleraciones de 50 m/s2 cuando los articulados caen en los huecos. El actuador falla de manera prematura.



Si la señal de antipinzamiento se genera cuando la puerta está casi totalmente cerrada, se genera una señal de apertura la cual inhibe la señal de puerta abierta.

7.1.4

Efectos

a. Fase 1: hacer las preguntas a quién impacta, cómo lo impacta y cómo lo afecta Por facilidad se presentan las preguntas y respuestas de forma tabular (tabla 5). Se aprecia que para el primer afectado se realiza la pregunta cómo lo impacta, pero para los demás no.

E j e m p lo s

| 21

Tabla 5. Preguntas y respuestas guías para determinar los efectos Pregunta ¿A quién impacta directamente? ¿Cómo lo impacta directamente? ¿Cómo lo afecta?

¿A quién impacta de manera indirecta? ¿Cómo lo afecta?

¿Afecta a alguien más? ¿Cómo la afecta?

Respuesta Usuario Accidentes: heridas e incluso la muerte  Incapacidad laboral temporal  Discapacidad  Reducción de la productividad  Reducción calidad de vida  Muerte Transmilenio  Costos por hospitalizaciones y tratamientos  Demandas (discapacidad o muerte)  Pérdidas por bloqueos con el fin de solicitar mayores garantías La familia del afectado (accidentado o muerto)  Reducción de ingresos  Reducción calidad de vida

b. Fase 2: cuantificar las respuestas anteriores utilizando la tabla guía En la tabla 6 se puede ver que para cada uno de los afectados se realiza una lista debajo de ellos a partir de la respuesta de la pregunta cómo lo afecta. Afectado

Tabla 6. Estimación de efectos Cualitativo/ C. cuantitativo

Individuo  Incapacidad laboral  Discapacidad  Reducción productividad  Reducción calidad de vida Transmilenio  Costos de hospitalización  Costos de tratamientos  Demandas por discapacidad  Demandas por muerte

valor / unidad

Cuantitativo Cualitativo Cuantitativo Cualitativo

$50.000/día 2 h/día -

Cuantitativo Cuantitativo Cuantitativo Cuantitativo

$3.000.000 $1.000.000 $100.000.000 $300.000.000

22 | E j e m p l o s

Tabla 6. Estimación de efectos (cont.)  Demandas por perjuicios Cuantitativo $30.000.000  Pérdidas por bloqueos Cuantitativo $500.000.000/día Familia (muerte)  Reducción calidad de vida Cualitativo  Reducción ingresos Cuantitativo $700.000/mes Ambiente na na na Sociedad (inseguridad) Cualitativo

Los valores dados son solamente a nivel de ejemplo, hace falta un estudio para determinar el número de heridos y muertos en un rango de tiempo con el fin de poder llenar la columna final. Los anteriores parámetros y sus valores son la base para la justificación, tema que se tratará en el capítulo apropiado. 7.1.5

Redacción del problema Transmilenio S.A. es la empresa encargada de operar el sistema

de transporte público masivo de la ciudad de Bogotá. El sistema está compuesto por buses articulados (buses rojos) que transitan por las troncales y los alimentadores. Transmilenio transporta al 50% de los usuarios del servicio público de Bogotá, con un total de 1 500 000 usuarios diarios. Las troncales, por las cuales transitan los buses rojos, han sufrido un fuerte deterioro debido a su diseño y materiales, lo cual ha causado que los buses deban transitar por baches y/o grietas en el 100% de su recorrido; desafortunadamente no existe un plan para el mejoramiento o corrección de las troncales. Por otro lado, la demanda ha superado la oferta del transporte en los últimos años generando que los buses transiten con sobrecupo, situación que se

E j e m p lo s

| 23

empeora debido al comportamiento de los usuarios que no circulan sino se quedan parados en la puerta de los buses. Aunque los buses fueron diseñados para no iniciar su marcha cuando una de sus puertas está abierta (tal como lo indican los avisos sobre las puertas), se ha observado de manera recurrente que algunos buses inician su marcha con una de sus puertas abiertas; la situación se presentan en especial cuando el bus lleva sobrecupo. Las causas de este comportamiento son: 

El detector de cierre se encuentra mal ubicado en la puerta y la presión de los usuarios que ejercen sobre la puerta hace que este entregue una señal equivalente a si la puerta estuviese cerrada.



24 | E j e m p l o s



La señal de puerta abierta, la cual controla el sistema de frenado, se inhibe si presenta la señal de antipinzamiento justo cuando la puerta está casi totalmente cerrada.

Debido a lo anterior se determinó que en el año 2011 hubo tres accidentes, uno con una fatalidad. Para Transmilenio S.A. las cifras por costos y pérdidas para cubrir demandas, hospitalizaciones y tratamientos ascendieron a $900.000.000. Uno de los afectados quedó con una discapacidad permanente la cual le implicó la pérdida de su empleo y cubrimiento de pensión por discapacidad, valor estimado en $15.000.000 año, valor asumido por el sistema de pensiones; el afectado requiere de ayuda especial lo cual bajó no solamente la calidad de vida suya sino de toda su familia. El peor efecto, el cual no tiene forma de ser cuantificable y considerado como imperdonable por la sociedad, es del fallecimiento.

Notas: _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________

E j e m p lo s 7.2

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Ejemplo 2: Calefactor de ambiente El ejemplo se presenta en forma de tablas y procedimientos, la

manifestación y contexto en las tablas 7, 8a y 8b, las causas en forma de procedimiento y los efectos en la tabla 9. 7.2.1

Manifestación

Tabla 7. Manifestación del problema Función esperada Función observada Documentación Los calefactores de La temperatura en los Los usuarios de los ambiente deben mantener sensores es la correcta pero sistemas de calefacción una habitación a una existen puntos muy de ambiente se quejan temperatura constante calientes y otros muy fríos que los sistemas no son programada por el en la habitación; la amigables ya que no es usuario. Se espera que su temperatura no es posible hacer que la tiempo de actuación sea homogénea en la temperatura deseada se suficientemente rápido habitación. Por otro lado en logre de una manera para que, con cambios de cercanías de los elementos rápida –pero sin la temperatura externa, el radiantes la sensación sensaciones térmicas usuario no sienta variación térmica es exagerada y los indeseables- y que esta alguna. El sistema está muebles cercanos a estos se mantenga de manera dotado con elementos que tienden a sufrir daños por homogénea en toda la buscan la homogeneidad temperatura. El sistema es habitación. de la temperatura en la lento lo cual hace que el habitación. usuario no encuentre el punto adecuado.

7.2.2

Contexto Ante la pregunta ¿quién tiene el problema?, es normal dar

respuesta que el usuario. En este caso, ¿el usuario está en la capacidad de dar una solución?, la respuesta típica es no (excepto que el usuario tenga los conocimientos necesarios). Lo que lleva a que aunque sea él quien detecte el problema, deberá pasárselo a alguien

26 | E j e m p l o s

con la capacidad de resolverlo (este es un ejemplo de observación indirecta). En el momento que el problema se traslada a un tercero existen dos opciones básicas: 

El problema se traslada a una empresa dedicada al diseño y fabricación de calefactores.



El problema se traslada a un ingeniero independiente.

Tomando las dos posibilidades se llenará la tabla de preguntas (tablas 8a y 8b). Tabla 8a. Contexto del problema visto por la empresa Pregunta Respuesta ¿Quién tiene el problema? La empresa ¿Qué hace quien tiene el Diseña, implementa e instala sistemas de problema? calefacción para hogares ¿Qué sistema o subsistema Los sistemas radiantes y el control presenta el problema? ¿Qué hace el sistema? Trata de mantener a una temperatura, programada por el usuario, una habitación; de la manera más homogénea. ¿Qué tan crítico/importante Caso 1: usuario Bogotá. No pasa de un estado de es? molestia. Caso 2: usuario norte de Noruega. Crítico para su sobrevivencia. ¿Cuál es su relación con la Caso 1: usuario Bogotá. No. sociedad? Caso 2: usuario del norte de Noruega. En los inviernos, cuando falla el suministro de combustible/energía o fallan los sistemas de calefacción se generan muertes. Es preocupación y obligación brindar el servicio. ¿Cuál es su relación Caso 1: usuario de Bogotá. Aunque algunos entorno histórico y físico? ciudadanos se quejen de frío, no es habitual el uso de este tipo de elementos. Caso 2: usuario del norte de Noruega. Es un requerimiento vital, sin este no podría sobrevivir una persona en los inviernos.

E j e m p lo s

| 27

Tabla 8a. Contexto del problema visto por la empresa (cont.) ¿Cuál es su relación con el Típicamente se genera más calor del necesario; ambiente? lo cual implica mayor uso de algún tipo de combustible. ¿Cómo lo afecta la sociedad? La sociedad exige productos de mejor calidad y con un uso más racional de la energía. ¿Cómo lo afecta el ambiente? Caso 1: usuario Bogotá. Las variaciones son de pocos grados y de manera lenta. Caso 2: usuario norte de Noruega. Las variaciones de temperatura durante el año son altas. Se generan fuertes gradientes de temperatura dentro de las habitaciones en el invierno. Tabla 8b. Contexto del problema visto por el ingeniero independiente Pregunta Respuesta ¿Quién tiene el El usuario (posiblemente la sociedad), le traslada la problema? responsabilidad al ingeniero ¿Qué hace quien tiene Propone soluciones mediante el problema? conceptualización/diseño/implementación/implantación ¿Qué sistema o El ingeniero tiene la opción de iniciar de cero o tratar de subsistema presenta el modificar el calefactor que posea el usuario problema? Las restantes son iguales al ejemplo anterior.

7.2.3

Causas Llevar a cabo el procedimiento para determinar las causas.

a. Fase 1: Realizar las preguntas y posibles respuestas ¿Por qué es tan difícil graduar la temperatura? 

El sistema está compuesto por sensores de temperatura, módulo de control, calefactores o generadores de calor y sistemas de homogenización (ventiladores). o

Los sensores son de baja resolución y tienen una inercia muy grande

El sistema de control es muy lento

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Los puntos generadores de calor se concentra en pocos puntos

Los sistemas de homogenización tienen un caudal bajo

¿Por qué la temperatura en la habitación no es igual? 

El sistema de homogenización (ventiladores) tienen un bajo caudal

¿Por qué la sensación térmica no es la deseada? 

El sistema de homogenización (ventiladores), operan por circulación de aire lo cual genera corrientes de aire los cual implica sensación de malestar al usuario (aunque el aire tenga la temperatura correcta)

¿Por qué hay zonas donde se siente sensación extrema de calor y los muebles se deterioran rápidamente? 

El sistema utiliza, para calentar la habitación, calefactores basados en el principio de radiación. Los cuales calientan más rápido pero generan puntos de muy alto calor.

b. Fase 2: Unificar y realizar lista 

El sistema es muy lento debido a sensores de gran inercia (más de 20 minutos para que su valor corresponda a la temperatura real), sistema de control integrativo (el cual minimiza los ciclos de encendido y apagado) mal calculado, un solo punto de radiación de calor y ventiladores de bajo caudal (rotan el aire de la habitación cada 30 minutos).



La homogenización se realiza por ventiladores.



Los calefactores utilizan el principio de radiación.

E j e m p lo s 7.2.4

| 29

Efectos

a. Fase 1: hacer las preguntas a quién impacta, cómo lo impacta y cómo lo afecta 

¿A quién impacta directamente? o



¿Cómo lo impacta directamente? o



Calidad de vida

¿Cómo lo afecta? o

Reducción calidad de vida

Reducción de productividad (trabajo en casa)

Enfermedades

¿A quién impacta de manera indirecta? o



Usuario

Empresa

¿Cómo lo impacta? o

Continuas reclamaciones (solicitudes por garantía)

Excesivas visitas para verificar el estado del producto

Pérdida de clientes

¿Afecta a alguien más? o

Posiblemente a la sociedad en el caso de zonas críticas (norte Noruega)

b. Fase 2: tratar de cuantificar las respuestas anteriores utilizando la tabla guía En la tabla 9 se puede ver que para cada uno de los afectados se realiza una lista debajo de ellos a partir de la respuesta de la pregunta cómo lo afecta.

30 | E j e m p l o s

Tabla 9. Estimación de efectos Afectado Usuario  Enfermedades (tratamientos)  Reducción productividad  Reducción calidad de vida Empresa  Reclamaciones  Visitas  Pérdida de clientes Sociedad (inseguridad)

Cualitativo/ cuantitativo

valor / unidad

Cuantitativo Cuantitativo Cualitativo

$300.000 2 h/día -

Cuantitativo Cuantitativo Cuantitativo Cualitativo

$30.000.000 $10.000.000 $500.000.000

Los valores dados son solamente a nivel de ejemplo, hace falta un estudio para determinar el número de eventos (reclamaciones, visitas, etc.) con el fin de poder llenar la columna final. Los anteriores parámetros y sus valores son la base para la justificación, tema que se tratará en el capítulo apropiado.

7.2.5

Redacción del problema En los climas fríos, no extremos, se considera la calefacción como

un elemento que mejora la calidad de vida de los habitantes de una casa; en los climas fríos extremos es una necesidad. Los sistemas actuales, producidos por empresas especializadas en calefacción, están diseñados para brindar un ambiente controlado de manera automática; tratando de brindar el mayor confort y optimizando el uso de energía.

E j e m p lo s

| 31

Es frecuente la queja de los usuarios los cuales manifiestan que estos sistemas son extremadamente difíciles de graduar, la temperatura no es igual en toda la habitación, hay deterioro de los muebles cercanos a los elementos generadores de calor y la sensación térmica es desagradable. Las causas de esto son: 



La homogenización de la temperatura se realiza por ventiladores, generando corrientes de aire que generan incomodidad (escalofríos) en los usuarios.



Los calefactores utilizan el principio de radiación, causantes de puntos de alta temperatura los cuales a parte de la sensación térmica desagradable, dañan los muebles.

Debido a lo anterior las empresas deben realizar continuamente visitas a los hogares donde se han instalado los equipos para verificar su correcto funcionamiento, el 12% de los usuarios normalmente hace uso de la garantía y eventualmente solicitan el retiro del equipo y la devolución del dinero. Se ha estimado que las grandes empresas tienen pérdidas anuales de $540.000.000 por estos motivos. A partir

32 | E j e m p l o s

de un estudio se determin贸 que la productividad de las personas que no tienen un clima adecuado es de 2 horas menor al de aquellas que si lo tienen y en el primer grupo hay un incremento en las enfermedades de las v铆as respiratorias altas (aproximadamente un 5%). Notas: _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________

E j e m p lo s

7.3

| 33

Ejemplo 3: Sistema de iluminación rural en África En el siguiente párrafo se presenta un problema propuesto por

un tercero. La finalidad del ejercicio es identificar si este cumple con las condiciones de un problema y se deberá identificar el contexto, manifestaciones, causas y efectos. Adicionalmente, este problema tiene un alto componente social, lo cual hace que el acercamiento al problema sea ligeramente diferente. En las zonas rurales de África el 80% de la población utiliza, para iluminación, lámparas de queroseno debido a que no tienen acceso a la red eléctrica; el otro 20% utiliza leña o parafina.

Debido al

deficiente sistema de carreteras el costo del combustible es muy alto para la mayoría de la población; una familia promedio gasta unos $8 dólares mensuales en queroseno, solo para iluminación; el ingreso de una familia es de $40 a $60 dólares mensuales. Las lámparas de queroseno presentan otros inconvenientes como son: riesgos de incendios, molestias por generación de excesivo calor y ruido, y dificultad de su uso para lectura. Tan solo el 37% de la población africana rural termina su primaria, algunos de los factores del abandono del estudio son: bajo rendimiento (por desnutrición y parásitos), obligación de trabajar con la familia y ambiente no adecuado para el estudio en la casa. Se realizó una encuesta entre los estudiantes de colegios que utilizan lámparas de queroseno e indicaron que no es posible leer más de dos hojas antes que empiece

34 | E j e m p l o s

el cansancio ocular. Los estimados indican que las lámparas de queroseno generan 100 lux, siendo lo recomendado de 200 a 500 lux para la lectura a nivel de estudio. Aunque los gobiernos africanos han apoyado campañas para el uso intensivo de sistemas solares (sistemas de 20 a 50 W), sus costos los hacen inviables para las zonas rurales del África. 7.3.1

Contexto A partir del enunciado es posible identificar el contexto. El

contexto es las zonas rurales de África, donde la infraestructura es escasa (en especial las carreteras y sistemas de energía eléctrica), los ingresos de sus habitantes es muy baja, el medio de iluminación preferido son las lámparas de queroseno y el nivel de escolaridad es bajo. 7.3.2

Manifestación Aunque el contexto es claro, no es posible determinar de forma

no ambigua cuál o cuáles son las manifestaciones debido a que no se sabe cuál es el sistema que no funciona correctamente. Algunas opciones son: 1. Las lámparas de queroseno ya que es costoso el combustible, generan riesgos de incendio y no facilitan la lectura.

E j e m p lo s

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2. Las vías de comunicación, ya que su diseño y estado encarece los costos del combustible. 3. La falta de energía eléctrica en las zonas rurales. 4. Los sistemas de energía solar ya que estos son muy costosos para la población en cuestión. De los anteriores se podría concluir que el punto 3 no es el correcto ya que no es un problema sino una falta de solución. El punto 2 se sale del área de conocimiento de la ingeniería electrónica. Por lo anterior se podría indicar que los candidatos son las lámparas de queroseno y los sistemas de energía solar. Identificado los sistemas, ¿cuál es la manifestación? En este punto no se debe confundir la manifestación con la causa. Ahora, se utiliza el contexto y se ve que el problema es de orden social, por lo cual la manifestación no debe ser la falla de un sistema sino, cómo las fallas de los sistemas se manifiestan a través de la sociedad. Si se trasladan a la sociedad estas quedarían:  El 14-20% de los ingresos familiares se utilizan en iluminación.  La iluminación no es adecuada para facilitar el estudio en el hogar en las noches.  Existe un fuerte componente en la deserción estudiantil debido a los ambientes inadecuados de estudio en el hogar.

36 | E j e m p l o s

7.3.3

Causas Para las causa básicamente se hace la pregunta por qué se

presenta la manifestación en la sociedad. Las respuestas que se pueden identificar rápidamente son: 

La luz generada por las lámparas de queroseno no es adecuada.



El combustible utilizado por las lámparas de queroseno es muy costoso.



Los sistemas alternativos de iluminación están fuera del alcance de la población por sus costos.

7.3.4

Efectos El problema tiene dos efectos directos y obvios:



El impacto de la falta de luz eléctrica en la escolaridad de la población.

 7.3.5

El impacto del alto costo del combustible para iluminación. Conclusiones

Para los problemas donde el componente social es alto, las manifestaciones se deben trasladar a la sociedad y no verlas del lado del sistema. Es muy común para estos casos que los efectos sean cualitativos o en el caso de ser cuantitativos que su cuantificación sea difícil. Una forma alternativa de presentar el problema se presenta en el siguiente párrafo.

E j e m p lo s

| 37

En las zonas rurales de África, la infraestructura es escasa (en especial las carreteras y sistemas de energía eléctrica), los ingresos de sus habitantes es muy baja ($40 - $60 dólares mensuales), el medio de iluminación preferido son las lámparas de queroseno (80%) y el nivel de escolaridad es bajo (37% de la población termina primaria). Debido a los altos costos del combustible y los bajos ingresos de la población, el 14-20% de los ingresos familiares se utilizan en iluminación. Existe un fuerte componente en la deserción estudiantil debido a los ambientes inadecuados de estudio en el hogar lo cual, la deserción es del orden del 60% (para primaria). Causas: 

La luz generada por las lámparas de queroseno no es la adecuada; la intensidad lumínica recomendada para lectura es de 200-500 lux, mientras una lámpara de queroseno solo da como máximo 100 lux.



Debido a la deficiente malla vial, el transporte del combustible se encarece, el sobrecosto se traslada al valor del galón de queroseno.



Los sistemas alternativos de iluminación, orientados a dar energía a dos o tres bombillos ahorradores, clásicos (solares o eólicos) sobrepasan los ingresos anuales de la población.

Debido a lo anterior, las comunidades rurales no han podido salir de su ciclo de pobreza. Para incrementar los ingresos se requiere

38 | E j e m p l o s

de una mejor educaci贸n, para su mejora se requiere de sistemas m谩s adecuados de iluminaci贸n en los hogares que fomenten el estudio, pero los ingresos de las familias no es suficiente para adquirirlos a pesar de los planes de los gobiernos para sacar productos alternativos a costo o subsidiados. Notas: _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________

E j e m p lo s

7.4

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Ejemplo 4: Vida promedio bombillos ahorradores En este ejemplo se parte nuevamente del resultado de un análisis

de la situación de la sustitución de los bombillos incandescentes por los ahorradores. El ejercicio radica en identificar de forma correcta el problema a partir del análisis que se presenta. 7.4.1

Análisis de la vida promedio de los bombillos ahorradores Según la normatividad colombiana, a partir del año 2010 se

debía dejar de fabricar, importar y comercializar los bombillos incandescentes y en su lugar sustituirlos por luminarias de mayor eficacia. Como los bombillos LED aún son muy costos, la alternativa recae en los bombillos ahorradores o por su nombre técnico: lámparas fluorescentes compactas LFC. Al ser la sustitución obligatoria ya deja de ser pertinente la realización comparativa técnica y de costos de los bombillos incandescentes versus los LFC. Por otro lado, aunque el Ministerio de Minas y Energía mediante la expedición del RETIE y en especial el RETILAP (Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público) han tratado de homologar y garantizar unas prestaciones mínimas de estos elementos (Norma IEC 60969). Debido a la gran variedad de marcas y orígenes de estos elementos y sus diferentes usos –incluso en el mismo hogar-, no se conoce el impacto económico de la sustitución. Uno de los artículos del RETILAP más discutido fue el relativo a la obligatoriedad que este tipo de lámparas

40 | E j e m p l o s

deberían tener una vida promedio de por lo menos 8000 horas (siguiendo la norma IEC 60969). A partir de estudios realizados se ha determinado que la vida promedio de un bombillo ahorrador se reduce considerablemente si este se utiliza por cortos periodos (ciclos cortos de encendido y apagado). Colombia tiene una estructura tarifaría especial en la cual los estratos superiores subsidian la energía de los inferiores, por lo cual los estratos inferiores (1 a 3) pagan valores subsidiados por el kWh, con la introducción de los LFC se espera que las facturas bajen, pero los valores ahorrados por facturación se podrían perder por los costos de los LFC, en especial si estos no cumplen con las horas prometidas por el fabricante. Así mismo existe la preocupación por la calidad de los LFC de marcas no reconocidas. 7.4.2

Identificar si es un problema Se ha dicho que existe un problema si se manifiesta que existe un

sistema el cual no funciona correctamente, las manifestaciones son reales y no se considera como probable o futuro. El primer inconveniente que aparece en este caso es que no existe una evidencia directa, en cual las personas por ejemplo expresen – “desde que me pasé a los bombillos ahorradores los costos de mantenimiento del hogar se incrementaron”. El segundo inconveniente radica en que la normatividad y su aplicación es reciente y los usuarios aún no han realizado una

E j e m p lo s

| 41

sustitución completa en sus hogares. Por lo cual, el problema se podría evidenciar a futuro. Partiendo de lo anterior y de la definición de problema se podría considerar que no cumple y se debe descartar. Ahora, sería irresponsable desde el punto de vista de la ingeniería no tratar de hacer nada ante un problema futuro. En este caso no se puede operar sobre un sistema o proceso que no está funcionando correctamente, pero si se puede generar un estudio con el fin de determinar el impacto económico de la sustitución, en especial en los estratos 1 a 3 donde el ahorro en facturación posiblemente no cubre el valor de la luminaria. Por lo anterior, lo propuesto si es un problema que se debe abordar desde un estudio y no desde un proyecto.

Estudios versus Proyectos 8.1

Problema de un estudio A partir del ejemplo anterior (7.4) se puede diferenciar los

alcances de los estudios y de los proyectos de ingeniería. En el caso de los proyectos estos se deben orientar a problemas reales, tal como se ha venido desarrollando toda la teoría en este capítulo. Los estudios serán mecanismos para poder determinar el impacto o viabilidad

cambios

futuros

(implantación

nuevos

sistemas/procesos o modificación de sistemas/procesos existentes). El tema se amplía en el capítulo Estudios. En el caso de los estudios el problema debe mantener la estructura de contexto, manifestación, causa y efecto. 

Contexto: se mantiene igual al anterior pero se deben incluir de forma obligatoria aspectos como planes futuros que contemplen

cambios

los

sistemas,

procesos

normatividad. 

Manifestaciones: se deben incluir aquellas que inducen el posible cambio (cambio planeado) y las posibles que se puedan presentar por el cambio (motivo del estudio).

44 | E s t u d i o s v s . p r o y e c t o s



Causas: de igual manera que la manifestación, se deben presentar las actuales que motivan el cambio y aquellas de las manifestaciones futuras.



Efectos: para este caso se debe presentar la variación entre los efectos actuales y los efectos generados por las causas futuras.

Normalmente un estudio se centrará en tratar de cuantificar con precisión lo estipulado en los efectos. Para poder llegar a esta cuantificación se deberá realizar un estudio que indique el estado actual, realizar la conceptualización necesaria para determinar los futuros y así poder realizar la comparación. Es por lo anterior que un estudio que no genere resultados precisos no sirve. El estudio no deberá parar en su conceptualización o diseño, sino deberá pasar a una fase en la cual mediante algún método, como pueden ser las simulaciones, entregue resultados en concreto. 8.2

Ejemplo 5: problema en el caso de un estudio Se determinó en el ejemplo 4 que este no era adecuado para un

proyecto de ingeniería pero si aplica para un estudio de ingeniería; ya que el contexto contempla un cambio tecnológico debido a la nueva normatividad. Tomando el ejemplo 4, el problema se desarrolla en los siguientes numerales.

E s t u d i o s v s . p ro ye c to s 8.2.1

| 45

Contexto El Ministerio de Minas y Energía de Colombia declara que el uso

racional y eficiente de la energía es un asunto de interés social, de conveniencia nacional, generador de competitividad de la economía del país y de protección del consumidor; por lo cual expide los decretos

necesarios

para

sustitución

las

luminarias

incandescentes por LFC; decreto que entra en vigor en 2010, fecha a partir de la cual se prohíbe la fabricación e importación de bombillos incandescentes y tan solo se podrá comercializar los bombillos en inventario. Así mismo expide el RETILAP el cual asegura el cumplimiento de unos mínimos de seguridad y eficacia de los bombillos ahorradores. Debido a la estructura tarifaria e ingresos de los estratos 1, 2 y 3 serán aquellos que posiblemente tengan problemas económicos para la sustitución, por lo cual el Ministerio está consiguiendo recursos por US$144 millones para la sustitución de 48 millones de luminarias en los estratos en mención. 8.2.2

Manifestación Se listan a continuación las manifestaciones que inducen el

cambio: 

El crecimiento de la demanda de energía eléctrica ha superado, por varios años, la oferta de energía.



El costo del kWh ha subido impactando al consumidor normal y en especial a las ganancias de las grandes empresas.

46 | E s t u d i o s v s . p r o y e c t o s



Los costos de producción de bienes y servicios es más alto en Colombia que en países con los cuales se han firmado tratados de libre comercio (TLC).



Los bombillos ahorradores son elementos que pueden impactar de una gran manera, reducción del 20%, de la demanda de energía; pero hasta la fecha existe gran diversidad de precios y calidades, lo cual no ha motivado el uso masivo del elemento.



Los estratos 1, 2 y 3 no estarían dispuestos a realizar la sustitución.

Ahora

listan

las

manifestaciones

generadas

por

modificación de la tecnología. Es importante aclarar que pueden existir varias, algunas son casi del ámbito de la intuición con soporte de la experiencia.

Es posible apoyarse en la literatura de casos

similares desarrollados en otros lugares. El listado es: 

El gobierno tienen contemplado el subsidio de la primera sustitución para los estratos 1, 2 y 3. Es posible que la reducción en la tarifa (aproximadamente 20%), no sea suficiente para la compra de un bombillo cuando este se funda.



Aunque el RETILAP trata de asegurar que las LFC cumplan con una vida mínima, esta es medida en condiciones de pruebas especiales y no reales. Debido a su uso en ciclos

E s t u d i o s v s . p ro ye c to s

| 47

cortos (ciclos de encendido/apagado de corta duración) su vida se reduce y los cálculos de ahorro versus inversión no es necesariamente correcto. 8.2.3

Causas Nuevamente se deben colocar las causas de las manifestaciones

que motivan el cambio y luego el de las esperadas por el cambio. La lista de las generadoras del cambio es: 

Los proyectos de construcción de hidroeléctricas son del orden de decenas de años, no responden a tiempo a cambios no planeados de la demanda.



Los proyectos de generadores térmicos son a más corto plazo pero el costo del kWh es más alto (50%).



Los costos de los proyectos y el valor del kWh se trasladan al consumidor.



Colombia pasó de un 80% de generación hidráulica (limpia) a un 60%, el 20% se ha remplazado por generadores térmicos que aumentan la contaminación.



Las tarifas de energía eléctrica de los países con los que se han firmado TLC son inferiores a las colombianas.

La lista de las generadoras del estudio es: 

Los estudios del gobierno se han basado en la vida promedio de los bombillos de 8000 horas; este valor podría variar fuertemente ante el uso de bombillos en situaciones reales.

48 | E s t u d i o s v s . p r o y e c t o s

Más del 80% de los bombillos, en el hogar, se utilizan en ciclos cortos. 

Aunque por la norma (RETILAP) se ha logrado determinar un rendimiento similar entre las luminarias, de diferentes marcas, en relación a la vida promedio de 8000 horas, se desconoce la variabilidad de la vida promedio en relación al uso en ciclos cortos.

8.2.4

Efecto Inicialmente se presenta el efecto de la sustitución de las

luminarias incandescentes. La sustitución de las luminarias incandescentes por ahorradoras generaría una disminución de la demanda de energía en un 20% (solo remplazando las luminarias de estrato 1, 2 y 3), tomando la vida promedio de los bombillos incandescentes se espera que este 20% se vea en un plazo de un año una vez se inicie la sustitución total. La generación hidráulica en Colombia pasaría nuevamente a valores cercanos a un 80%, disminuyendo el costo del kWh y la contaminación. Así mismo no se necesitaría crear nuevos proyectos eléctricos en el corto plazo, lo cual a su vez impacta las tarifas. Se esperaría una reducción del 10% de las tarifas a la grandes empresas, lo cual lleva a valores de energía eléctrica competitivas a nivel internacional.

E s t u d i o s v s . p ro ye c to s

| 49

Los efectos debido al cambio se presentan en el siguiente párrafo; es importante que estos estén relacionados en su totalidad con la manifestación que se presentó. Inicialmente el gobierno está dispuesto a subsidiar la sustitución de las luminarias en los estratos 1, 2 y 3. En el modelo se estima que la reducción en la factura –ahorro- en cuatro años (vida del bombillo ahorrador estimada), permite la recompra del elemento cuando este se funda. Ante el uso en ciclos cortos se ha visto que para algunos elementos la vida se reduce en un 80%; con este valor el modelo económico no da viabilidad del remplazo. Los hogares de los estratos 1, 2 y 3 terminarían pagando, por cuenta de iluminación, valores mayores a los actuales. Se espera que la población adquiera el bombillo de más bajo valor, normalmente asociado al de menor calidad, empeorando la situación. Finalmente se genera un problema social donde en lugar de bajar los costos por iluminación, esta subiría. Notas: _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ ________________________________________________________

Problema de Investigación 9.1

Diferencias entre un problema de investigación y un problema de un proyecto Al iniciar el capítulo se especificó las propiedades de un

problema de ingeniería orientado a la realización de un proyecto, en la medida que se presentaron los ejemplos se concluyó que los estudios tienen una estructura similar pero con condiciones adicionales; finalmente, existe la duda si un problema de investigación se enmarca en esta estructura. La finalidad de este subcapítulo es presentar las diferencias entre un problema de investigación y un problema orientado a un proyecto de ingeniería. La finalidad de la investigación es obtener nuevo conocimiento, bien sea per se o para un fin particular. Se identifica que existe un problema solucionable desde la investigación si no se posee el conocimiento necesario. De forma general se determina que existe un problema abordable desde la investigación si: 

No existe el conocimiento



Contradicción entre teorías, pero sin contradicción con la observación

52 | P r o b l e m a d e i n v e s t i g a c i ó n



Contradicción entre la teoría y la observación



Contradicción entre la teoría y la realidad

En la tabla 10 se presenta las principales diferencias de un problema de investigación y las de un proyecto de ingeniería.

Origen Manifestación

Contexto Causa Efecto

Tabla 10. Algunas diferencias entre los problemas. Proyecto Investigación Sistema o proceso que no Falta de conocimiento. funciona correctamente.  Función errada  Falta de conocimiento  Función correcta pero  Teorías contradictorias calidad no  Teoría contradictora con la  No cumple con observación normatividad  Teoría contradictoria con la  No cumple con realidad requerimientos Igual (lugar, tiempo, etc.) Identificar por qué el Aunque sea redundante, falta de sistema se comporta así conocimiento Impacto del incorrecto  Desconocimiento de la realidad funcionamiento del  No posibilidad de dar sistema soluciones a problemas fundamentales por falta de conocimiento

La investigación, debido a su naturaleza, ocasionalmente requiere de herramientas y/o metodologías no disponibles en el mercado; es posible que existan pero no con los requerimientos deseados. En este caso la ingeniería podrá asumir este reto y el problema, en este caso particular, es la falta de una solución. El ingeniero se convertirá en el desarrollador de la solución con los requerimientos solicitados por la investigación. Debe quedar claro que, aunque se aborda un proyecto de ingeniería, este no nace de un

P r o b le m a d e i nv e s t i ga c i ó n

| 53

problema de ingeniería; el proyecto tampoco aborda el problema de la investigación. Por lo tanto, en estos casos el problema debería contener: 

Contexto: el contexto de la investigación, igual como se ha tratado en los problemas anteriores.



Manifestación: no posibilidad de desarrollar la investigación por falta de las herramientas adecuadas.



Causa: no existencia de la herramienta adecuada.



Efecto: imposibilidad de continuar la investigación con sus efectos asociados: demora en obtener resultados, no posibilidad de aplicación de los resultados, imposibilidad de realizar patentes, pérdidas económicas por no ser posible la comercialización de los resultados y/o aplicaciones, entre otros.

La investigación se realiza con instrumentos provenientes de productos

concluidos

certificados

con

prototipos

industrializables o prototipos de laboratorio; para una definición de producto y prototipo ver el capítulo Ciclo de vida de un producto. Es común en los centros de investigaciones o universidades que cuentan con recursos escasos determinar que el problema es que no existe una herramienta apropiada, cuando realmente lo que sucede es la falta del presupuesto necesario para su adquisición. En este caso no existe un problema –inexistencia de la herramienta- sino una falta de solución –no se tienen los recursos financieros necesarios-.

Comité de Proyectos y el Problema El sistema de evaluación de un problema por el Comité de Proyectos se resume en el diagrama de flujo que se presenta en la figura 3. Es importante notar que el Comité de Proyectos no solamente vela porque el problema esté correctamente planteado (contexto, manifestación, causas y efectos); sino que este –el problema- sea un problema real, solucionable desde el ámbito de la ingeniería electrónica, el alumno cuente con los recursos para solucionarlo (en el término estipulado –normalmente dos semestres después de la entrega y aprobación del Anteproyecto-) y que sea de interés. Por lo anterior se recomienda que cada grupo siga el diagrama de flujo para evaluar si su proyecto cumple o no.

56 | C o m i t é d e P r o y e c t o s y e l p r o b l e m a

Inicio

¿El problema se propone como una falta de solución?

¿Existe el sistema en cuestión?

¿Hay evidencia de las manifestaciones indicadas?

¿Es un problema futuro?

¿El problema tiene solución?

¿Realizable en un tiempo determinado?

¿Se tienen los recursos?

¿La solución es del ámbito de la ingeniería?

¿La solución es de interés?

APROBADO

Figura 3. Flujo de evaluación de un problema

C o m i t é de P r o y e ct o s y e l p ro b l em a

| 57

El Comité reconoce que no necesariamente el ingeniero comienza un proyecto desde el problema; es frecuente que se le solicite una solución a partir de los objetivos y requerimientos de un proyecto, en este caso el ingeniero debe entregar una solución que cumpla con estos (objetivos y requerimientos). El Comité de Proyectos ve el proyecto de grado como un mecanismo para evidenciar si el alumno ya es capaz de realizar todas las tareas que de él se esperan (conceptualización, diseño, implementación y operación); por esto es que el Comité solicita que los proyectos comiencen desde su conceptualización (identificación del problema).

CUADERNOS DE INGENIERÍA DE PROYECTOS EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA Mayo 2012

Capítulo 3

Problema