Revista Investiga.Tec 20

Mayo del 2014

Año 7. No. 20. ISSN 1659-3383

-PROFESORES TEC-

El TEC se fue a la calle (página 2)

Inteligencia bioinspirada (página 5)

Sistema experto permitirá detección temprana de fallas en motores eléctricos mediante monitoreo de temperatura (página 3)

Humildades epistémicas I (página 5) Una ruta para el desarrollo sostenible: el Plan GAM 2013-2030 (Plan GAM) (página 7)

Proyecto eBridge 2.0 utiliza sensores de fibra óptica FBG para monitoreo de la salud estructural de puentes (página 9) TEC mostró trabajos de investigación al público (página 13)

Investiga.TEC es una

publicación cuatrimestral de la Vicerrectoría de Investigación y Extensión del Instituto Tecnológico de Costa Rica.

Editora: Marcela Guzmán O.

Comité Editorial: Dagoberto Arias A. Marcela Guzmán O. Silvia Hidalgo S. Ileana Ma. Moreira G. Edgar Ortiz M.

Teléfonos: (506) 2550-2315 ó (506) 2550-2151 Correo electrónico: vie-tec@itcr.ac.cr Apartado postal 159-7050, Cartago, Costa Rica

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l TEC se fue a la calle

Marcela Guzmán O. Editora maguzman@itcr.ac.cr Los investigadores del Instituto Tecnológico de Costa Rica (TEC), sus estudiantes y funcionarios, dejaron el campus para irse a la Plaza Mayor de Cartago a mostrar sus proyectos de investigación y extensión al público cartaginés y nacional.

Fue esta una ocasión propicia para rendir cuentas a los ciudadanos exhibiendo la producción académica y cultural de esta institución de educación superior, pero también para llevar la ciencia de manera sencilla a cientos de niños, jóvenes y adultos mayores que acudieron al llamado de la institución.

Proyectos en diversas áreas científicas y tecnológicas, talleres de popularización de la ciencia, ajedrez y producciones culturales de alta calidad, permitieron al TEC y a la ciudadanía darse la mano y compartir sus actividades por un día.

Sobre este evento, que se efectuó en el mes de marzo anterior, denominado VI Encuentro de Investigación y Extensión, damos cuenta en este número de Investiga.TEC. Además, presentamos por primera vez, lo que será una sección permanente. Se trata de la columna “Apuntes perplejos”, a cargo del doctor e ingeniero en electrónica Alfonso Chacón, profesor e investigador de la Escuela de Ingeniería en Electrónica del TEC, y quien ha sido galardonado con el Premio Nacional Aquileo Echeverría de novela.

Se trata de un espacio alternativo de reflexión, donde se aborde el problema de la generación

Diseño gráfico: María José Montero V. Xinia Varela S.

Diagramación e impresión: Grafos S.A. Teléfono 2551-8020 info@grafoslitrografia.com

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del conocimiento y su aplicación desde una perspectiva poco dogmática, abierta a la controversia y al diálogo franco.

Dice el autor: “No pretendemos aquí pontificar, ni sentar pautas o establecer decálogos sobre el quehacer de la investigación, aunque alguna vez caeremos en esa trampa inevitable. Solo queremos explorar nuevas ideas, arrojar luz sobre algunos de los muchos rincones ocultos de la ciencia y la tecnología y cuestionar aquellas verdades que pensamos inamovibles, solo porque creemos que de la sana duda y el equilibrado escepticismo es de donde nacen las nuevas ideas y se mejoran las tenidas antes por perfectas. El nombre de la columna está inspirado en la obra magna de Maimónides y espero que el sabio hebreo nos sabrá perdonar por el atrevimiento”.

En el mes de julio próximo, en Liberia, Costa Rica, se llevará a cabo la III Conferencia Internacional y Congreso sobre Inteligencia Bioinspirada, organizada por el grupo de ingeniería de alcance mundial, IEEE. Por ello, ofrecemos a nuestros lectores un artículo sobre inteligencia bioinspirada, constituida por “sistemas construidos con medios tecnológicos y electrónicos para emular e implementar la forma de actuar biológica para la resolución de problemas, el procesado y tratamiento de la señal, incluso una forma de pensar”.

También ofrecemos un artículo sobre el tema muy en boga hoy día de la neuroeconomía, entendida como “el estudio del impacto de las decisiones económicas en la actividad del cerebro”.

Otros temas más que abordamos en este número, como el de sensores de fibra óptica para el monitoreo de la salud estructural de puentes, en pruebas no destructivas, y el de un sistema experto para la detección temprana de fallas en motores eléctricos, corresponden a proyectos de investigación que se desarrollan en el TEC en este momento, igual que los de neuroeconomía e inteligencia bioinspirada.

Fotografía de portada

La fotografía de portada del presente número de Investiga.TEC, tomada por Ana Sofía Mata Garro, periodista de la Oficina de Comunicación y Mercadeo del TEC, corresponde a una actividad efectuada en el VI

Encuentro de Investigación y Extensión, celebrado el 13 de marzo anterior en la Plaza Mayor de Cartago. Se trata de un taller de burbujas de jabón ofrecido a niños y niñas de primaria que acudieron a la cita con el TEC. En este se abordaron, en forma de juego, conceptos relacionados con la tensión superficial del agua y cómo se ve alterada por el jabón; los colores, la luz blanca y su descomposición con el prisma. Los niños y la instructora, Natalia Murillo, profesora de la Escuela de Física del TEC, cerraron el taller jugando con las burbujas y viendo sus colores.

S

Proyecto de investigación

istema experto permitirá detección temprana de fallas en motores eléctricos mediante monitoreo de temperatura

•También identificará origen de falla y brindará soluciones Marcela Guzmán O. maguzman@itcr.ac.cr Un estudio elaborado por BUN-CA (Fundación Red de Energía) en el 2007, da cuenta de que en ese momento en Costa Rica había alrededor de 70 mil motores eléctricos operando en la industria.

Más tarde, un proyecto de investigación desarrollado en el Instituto Tecnológico de Costa Rica (TEC), y apoyado en las bases de datos de los principales talleres de reparación de motores de la Gran Área Metropolitana (GAM), concluía que esos motores presentan, en promedio, cerca de tres mil fallas anualmente.

Cada vez que un motor se daña su eficiencia disminuye entre un 2 y un 5 por ciento y, según estudios de la IEEE, aunque se repare correctamente ya no funcionará igual en el futuro.

Sistema experto Esa realidad llevó a investigadores del Instituto Tecnológico de Costa Rica (TEC) a promover la creación de un sistema experto, compuesto de hardware y software, que permita: a) la detección temprana de un problema en un motor eléctrico mediante el monitoreo de temperatura; b) la identificación del origen de la falla; y c) la generación de soluciones.

La creación de ese paquete tecnológico, denominado Sistema Experto para Motores Asistido por Temperatura (SEMAT), está a cargo de cuatro investigadores del TEC: Osvaldo Guerrero, quien coordina el proyecto (oguerrero@itcr.ac.cr), y Luis Diego Murillo, de la Escuela de Ingeniería Electromecánica; y

Luis Ernesto Carrera y Geovanni Figueroa, de la Escuela de Matemática. El proyecto se desarrolla en el marco del programa de investigación eScience.

Los investigadores cuentan, además, con el respaldo de 60 empresas, entre las cuales están Gerber, Firestone, Holcim, Vicesa, Baxter, Kimberly, Amanco, Dos Pinos e Industrias Cárnicas. También Rename (Reparación de Motores de Costa Rica) y Electromotores. Su apoyo ha consistido principalmente en abrir sus puertas a los investigadores para que puedan conocer las condiciones de operación de los motores y tener una perspectiva de toda la problemática.

Fases del proyecto Para lograr sus objetivos, los investigadores han sometido a experimentación una serie de motores en su estado normal, con el fin de caracterizar su comportamiento térmico, ya que en estado normal los distintos componentes de un motor deben estar a una temperatura específica. Los motores analizados son de distintas potencias, voltajes, tipo de carcasa y marca.

El ingeniero Osvaldo Guerrero hace una metáfora: el ser humano tiene una temperatura corporal que se considera normal. Si la temperatura se sale de ese rango, sobrevienen la fiebre o la hipotermia y eso indica que hay un problema.

El ingeniero Luis Diego Murillo explica que en la primera fase del proyecto se creó el

“banco de pruebas”, una serie de elementos de hardware y software que interactúan para someter el objeto de estudio –los motores- a condiciones controladas de experimentación.

El banco permite determinar los parámetros de prueba, como son la intensidad y duración de las variables físicas y la reacción de los motores ante distintos estímulos, para luego comparar y clasificar esos estímulos.

Inducción de fallas La segunda fase del proyecto, que está por comenzar, permitirá hacer la caracterización térmica de los motores. Esto les facilitará a los investigadores contar con un conjunto de datos en bruto, que luego tendrán que analizar.

Una vez que tengan esos datos para todos los motores en estudio, procederán a inducir las faltas que producen las fallas para saber qué ocurre técnicamente en cada uno de los componentes del motor: rodamientos, carcasa, núcleo y bobina.

Una falta es una condición anormal de operación del motor, por ejemplo un voltaje inadecuado (mayor o menor que el nominal).

La temperatura interna de los devanados en operación usual se da a 60º C; si por ejemplo el voltaje disminuye en un 10 por ciento, la temperatura puede aumentar 15º C. Las fallas son el resultado de una o varias faltas recurrentes que impidieron el correcto funcionamiento del motor (motor quemado o dañado) o de alguno de sus componentes.

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Proyecto de investigación Así, los motores se someterán a experimentación normal, primero, y luego con las faltas inducidas, para observar las variaciones.

Según explicaron los ingenieros Guerrero y Murillo, las faltas también pueden producirse por la temperatura del cuarto donde están los motores, por desbalances de voltajes, engrase inadecuado y otros. Estas situaciones se inducirán a fin de hacer comparaciones, incluyendo la provocación de faltas de tal magnitud que lleguen a quemar el motor (falla) y producir un fallo definitivo.

-PROFESORES TECClasificación de problemas Con toda la información recopilada a partir de las faltas provocadas, los investigadores, usando redes neuronales del software Mathlab, podrán clasificar los problemas según el rango de temperatura en que se producen, que podría oscilar desde 10º C hasta 50º C más que la temperatura normal de operación.

El hardware permitirá monitorear las variables y el software determinará el origen de la falta. Por eso, se requiere de un sistema de clasificación muy fino, lo que se conoce como un sistema experto. De ahí la participación de matemáticos en el proyecto.

El matemático Geovanni Figueroa explicó que los datos recopilados en la primera fase les permitirán determinar unos parámetros

ligados a una ecuación diferencial, para modelar el funcionamiento del motor.

Agregó que con ese fin se utilizan adaptaciones de técnicas de optimización, como algoritmos genéticos y enjambre de abejas.

Eso es, precisamente, lo que les permitirá la experimentación y, finalmente, hacer aportes al proyecto.

Soluciones Con la información clasificada, será más fácil buscar la solución a la falla, por ejemplo, cambiar el tipo de lubricante utilizado, reponer determinado rodamiento, aumentar la ventilación del motor, etc.

Como resultado de este proyecto, el técnico podrá hacer mediciones con una pistola láser en puntos específicos externos del motor y de acuerdo con un protocolo, para posteriormente ingresar los datos a la computadora que cuenta con el software del sistema experto.

Se espera a futuro tener un dispositivo con sensores alámbricos o inalámbricos que se conectan al motor, cuyos datos serán enviados a la computadora (de escritorio o portátil); esta podrá detectar las faltas y su origen y brindar las soluciones requeridas mucho antes de que se produzca la falla y la salida de funcionamiento del motor. Se evitará así afectar la producción.

Diseño conceptual del proyecto. Ilustración del ingeniero Luis Diego Murillo.

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El dispositivo podrá ser utilizado por cualquier persona con conocimientos básicos de motores, ya que el sistema experto despliega una lista de recomendaciones que deben ejecutarse para corregir el problema detectado.

Actualmente existe un equipo comercial de este tipo, pero no es un sistema experto: su costo es cercano a los $30 00,00 y detecta las faltas, pero no determina sus causas ni ofrece las soluciones. Para ello se requiere de un ingeniero o técnico experto en la disciplina que interprete la información y el costo por hora profesional es también considerable.

Uno de los objetivos del proyecto SEMAT es que el nuevo software esté disponible en un servidor del TEC, para que las empresas lo puedan utilizar de manera remota mediante una clave de acceso. Inicialmente se dará prioridad a las compañías que han participado en el proyecto.

Impacto de la investigación La costumbre general en Costa Rica, en cuanto a mantenimiento de motores eléctricos, es sustituir o reparar el motor para evitar que se detenga la producción. Pero se deja de lado analizar cuál fue el origen de la falla.

En algunas ocasiones se utilizan equipos que se fijan al motor para hacer el monitoreo de la falta; esto lleva a la empresa a depender del experto que hace el análisis, quien no siempre está disponible. Por lo general, se programan planes de inspección cada tres o seis meses, que resultan costosos.

Con la creación de este paquete tecnológico, los investigadores del TEC buscan que la detección de fallas se haga rápidamente y a un costo menor de lo que es actualmente. Por otra parte, al poder prevenir las fallas, porque se conoce su origen, no será necesario detener la producción y esto aumentará la competitividad de la empresa. (*) Marcela Guzmán Ovares es comunicadora de la Vicerrectoría de Investigación y Extensión del Instituto Tecnológico de Costa Rica. Es la editora de la revista Investiga.TEC. Tiene títulos de bachillerato y licenciatura en ciencias de la comunicación colectiva, así como una maestría académica en comunicación, todos de la Universidad de Costa Rica. Se ha especializado en la comunicación pública de la ciencia y es miembro de la Red de Comunicación de la Ciencia, la Tecnología y la Innovación (RedCyTec) de Costa Rica.

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nteligencia bioinspirada

Carlos Travieso (*)

La inteligencia bioinspirada desarrolla sistemas con medios tecnológicos y electrónicos para emular e implementar la forma de pensar y de actuar de los sistemas biológicos. El propósito de estos sistemas es resolver problemas de la biología mediante el procesamiento y tratamiento de señales. Para el diseño de estos sistemas se utiliza la computación numérico-simbólica y métodos como las redes neuronales artificiales, la lógica difusa y la computación evolutiva, entre otros.

Es difícil indicar la fecha exacta de la aparición del concepto, pero surge con fuerza desde principios del siglo XXI, aglutinando los sistemas inspirados en sistemas biológicos ya existentes desde mediados y finales del siglo XX. En los congresos y conferencias recientes es donde este nombre ha empezado a cobrar fuerza.

El ejemplo más claro es la implementación de las redes neuronales artificiales (RNA).

Las RNA son sistemas de procesado de información basado en métodos matemáticos y humanos. Están formadas por nodos de procesamiento (neuronas), conectadas entre sí (pesos) y que dependiendo de su tipo, necesitan un patrón para realizar un aprendizaje.

Fueron creadas después de observar que el cerebro procesa información de un modo muy diferente a como lo hacen los computadores digitales. Además, se calcula que el cerebro contiene una eficiencia energética (medida en julios por operación por segundo) 1010 veces superior a los computadores más potentes existentes actualmente.

El objetivo de las redes neuronales artificiales es construir sistemas que sean capaces de aprender, generalizar y resolver problemas a los que hoy en día no pueden dar solución los computadores convencionales.

En general, a los sistemas con inteligencia bioinspirada se les valora que sus caracterís-

Guía de los perplejos

Humildades epistémicas I Alfonso Chacón Rodríguez Una de las labores más ingratas a las que se enfrenta quien investiga es hacer el informe final (sobre todo cuando el plazo ha vencido y nos atormentan los recordatorios diligentes, sellados y firmados, sobre nuestra tardanza). He pensado mucho al respecto en estos días, no solo luchando con el texto que se niega a avanzar tanto como quisiera, sino con la frustración inherente de descubrir que tantos objetivos planteados en la ambiciosa propuesta fueran a dar tan lejos del blanco.

Aunque podría ensayar explicaciones sobre tan pobres resultados (nunca falta a quien culpar: la burocracia, los malos asistentes, la falta de recursos) o refugiarme en la autoflagelación, y confesarme desordenado y víctima de mi tendencia a dejar todo para el final, he de pronto encontrado salvación para mi ego dolorido en dos autores que, de una manera bastante convincente, me aplacaron las culpas y me permiten ahora aferrarme a esa trillada verdad refranera de que el mal de muchos es consuelo para algunos tontos, como este servidor.

Y como pienso que es injusto guardarse un remedio que quizás pueda servirle a otros tantos que, no dudo, habrán pasado por estas aguas turbias de justificar un proyecto fallido, decidí revelar esta nueva pomada, empezando por la verdad más amarga: los humanos somos pésimos planificadores.

Hablaré entonces primero de uno de los autores, el Dr. Nassim Taleb, operador de bolsa, especialista en probabilidad y estadística y antiguo profesor universitario.

Cuenta Taleb en su más reciente libro, Antifragilidad: cosas que ganan con el desorden, que cuando Yogi Berra (otros dicen que se trató más bien de Niels Bohr), aseveró que predecir es muy difícil, especialmente el futuro, no hacía más que revelar una verdad que la estadística comprueba: la mayoría de los proyectos nunca terminan

en el plazo esperado y muchos terminan gastándose entre el doble y diez veces lo originalmente proyectado.

Taleb acusa de lo anterior a la modernidad, al crecimiento exponencial de las consultorías y los expertos, a la burocracia y las comunicaciones digitales, y sobre todo a nuestra creciente arrogancia epistémica y la apuesta ciega al modelo lineal baconiano de creación del conocimiento (en castellano castizo: creerse que sabemos más que los demás, que la ciencia engendra la tecnología, que es posible predecir con exactitud y que somos capaces de explicarle a los pájaros cómo deben volar).

La planificación estratégica a largo plazo, de hecho, nos dice Taleb, es lo que vuelve tan complicado y propenso al fracaso a cualquier proceso humano actual, porque quien planifica, sin importar cuántos cursos de manejo de riesgo haya llevado, siempre minimizará estos –inconscientemente, es inevitable– y nunca podrá prever los verdaderos imprevistos en su camino. Taleb no es precisamente una persona políticamente correcta: dice lo que piensa sin rodeos (y generalmente, los hechos le dan la razón, como cuando explicó en su famoso Cisne negro que algo andaba mal en Wall Street, un año antes del crash inmobiliario).

Pero lo peor, sentencia Taleb, es que estos mismos expertos y planificadores nunca pagan el precio por sus consejos; por ejemplo, por entrar en un tema espinoso como el de la economía: ¿quién revisa las predicciones económicas de un año atrás? ¿Alguien le lleva la cuenta a la infinidad de veces que los expertos del FMI, del Banco Mundial, de Wall Street, han acertado con un pronóstico? O lo que resulta más importante: ¿si alguien dice que un instrumento financiero es calidad AAA, y luego resulta que se convierte en un bono basura, no debería ser responsable del dinero MAYO 2014 -

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que pierda quien haya invertido en aquel?

Taleb es filoso con sus afirmaciones: para él, muchos expertos y planificadores profesionales generalmente no saben realmente mucho del tema sobre el que ofrecen consejo o toman decisiones, pero venden muy bien su aparente certeza mientras que otro paga la fiesta (Dick Cheney estimó que la guerra contra Irak costaría máximo unos 100 mil millones de dólares por una campaña de dos años a lo sumo; terminó costando entre tres y cuatro billones de dólares por más de siete años de guerra con sus consecuencias posteriores, y obviamente ni Cheney ni Bush tuvieron que pagar un cinco por su error de cálculo).

Pero si volvemos a lo nuestro, a la academia, leer a Taleb es sacar del baúl preguntas inquietantes: ¿Podemos realmente planificar la investigación? ¿Es investigar una cuestión de manual, instructivos, formularios y herramientas estadísticas para producir gráficos bonitos? ¿Qué objeto tiene plantearse como meta el descubrir algo específico, en un tiempo dado?

Taleb dice que la investigación burocrática está condenada al fracaso y ofrece una alternativa, la que usaron Edison y muchos otros: la de la investigación como un proceso azaroso de prueba y error, de descubrimientos accidentales, donde el verdadero talento del investigador reside en darse cuenta si el error es útil o no. La investigación debe hacerse entonces con

ticas se parezcan a las de los seres vivos, tales como la computación asíncrona masivamente paralela, comportamientos tolerantes a fallos y funcionamiento en tiempo real incluso en entornos complejos y cambiantes.

Los ámbitos de aplicación de estas técnicas son muy amplios y en la actualidad son aplicados a diversos campos como la medicina, la seguridad, el sector automovilístico, etc., siendo un punto clave en el sector innovador de la industria y, por tanto, provoca un importante aspecto socioeconómico en las sociedades de nuestro mundo actual.

Debido a esta importancia, y a que muchos detalles de la inteligencia bioinspirada no son bien tratados por los modelos convencionales 6

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objetivos flexibles, en tramos cortos, sin cerrarse vías y siempre con la disposición a rectificar la dirección. Los descubrimientos revolucionarios, dice Taleb, han llegado por inspiración, por la vía negativa de hallar lo que no funciona y el trabajo necesario para darse cuenta cuándo, tras tantos topetazos de nariz, nos encontramos con la botija al final del arcoiris: así fue con la Viagra, la fotografía a color, la radiactividad y hasta las rueditas en las valijas (¿cómo puede ser, se pregunta Taleb, que tuvieran que pasar miles de años desde la invención de la rueda, para que a alguien se le ocurriera ponerle rodines al equipaje?).

Es que las cosas solo parecen obvias y ordenadas una vez que han sido hechas. Y aunque suene a anatema, lo cierto es que generalmente la tecnología antecede a la ciencia (Taleb ofrece un argumento convincente y documentado al respecto), y el conocimiento revolucionario no tiende a obtenerse por medios planificados.

En fin. Más combustible para reflexionar para quienes transitamos esto de la investigación... pero me devuelvo a lo que compete: que tengo que continuar con mi informe. Quedará para una próxima ocasión el segundo autor (y hablando de falta de planificación, aquí estoy de nuevo, ya pasado del número de caracteres que tenía dispuesto para esta columna: hay gente que nunca aprende).

que se utilizan en la actualidad en el campo de la inteligencia artificial, se está trabajando en generar una conferencia de trabajo con el propósito de presentar y discutir nuevas ideas, el trabajo y los resultados relacionados con las técnicas alternativas de enfoques bioinspiradas, que se apartan de los procedimientos ordinarios.

Hoy en día, los estudios basados en sistemas complejo se abren nuevas puertas en el campo de la investigación y, en particular, para mejorar la calidad y los resultados de diversas aplicaciones. La inteligencia bioinspirada hace fácil esta tarea en áreas como la conservación de la biodiversidad, la biomedicina, las aplicaciones de seguridad, etc.

Conferencia y taller En 2014, se llevará a cabo la tercera edición de IWOBI (International Conference and Workshop on Bioinspired Intelligent) en Liberia, Costa Rica, organizado por la Universidad Nacional (UNA) de Costa Rica. En el año 2012, se realizó en San José de Costa Rica (en la Universidad de Costa Rica) y en el 2011 en Colombia, organizado por la Universidad de Antioquia (Medellín).

Esto representa un hito importante para mostrar las líneas de trabajo existentes en Costa Rica, además de poder compartir con investigadores de índole mundial los últimos avances científicos que han aconteciendo.

La UNA, el Instituto Tecnológico de Costa Rica, la Universidad de Costa Rica y la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (España), son los organizadores de tal evento que tiene previsto acercar a investigadores de más de 20 países hasta la sede de la UNA en Liberia para la realización del IWOBI 2014.

Las principales potencias económicas son las que más invierten en investigación y, por tanto, donde más a la vanguardia van con respecto a este tipo de sistemas; es cierto que, cada vez, otros países van avanzando más en esta línea, como el caso de Costa Rica, donde gracias al IWOBI 2014, los investigadores y profesionales del país estarán en contacto con las últimas tendencias mundiales en este tema.

(*) El Dr. Carlos Travieso es profesor e investigador de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. Forma parte, junto con investigadores del Instituto Tecnológico de Costa Rica, la Universidad de Costa Rica y la Universidad Nacional, del proyecto de investigación Sistema automático de clasificación de abejas sin aguijón (Apidae: Meliponini) basado en el contorno y vejación de sus alas.

U

na ruta para el desarrollo sostenible: el Plan GAM 2013-2030

Tomás Martínez Baldares * tomarbal@gmail.com Sonia Vargas Calderón ** svargas@itcr.ac.cr Antecedentes El Plan de Desarrollo Urbano para la Gran Área Metropolitana (GAM) quedó instaurado mediante Decreto Ejecutivo N°12590 y acogido por Decreto Ejecutivo N° 13583 VAH–OFIPLAN, publicado en La Gaceta el 18 de mayo 1982. Fue modificado en 1997 para incorporar regulaciones complementarias mediante Decreto Ejecutivo No. 25902.

El plan fue desarrollado por el Instituto Nacional de Vivienda y Urbanismo (INVU), según lo establecido en los artículos 2, 4 y 63 y el transitorio 2 de la Ley de Planificación Urbana 4240 de 1968. Sin embargo, a la fecha han transcurrido 32 años, lo que hace necesaria la actualización de esta herramienta de planificación regional.

El Plan GAM 2013-2030 es la actualización del Plan Regional Urbano de la Gran Área Metropolitana (GAM); incluye todo lo no cubierto por esta actualización y lo que no se oponga a ese plan seguirá regido por la normativa nacional y lo establecido en el Plan Regional de Desarrollo Urbano de 1982, siempre que sean concordantes con la viabilidad ambiental aprobada para el Plan GAM en el 2009.

Actualización El Plan de la Gran Área Metropolitana, denominado Plan GAM 2013-2030, fue elaborado por la Secretaría del Consejo Nacional de Planificación Urbana (Decreto 31062).

Tiene por objetivo: mejorar el nivel y calidad de vida de la población; facilitar la movilidad; promover la protección del ambiente; impulsar un modelo energéticamente más eficiente; y lograr la sostenibilidad en el desarrollo de la región de la GAM, donde se concentra un 50,3 % de la población del país, según datos del censo del año 2011.

La propuesta se ha construido sobre la base

de un análisis objetivo de los estudios previos (PRUGAM y POTGAM), cartografía actualizada y otros documentos recientes, más el trabajo estrecho con instituciones de gobierno, municipios, organizaciones no gubernamentales (ONG), sector privado, academia y la sociedad civil, para hacerla concordante con las necesidades del país y con los planes sectoriales avanzados a la fecha.

El área geográfica de intervención del Plan GAM 2013 incluye a la Gran Área Metropolitana del Valle Central y al Valle de El Guarco de Costa Rica, que incluyen 31 cantones, algunos de ellos parcialmente, con un área que corresponde al 3,84% del territorio nacional.

Se trata de 31 municipios desde Paraíso de Cartago al este, hasta Atenas de Alajuela, al oeste. Comprende parcialmente cuatro provincias (Alajuela, Heredia, San José y Cartago) y 152 distritos. Esta área geográfica está conformada de la siguiente manera: Cuatro áreas metropolitanas que abarcan San José, Heredia, Cartago y Alajuela, y 31 municipios. Área de San José (13): San José, Escazú, Desamparados, Aserrí, Mora, Goicoechea, Santa Ana, Alajuelita, Vásquez de Coronado, Tibás, Moravia, Montes de Oca y Curridabat. Área de Heredia: (9): Heredia, Barva, Santo Domingo, Santa Bárbara, San Rafael, San Isidro, Belén, Flores y San Pablo. Área de Cartago (6): Cartago, Paraíso, La Unión, Alvarado, Oreamuno y El Guarco. Área de Alajuela (3): Alajuela, Atenas y Poás.

Gestión El Plan GAM 2013 pone especial énfasis en asegurar la adecuada gestión del plan, en particular por medio de recursos metodológicos prácticos y amigables (40 fichas de implementación), la claridad de los procesos a seguir, los actores involucrados e indicadores de seguimiento. Contiene un capítulo completo de gestión, y su lenguaje y presentación son más accesibles, fáciles y directos. En este sentido el resultado no es un documento téc-

nicamente complejo de grandes dimensiones, sino un documento de trabajo enfocado a la gestión con gráficas y esquemas que indican las acciones para consolidar la propuesta.

El Plan GAM 2013 actualizó la información existente con datos del Censo 2011 y se articuló con las políticas y los planes nacionales aprobados en los últimos años: Política Nacional de Ordenamiento Territorial, Plan Nacional de Transporte, Plan de Acción de Estrategia Nacional de Cambio Climático y Política Nacional de Vivienda.

Establece un esquema de gestión horizontal entre gestores locales (municipios) y gestores regionales y nacionales por medio de una instancia de gobernanza denominada Estructura de Gobernanza para el Desarrollo de la GAM (EDEGAM); las decisiones se articulan con el sector privado y con las asociaciones de desarrollo (federaciones y uniones cantonales).

Esto implica un cambio sustancial hacia un modelo descentralizado y más participativo.

La propuesta del Plan GAM 2013 es más estratégica que normativa y se enfoca estrictamente en el ámbito regional, empoderando en mayor grado a los municipios.

En este sentido, el Plan GAM 2013 no considera proyectos puntuales ni específicos, ni propuestas o trazados viales de alcance local; tampoco define indicadores de edificabilidad sino rangos aconsejables y zonas aptas para altura, densidad y crecimiento, entre otros.

La cartografía se actualizó totalmente y se definió un procedimiento nuevo de compatibilidad del anillo de contención urbana con las macrozonas de viabilidad ambiental, mediante un procedimiento SIG objetivo, neutral, repetible y sistemático.

Objetivos Esta propuesta está estructurada a partir de los siguientes objetivos • Menor y más eficiente consumo del suelo (menor huella ecológica) • Desarrollo económico (competitividad) y autonomía de núcleos urbanos MAYO 2014 -

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• Reducción de viajes motorizados y fortalecimiento del transporte público • Ciudades densas y compactas (regeneración urbana) • Reequilibrio de entorno natural, agroproductivo y urbanizado • Promoción de la construcción sostenible • Valoración del paisaje (turismo) • Prevención de riesgos El plan busca orientar un desarrollo urbano con un uso más intensivo del suelo y articulado a una estructura ecológica regional. Dará un mayor impulso al desarrollo de los planes reguladores al contar con un parámetro regional; dará seguridad a la inversión nacional y extranjera al definir un modelo actualizado de desarrollo en la GAM; fortalecerá la competitividad y orientará las acciones de las instituciones para mejorar las infraestructuras y condiciones de vida.

De igual forma, facilitará acciones nacionales como la planificación del eje interoceánico central al vincular la planificación de las regiones Pacífico Central y Huetar Atlántico con la GAM. Documentos El Plan GAM 2013 consta de los siguientes documentos: Dimensiones: este apartado contiene ocho documentos que conforman el cuerpo principal del documento técnico del Plan GAM2013. Están divididos por áreas temáticas y tiene por objeto definir las acciones y orientaciones específicas para cada una de ella. En conjunto, la componen: capítulos introductorios; temario general; contextualización y la estructura de uso; la dimensión urbano regional; la dimensión de vivienda y equipamiento social; la dimensión ambiental; la dimensión de infraestructura y redes; la dimensión de movilidad; la dimensión de competitividad; el capítulo de zonas de control especial; y, finalmente, el capítulo de gestión.

Guía operativa-fichas: este apartado comprende un documento que extrae todas las acciones y procesos que convierten los conceptos de planificación en ejecución en el territorio. El objetivo es orientar a los usuarios directos de la herramienta Plan GAM-2013 a través de fichas correspondientes a cada una de las dimensiones del documento. Cada ficha contiene: responsables, marco legal, 8

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Participación del TEC El Instituto Tecnológico de Costa Rica (TEC), a solicitud de la Primera Vicepresidencia de la República y del Ministerio de Vivienda y Asentamientos Humanos, aceptó formar parte del equipo del proyecto Plan GAM 20132030, considerado un reto importante por el gran impacto que va a significar en el mejoramiento de la calidad de vida de los habitantes de la GAM, en los próximos 20 años.

Para ello, el TEC conformó un equipo técnico interdisciplinario que ha involucrado profesionales altamente calificados y estudiantes avanzados provenientes de distintas Escuelas: Ingeniería Forestal, en el área de Sistemas de Información Geográfica y Recursos Naturales; Ingeniería en Construcción y Centro de Investigaciones en Vivienda y Construcción, con experiencia en vivienda, infraestructura vial, gestión territorial y construcción sostenible; Escuela de Arquitectura y Urbanismo, que imparte la carrera de arquitectura con mayor énfasis en urbanismo del país; y el TECDigital, para asuntos de diseño e imagen. cartografía, proceso de acción, actores vinculados con los cuales coordinar, resultados e indicadores de medición.

Reglamento: se trata de un documento corto que reúne los aspectos esenciales de carácter vinculante y que corresponden a la escala regional. Convierte en determinaciones normativas los criterios y conceptos de planificación.

Cartografía: El atlas cartográfico reúne 85 mapas correspondientes a las dimensiones del Plan GAM-2013. La cartografía está integrada al desarrollo de las dimensiones, es actualizada y actualizable, sistematizada, respaldada con procesos técnicos objetivos, con una estructura de metadatos que permite trabajar con ella sin inconvenientes reconociendo con claridad sus fuentes. Ha utilizado insumos como los datos censales del INEC-2011 e Indicadores de Gestión Municipal.

Resumen ejecutivo: contiene una presentación gráfica de 100 láminas que reúne en forma resumida los conceptos de todas las di-

mensiones y permite acceder a la cartografía esencial y a los criterios básicos de forma integrada. Otorga una visión rápida del conjunto de la propuesta. ¿Qué sigue?

Como complemento a los documentos finales, el convenio prevé una fase de implementación del Plan, que incluye tres ejes: capacitación, difusión e implementación del esquema de gestión (definida como Entidad de Gestión de la GAM, EDEGAM).

El primer eje se inició en marzo del 2014 y ya se ofrecieron tres cursos de capacitación dirigidos a los técnicos municipales y del Gobierno Central. A la fecha se han cubierto 40 funcionarios y 10 municipios.

El eje de difusión ha permitido desarrollar una página web que incluye toda la información y que permite a la ciudadanía disponer de la información completa relativa al Plan GAM. Posteriormente se establecerá un “geoportal”, que permitirá la interactividad con la cartografía del Plan. Se espera que entre en operación en estos primeros días de mayo del 2014.

Y el tercer eje plantea un esquema para desarrollar los avances de EDEGAM en el marco de las convocatorias del Consejo Nacional de Planificación Urbana, pero ampliado al sector privado y municipios, con el fin de facilitar las primeras acciones de ejecución conjunta.

Una vez publicado el decreto de oficialización, las instituciones del Gobierno Central deberán adaptar su planificación sectorial a este modelo urbano territorial, incorporándolo en sus planes operativos anuales. De igual forma, los municipios deberán desarrollar sus planes reguladores o actualizarlos en función de las directrices del plan. *Tomás Martínez Baldares es profesor de la Escuela de Arquitectura y Urbanismo del Instituto Tecnológico de Costa Rica (TEC). Es arquitecto urbanista y ocupa el cargo de Secretario Ejecutivo de la Secretaría del Plan Nacional de Desarrollo Urbano y Coordinador General Plan GAM 2013 Tel. (506) 2257-0470, ext. 224; Secretaría: (506) 2257-0470, ext. 104. **Sonia Vargas Calderón es ingeniera, profesora de la Escuela de Ingeniería en Construcción e investigadora del Centro de Investigaciones en Vivienda y Construcción (CIVCO), ambos del TEC. Es parte del equipo técnico del Plan GAM 2013. Tel. (506) 2550-2424; Secretaría: (506) 2550-2309.

P

Proyecto de investigación

royecto eBridge 2.0 utiliza sensores de fibra óptica FBG para monitoreo de la salud estructural de puentes

Francisco Navarro Henríquez (*) fnavarro@itcr.ac.c 1. Introducción El proyecto de investigación que se desarrolla en el Instituto Tecnológico de Costa Rica (TEC), denominado “eBridge 2.0: sistema integrado para el desempeño de puentes”, evalúa un sistema de instrumentación con sensores de fibra óptica FBG (Fiber Bragg Grating) que viene consolidándose en el monitoreo de la salud estructural de puentes, en pruebas no destructivas (NDT) estáticas y dinámicas con mediciones de deformación, desplazamiento, deflexión, temperatura y vibraciones.

Históricamente la fibra óptica ha sido utilizada en sistemas de comunicaciones que utilizan ondas luminosas para la transmisión y recepción de información. Pero desde el inicio de la década de los noventas se ha venido extendiendo la investigación en el campo de la optoelectrónica y, con esta, el desarrollo de productos en la industria de fibra óptica, especialmente la tecnología de sensores de fibra óptica. [1] La tecnología de sensores de fibra óptica usa la fibra óptica ya sea como elemento sensor o como medio de transmisión de señales de un sensor remoto hacia un dispositivo electrónico que procesa las señales. Aunado al desarrollo de productos de alta calidad y confiables, ha ocurrido una rápida aceptación, e incluso el reemplazo en algunos casos, de los tradicionales sensores eléctricos, en una variedad de aplicaciones de detección, tales como: mediciones de deformación, esfuerzo (strain), temperatura, vibraciones, desplazamiento y deflexión, entre otras.

Particularmente en el área de aplicación de SHM, los sensores de fibra óptica han demostrado un gran potencial debido a que poseen una serie de ventajas únicas cuando se comparan con su contraparte tradicional.

La detección óptica usa luz en lugar de electricidad y fibra óptica estándar en lugar de cable de cobre. Las fibras ópticas, al no ser conductores de electricidad, son inmunes al ruido inducido por interferencia electromagnética (EMI) y a altos voltajes, así como resistentes a la corrosión metálica.

Además, son capaces de transmitir datos a largas distancias (hasta 10 km) con poca pérdida en la integridad de la señal. Igualmente, es posible interconectar múltiples sensores de fibra óptica con una sola fibra para reducir significativamente el tamaño, el peso y la complejidad de los sistemas de medición, y reducir potencialmente a largo plazo el costo de mantenimiento. [2] Los sensores de fibra óptica son una alternativa muy apropiada para aplicaciones que se distribuyen o que abarcan una amplia zona geográfica. Decenas de sensores, incluyendo deformación, esfuerzo, aceleración y temperatura, pueden conectarse en cadena a lo largo de una sola fibra óptica. Los sensores ópticos son fiables para la instalación a largo plazo y, como resultado, se reduce el mantenimiento y la instalación de cableado requerido. Luego, la tecnología de sensores de fibra óptica permite realizar mediciones que antes eran imprácticas o, en algunos casos, imposibles con sensores convencionales.

2. Tecnologías de sensores de fibra óptica En la actualidad existe una variedad de tecnologías de sensores ópticos, entre los cuales se pueden mencionar los interferómetros FabryPerot, Fiber Bragg Gratings (FBG), sensores distribuidos sobre la base de Rayleigh, Raman y técnicas de dispersión óptica de Brillouin.

Dependiendo de la modulación de la luz y del efecto que se utiliza para medir los fenómenos físicos, estas tecnologías de detección óptica se pueden clasificar de la siguiente manera: [3] • Intensidad • Interferómetro • Resonancia (Fabry-Perot) • Distribución • Polarimétrico • Interferencia espectral (Fiber Bragg Grating) Uno de los tipos de sensores ópticos más versátiles y ampliamente utilizados se denomina de rejilla de fibra Bragg (FBG, por sus siglas en inglés), el cual refleja una longitud de onda de luz específica que se transmite

en respuesta a variaciones de temperatura o esfuerzo (strain).

Desde su descubrimiento en 1978 por Ken Hill [4] y su posterior desarrollo por varios centros de investigación, las rejillas dentro del núcleo de la fibra se han utilizado ampliamente en la industria de las telecomunicaciones.

3. Fundamentos de sensores de fibra óptica FBG El espectro de frecuencias luminosas se puede dividir en tres bandas generales: infrarrojo, visible y ultravioleta [5]. Cuando se manejan ondas electromagnéticas de mayor frecuencia, como las luminosas, se acostumbra a usar unidades de longitud de onda y no de frecuencia, puesto que el orden de las unidades de las frecuencias de las ondas luminosas va desde decenas de era-hercios (THz, 1x1012) para luz infrarroja, hasta decenas de peta-hercios (PHz, 1x1015) para la luz ultravioleta, prefijos no comúnmente empleados para la unidad de frecuencia. La longitud de onda se suele expresar en nanómetros (1 nm equivale a 1x10–9 metros).

Una fibra óptica está compuesta por tres componentes principales: el núcleo, el revestimiento y la capa protectora. El revestimiento refleja la onda de luz de regreso al núcleo, asegurando la transmisión de la luz en el núcleo. Esta acción es posible debido a un índice refractivo más alto en el núcleo en relación con el revestimiento, lo que provoca una total reflexión interna de luz. La capa protectora sirve para proteger la fibra de condiciones externas y de daños físicos. [6] Un sensor de fibra óptica funciona al modular una o más propiedades de una onda de propagación de luz -incluyendo intensidad, fase, polarización y frecuencia- en respuesta a la variable física que se mide.

Los sensores de fibra óptica FBG son manufacturados aprovechando la tecnología actual en la industria de la fibra óptica para grado de telecomunicaciones, por medio de técnicas de exposición [7].

Dos configuraciones típicas consisten en exponer una pequeña porción de la fibra óptica a dos rayos de luz ultravioleta (UV) que interfieren un haz de luz UV enfocado a través de una máscara de fase. Esto crea en el núcleo de la fibra óptica una pequeña modulación periódica del índice de refracción. Esta alternación del índice refractivo de la fibra es perMAYO 2014 -

Investiga TEC 9

Proyecto de investigación manente dada la intensidad de luz a la que es expuesto. La variación periódica que resulta en el índice refractivo se llama un fiber Bragg grating.

Debido a que la longitud de onda Bragg (λB) es una función de la separación entre las rejillas, los sensores de fibra óptica FBG pueden ser fabricados con varias longitudes de onda Bragg, lo cual permite a diferentes sensores FBG reflejar longitudes de onda de luz específicas.

La figura 1 muestra en forma esquemática las características de transmisión y reflexión en los sensores de fibra óptica FBG. Un sistema de sensores de fibra óptica FBG se compone al menos de: [8] • Fuente y detector de luz.

• Elementos sensores de fibra óptica FBG. • Fibra óptica y accesorios para la interconexión de la fibra.

La fuente y el detector de luz del sistema se incorporan en un equipo denominado interrogador óptico. Los métodos de interrogación óptica pueden categorizarse como: multiplexación por división de longitud de onda (WDM, Wavelength Division Multiplexing) y multiplexación por división de tiempo (TDM, Time Division Multiplexing).

La figura 2 muestra un diagrama genérico de la arquitectura interna de un interrogador óptico de láser de barrido rápido (swept wavelength laser) que usa el método de interrogación WDM para un sistema de sensores de fibra óptica FBG. Los interrogadores típicos proporcionan un rango de medición estándar de 80 nm, por lo que cada serie de sensores FBG puede incorporar hasta 20 sensores por canal del interrogador, siempre y cuando las longitudes de onda reflejadas no se traslapen en el espectro óptico. Para asegurar una adecuada operación, se acostumbra a dejar un rango aproximado de 4nm para el desplazamiento de la longitud de onda de los sensores de fibra óptica FBG. 4. Características de sensores de fibra óptica FBG para SHM Los sistemas ópticos con sensores de fibra FBG han demostrado ser efectivos en el monitoreo de la salud estructural de obras civiles en diferentes áreas de aplicación, tales como: industria de petróleo y gas, generación eléctrica, transporte, aeroespacial e infraestructura civil. [9] 10 Investiga TEC

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Figura 1. Operación de un sensor de fibra óptica FBG.

Figura 2. Diagrama interrogador láser de barrido rápido para sensores FBG.

Particularmente en la infraestructura de puentes, el monitoreo de la salud estructural basado en una plataforma de sensores FBG ha permitido implementar estrategias para la identificación de daños en varios niveles (detección, localización, tipificación, severidad), alertando por anticipado sobre posibles condiciones de riesgo de un puente. Además, si se cuenta con una base de datos y un sistema de monitoreo a largo plazo, es factible evaluar la magnitud de los daños y estimar la vida útil restante de una estructura. [10] Entre las principales mediciones que se requiere realizar en pruebas no destructivas para valorar el estado o desempeño de un puente, se encuentran: deformaciones, desplazamiento, deflexión y vibraciones. Estas mediciones, estáticas o dinámicas, pueden relacionarse directamente con los siguientes tipos de sensores de fibra óptica FBG: • Esfuerzo (strain) • Temperatura • Acelerómetros A continuación se expone cada uno de los tipos de sensores FBG mencionados, tomando

como referencia el catálogo de productos de la empresa Micron Optics disponible en [11].

4.1 Medidor de esfuerzo (strain) FBG La figura 3 muestra un sensor de esfuerzo (strain) de fibra óptica FBG con compensación de temperatura para medir deformación.

Su tamaño aproximado es de 14cm de largo por 2,5 cm de ancho.

El límite de medición es de ±2500µε, con una sensibilidad ≈1.2pm/µε. La vida útil por fatiga es de 100x106 ciclos a ±2000µε, con un rango operativo de temperatura de –40 a 80°C. En cuanto a las especificaciones ópticas, el rango estándar de longitud de onda se extiende de 1512 a 1586nm, para un rango operativo de 74nm, dejando un distanciamiento recomendado de 4nm entre la medición de esfuerzo (µε) y la temperatura, para el desplazamiento de las longitudes de onda sin interferencia.

La figura 4 muestra en forma de bosquejo un gráfico sin escala con el espectro de las longitudes de onda de un sensor FBG de esfuerzo,

Proyecto de investigación compensado en temperatura y ejemplifica la correspondiente medición de µε.

Figura 3. Sensor óptico FBG de esfuerzo. Os3155.

Figura 4. Curvas sensor óptico FBG de esfuerzo.

Figura 5. Sensor óptico FBG de temperatura.

Figura 6. Ejemplo medición de temperatura de sensor óptico FBG.

4.2 Medidor de temperatura FBG La figura 5 muestra varios sensores de temperatura de fibra óptica FBG. El os4100 es un medidor diseñado específicamente para proporcionar compensación de temperatura en mediciones de deformación. El os4230 es una sonda de temperatura robusta, cuyo cuerpo es un tubo de acero inoxidable sellado, que protege la FBG. El os4300 es un sensor de temperatura no metálico.

Tomando como referencia la sonda de temperatura para describir las características del sensor, el rango operativo de medición es de –40 a 120°C, o de –200 a 275°C, con una sensibilidad ≈10pm/°C (±1.7°pm/°C). El tiempo de respuesta es de 1,5 segundos y una exactitud a largo plazo de 1°C para la calibración estándar. En cuanto a las especificaciones ópticas, el rango estándar de longitud de onda se extiende de 1512 a 1588nm, para un rango operativo de 76nm, en intervalos de 4nm para el desplazamiento de las longitudes de onda sin interferencia.

La figura 6 muestra en forma de bosquejo un gráfico sin escala del espectro de la longitud de onda de un sensor FBG de temperatura y la medición de temperatura correspondiente.

4.3 Acelerómetros FBG La figura 7 muestra acelerómetros de fibra óptica FBG para la medición de vibraciones.

Los acelerómetros FBG pueden ser unidos a un bloque de montaje para configuraciones de uno, dos o tres de ejes, como se muestra en la figura.

El propósito de este tipo de sensor es realizar mediciones de la aceleración en grandes estructuras y en un rango de frecuencias bajas, desde 0 a 300 Hertz. Soporta un pico de impacto máximo de 100 g. El rango operativo de temperatura es de –40 a 80°C. Para propósito de análisis dinámico presenta una frecuencia de resonancia de aproximadamente 700 Hertz, con un peso de 28 gramos.

Nótese que la frecuencia de resonancia del dispositivo es superior al rango de medición establecido y, por su peso, puede considerarse despreciable su contribución en los resultados de un análisis dinámico, aún en componentes de frecuencia de orden superior. En cuanto a las especificaciones ópticas, el rango MAYO 2014 -

Investiga TEC 11

Proyecto de investigación estándar de longitud de onda se extiende de 1516 a 1588nm, para un rango operativo de 72nm, con intervalos al menos de 4nm entre cada eje.

La figura 8 muestra en forma de bosquejo un gráfico sin escala del espectro de la longitud de onda de un acelerómetro óptico FBG y la medición de vibraciones correspondiente (1g equivale ≈9.8m/s2).

5. Referencias [1] Kumar, K., Madhav, V. “Review on developments in fiber optical sensors and applications”. SPIE Digital Library de la sociedad internacional de óptica y fotónica [en línea] [citado el 20 de agosto del 2013].

Disponible en: http://spiedigitallibrary.org [2]“FBG Optical Sensing: A New Alternative for Challenging Strain Measurements”.

National Instruments, Inc. Austin, Texas, [en línea]. Disponible en: http://www.ni.com/ opticalsensing/esa/ [3] “Overview of Fiber Optic Sensing Technologies”. NI-Tutorial-12953-en. National Instruments, Inc. [en línea]. Austin, Texas, junio 2011. Disponible en: http://www. ni.com/white-paper/12953/en/ [4]K.O. Hill et al., “Photosensitivity in Optical Fiber Waveguides: Application to Reflective Filter Waveguide,” Appl. Phys. Lett., Vol. 32, pp. 647–649, 1978.

[5] Tomasi, Wayne. “Sistemas de comunicaciones eléctricas”. Cuarta edición, cap. 11, pp.

422–465, Pearson educación, México 2003.

[6] “Fundamentos de la Detección Óptica FBG”. NI-Tutorial-11821-es. National Instruments, Inc. [en línea]. Austin, Texas, noviembre 2010. Disponible en: http://www.ni.com/white-paper/11821/es/ [7] M. A., Davis, D. G. Bellemore, T. A. Berkoff y otros. “Fiber optic sensor system for bridge monitoring with both static load and dynamic modal sensing capabilities”. SPIE Digital Library de la sociedad internacional de óptica y fotónica [en línea] [citado el 28 de agosto del 2013].

Disponible en: http://spiedigitallibrary.org [8] “Optical fiber sensor guide: fundamentals and applications”. Micron Optics, Inc. [en línea]. Atlanta, USA, Disponible en: http:// www.micronoptics.com/technology/document_library/index.php [9] Shijie Zheng, Gautam Naik y otros. “Sensing platforms for structural health monito12 Investiga TEC

- MAYO 2014

Figura 7. Acelerómetro FBG para medición de vibraciones. Os 7100.

Figura 8. Ejemplo acelerómetro FBG para medición de vibraciones.

ring”. SPIE Digital Library de la sociedad internacional de óptica y fotónica [en línea] [citado el 2 de septiembre del 2013].

Disponible en: http://spiedigitallibrary.org [10] Wenzel, Helmut. “Health Monitoring of Bridges”. VCE Holding GmbH, John Wiley & Sons, Ltd., Vienna, Austria, 2009.

[11] “Optical fiber sensor datasheet”. Micron Optics, Inc. [en línea]. Atlanta, USA, Disp. en: http://www.micronoptics.com/products/ sensing_solutions/sensors/

(*)Francisco Navarro Henríquez es profesor e investigador del Instituto Tecnológico de Costa Rica (TEC) en la Escuela de Ingeniería Electrónica. Es ingeniero en electrónica y tiene una maestría en computación y una maestría en administración de negocios.

T

VI Encuentro de Investigación y Extensión

EC mostró trabajos de investigación al público

Marcela Guzmán O. maguzman@itcr.ac.cr

El Instituto Tecnológico de Costa Rica (TEC) llevó parte de los trabajos de investigación y extensión que desarrollan sus académicos al público cartaginés, en el VI Encuentro de Investigación y Extensión, celebrado el 13 de marzo anterior en la Plaza Mayor de Cartago.

En el Encuentro también hubo un espacio para la popularización de la ciencia, ya que profesores de física y matemática del TEC ofrecieron talleres de construcción de aviones de papel y de burbujas de jabón a niños de primaria y dieron la oportunidad de observar y entender fenómenos astronómicos a visitantes de todas las edades. Además hubo minitorneos y lecciones rápidas de ajedrez.

Los adultos mayores tuvieron participación en este VI Encuentro de Investigación y Extensión y participaron a lo largo de todo el día no solo visitando los proyectos exhibidos sino también actividades especialmente ideadas para ellos, como tai chi y talleres para aprender a hacer artesanías con productos reciclados.

Todo esto fue realzado con la presentación de tres grupos culturales de alta calidad integrados por estudiantes de distintas carreras del Tecnológico: JamTEC, Compañía de Danza Folklórica Tierra y Cosecha y RitmoTEC. Como parte del VI Encuentro también se llevó a cabo una conferencia sobre el tema “Investigación y desarrollo tecnológico en un modelo de vinculación universidad-sociedad”, impartida por el Dr. Thomas G. Sors, de la Universidad de Purdue, Indiana; esta actividad se llevó a cabo el viernes 14 de marzo en el campus del TEC (información aparte).

Esta actividad académica contó con el apoyo financiero del Fondo de Incentivos, que administran el Ministerio de Ciencia, Tecnología y Telecomunicaciones (MICITT) y el Consejo para Investigaciones Científicas y Tecnológicas (CONICIT).

Inauguración

En el acto de inauguración del Encuentro participaron el Dr. Franklin Hernández, en representación de los expositores, y el señor Ricardo Quirós, de la Asociación de Productores de Papa y Cebolla de Llano Grande de Cartago, y quien ha trabajado conjuntamente con investigadores del TEC a lo largo de varios años.

Además, participó el vicerrector de Investigación y Extensión, Milton Villarreal, Ph.D., quien señaló los objetivos del Encuentro: poner en contacto a investigadores y grupos de investigación del TEC para promover nuevas ideas, nuevos abordajes, nuevos proyectos; abrir la oportunidad para que el sector externo conozca qué hace la institución y la forma en que se podría colaborar en función de intereses comunes; y legitimar y comprometer al TEC, en su afán de consolidarse como universidad dedicada a generar conocimiento mediante la actividad científica y el desarrollo

de tecnología al servicio del progreso nacional.

Destacó también el Vicerrector las acciones que se han tomado en los últimos años en materia de investigación y extensión, y que buscan “impactar y mejorar los índices de productividad científica y la imagen institucional”.

Señaló, entre ellas, la decisión de aumentar la inversión para hacer investigación, extensión, desarrollo tecnológico e innovación; la implementación de un sistema de becas para el estudiante-investigador asistente de postgrado; la capacitación del personal en generación de indicadores de producción científica-tecnológica y en el uso y manejo de bases de datos y catálogos de indexación de publicaciones científicas; y el envío de becarios a programas de doctorado de excelencia en áreas de pertinencia nacional.

Proyectos exhibidos Escuela, Centro o Programa

Nombre del proyecto

Investigador coordinador

Ciencia e Ingeniería de Ma- Estudio del rendimiento de un siste- José Luis León teriales ma solar con un motor Stirling Galina Pridybailo Programa eScience

eBridge 2.0: Sistema integrado para Giannina Ortiz el desempeño de puentes

Programa eScience

iReal 2.0

Franklin Hernández Jorge Monge

Ingeniería en Computación Análisis, predicción y utilización José Torres práctica de parámetros de Item Response Theory (IRT) Ingeniería en Computación Voto electrónico

Jeff Schmidt

Ingeniería en Computación Arquitectura para el desarrollo de Jeff Schmidt aplicaciones educativas para dispositivos móviles Ingeniería en Computación Propuesta interdisciplinaria para el Jeff Schmidt diseño de aplicaciones informáticas para dispositivos móviles que posibiliten mejorar los procesos de enseñanza y aprendizaje de la trigonometría de noveno año, como un medio de apoyo a la Educación Secundaria PIIDE Ingeniería en Computación Kit de Robótica Costarricense ver- Milton Villegas sión extendida Ingeniería Electrónica

Sistema de supervisión de vías de ac- Arys Carrasquilla ceso en cumplimiento de la Ley 7600

Plasmas

Laboratorio de Plasmas para Energía Iván Vargas de Fusión y Aplicaciones

Ingeniería Forestal

Pellets: fabricación y evaluación de Roger Moya pellets de especies forestales utilizadas en reforestación comercial en Costa Rica MAYO 2014 -

Investiga TEC 13

VI Encuentro de Investigación y Extensión Escuela, Centro o Programa

Nombre del proyecto

Investigador coordinador

Ingeniería Forestal

Aplicaciones de nanotecnología en el reforzamiento de Roger Moya maderas comerciales de Costa Rica

Ingeniería Forestal

Efecto de los acabados en la durabilidad de la madera de Cynthia Salas 10 especies de plantación forestal de rápido crecimiento

Ingeniería Forestal

Dendroenergía: plantaciones forestales hacia la produc- Dagoberto Arias ción de biomasa para múltiples propósitos

Ingeniería Forestal

Monitoreo de ecosistemas forestales para el fortalecimien- Ruperto Quesada to de estrategias y conservación y uso del bosque Marvin Castillo

Ingeniería Forestal

Genfores

Olman Murillo

Ingeniería Forestal

eFlora

Cassia Soto

Ingeniería Agrícola

Plan de gestión de la cuenca del río Volcán. Proyecto Marvin Villalobos FEES, CONARE.

Centro de Investigación y Desarrollo en Agricultura Soste- Laboratorio Nacional de la Carne, Tecnológico de Costa Milton Villarreal nible para el Trópico Húmedo (CIDASTH) Rica Olger Murillo Centro de Investigación y Desarrollo en Agricultura Soste- Biotecnología aplicada al desarrollo agrícola nible para el Trópico Húmedo (CIDASTH)

Wayner Montero

Centro de Investigación y Desarrollo en Agricultura Soste- Microorganismos de interés agrícola como alternativa al Xiomara Mata nible para el Trópico Húmedo (CIDASTH) uso de sustancias sintéticas en la agricultura Editorial Tecnológica

Portal de Revistas del TEC

Alexa Ramírez

Proyecto de investigación estudiantil

Soluciones rectangulares

Diana Chaves Isabel Araya

Proyecto de investigación estudiantil

Huertos orgánicos integrales y ambiente protegido para Fabián Marín producción de semillas Mauricio Córdoba

Programa de Regionalización Interuniversitaria

Empoderamiento de los grupos comunales de Barra del Shirley Alarcón Colorado

Programa de Regionalización Interuniversitaria

Fortalecimiento de los sistemas de producción y comercia- Ana Rosa Ruiz lización de las unidades productivas y de servicios indígenas respetando la cultura bribri y cabécar con un enfoque ambientalmente sostenible

Programa de Regionalización Interuniversitaria

Fortalecimiento de la gestión turística rural sostenible de Lady Fernández los cantones de Upala, Guatuso y Los Chiles

Programa de Regionalización Interuniversitaria

Redes locales para la gobernabilidad autónoma, la defensa Laura Queralt de los derechos indígenas y la relación universidad-comunidad desde una perspectiva de la interculturalidad

Química

Síntesis, evaluación y aplicación de catalizadores fotoelec- Jaime Quesada troquímicos a base de óxidos de titanio, para la degradación de contaminantes orgánicos y de microorganismos patógenos en agua

Química

Hacia una producción más limpia en Latinoamérica a tra- Floria Roa vés de la integración de educación ambiental, ingeniería y administración de negocios

Química

Presencia de contaminantes en ríos costarricenses

Química

Evaluación en agua para consumo humano de subproduc- Virginia Montero tos de cloración y su relación como inductores de mutagénesis (mutaciones celulares)

Química

Transformación de una autoclave obsoleta en un biorreac- Teresa Salazar tor piloto para la investigación de la degradación microbiana de un sustrato orgánico y la obtención de energía renovable.

Agronegocios

Industrialización y comercialización de cacao orgánico en Randall Chaves Talamanca: un enfoque de agronegocio

Agronegocios

Estudio de sistemas de producción sostenible de tomate Luis Fernando Campos (Lycopersicum esculentum Mill) para innovación de productos saludables con valor agregado y la aplicación de un modelo de gestión de costos

Agronegocios

Guayabita del Perú

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Floria Roa

Manuel Monge G.

VI Encuentro de Investigación y Extensión Escuela, Centro o Programa

Nombre del proyecto

Investigador coordinador

Agronegocios

Modelo de manejo de un sistema de producción de horta- Laura Brenes P. lizas de hoja bajo la modalidad de hidroponía NFT, tipo comercial

Agronegocios

Impacto de los sistemas de innovación sobre el sector agro- Laura Brenes P. alimentario latinoamericano

Ciencias del Lenguaje

Plan piloto de capacitación sobre el desarrollo de la orato- María Gabriela Amador ria, dirigido a los maestros y maestras de primaria (I y II ciclo), que respondan a los problemas de expresión oral de los niños y niñas, de cinco centros educativos del cantón central de Cartago

Biología

Centro de Investigación en Biotecnología

Biología

Caracterización de la actividad biológica in vitro de tres Miguel Rojas especies nativas de Costa Rica de interés científico Laura Calvo

Biología

Innovación y validación de opciones económicas y am- Jaime Brenes bientalmente sostenibles para el manejo biotecnológico, epidemiológico y agroecológico de la producción hortícola en ambientes protegidos

Biología

Evaluación de alternativas frutícolas amigables con el am- Dora Ma. Flores biente para contribuir al desarrollo sostenible de la zona norte de Cartago

Biología

Inducción de callogénesis y establecimiento de suspensio- Dora Ma. Flores nes celulares de mora (Rubus adenotrichus var. “vino”), con miras al escalamiento en biorreactor

Biología

Desarrollo de un prototipo de estanque semicerrado para Maritza Guerrero el cultivo de microalgas en forma semi-masiva

Biología

Rescate y conservación de especies en peligro crítico de Elizabeth Arnáez extinción

Biología

Caracterización de polifenoles

Elizabeth Arnáez

Administración de Empresas

Laboratorio de Economía Experimental

Federico Torres

Administración de Empresas

La aversión a la pérdida en estudiantes de carreras de cien- Federico Torres cia y tecnología

Administración de Empresas

Modelo dinámico de asignación de precios de activos para Ronald Mora la valoración de proyectos y empresas en Costa Rica

Administración de Empresas

Incidencia de la presión temporal y las relaciones de poder Gustavo Cubillo en el comportamiento de negociación: un estudio comparativo de economía experimental

Personas de todas las edades pudieron aprender las técnicas básicas del juego de ajedrez con el profesor Nelson Cordero, de la Unidad de Deportes del TEC. También estuvo disponible un ajedrez gigante.

Tres grupos integrados por estudiantes del TEC se encargaron de las presentaciones culturales: JamTEC, Tierra y Cosecha y Ritmo TEC. En la gráfica el grupo Tierra y Cosecha, que tuvo su presentación al medio día.

Miguel Rojas Laura Agüero

Gran cantidad de estudiantes de secundaria llegaron a conocer los proyectos de investigación y extensión que presentó el TEC a la ciudadanía.

MAYO 2014 -

Investiga TEC 15

VI Encuentro de Investigación y Extensión

Los proyectos del Centro de Investigación en Integración Bosque-Industria (CIIBI), despertaron mucho interés entre los visitantes.

Los proyectos de investigación y extensión de la Escuela de Química atrajeron a gran cantidad de público.

Muchos asistentes al VI Encuentro quisieron saber cómo funciona un motor Stirling alimentado por energía solar. Ello produjo largas filas de visitantes.

Las personas que visitaron el puesto del proyecto de guayabita del Perú pudieron hacer pruebas sensoriales y de aceptación de la jalea elaborada a partir de esa fruta.

Durante el acto de inauguración, se dirigió a los presentes el señor Ricardo Quirós, de la Asociación de Productores de Cebolla y Ajo de Tierra Blanca de Cartago (frente al micrófono). También hicieron uso de la palabra el vicerrector de Investigación y Extensión del TEC, Milton Villarreal, y el académico Franklin Hernández, en representación de los expositores (ambos en la mesa principal).

En el Encuentro hubo un espacio para la popularización de la ciencia. El profesor de la Escuela de Física del TEC, Ernesto Montero (con el micrófono), explicó a los niños que pájaros, insectos, aviones, helicópteros y aviones de papel utilizan los mismos principios del vuelo. Agregó que sobre un cuerpo actúan al menos cuatro fuerzas: de resistencia, de tracción, de sustentación y la que producen las alas, además de la fuerza de gravedad, conocida como peso. El juego de las cuatro fuerzas básicas es lo que permite determinar si el objeto volará o caerá como una piedra cuando es lanzada al aire. Por ello, al aprender cómo vuela un avión de papel los niños también aprenden cómo vuelan otros objetos.

Muchas personas durante el Encuentro hicieron fila para observar el sol a través del telescopio. El profesor de la Escuela de Física Juan José Pineda y el grupo AstroTEC, conformado por muchos estudiantes, se encargaron de explicar lo que veían.

16 Investiga TEC

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Durante el Encuentro, un grupo de adultos mayores recibió una clase de tai chi con el instructor y profesor del TEC, ingeniero Julio Carvajal Brenes.

Fotografías de Josué Porras Fernández.

V

VI Encuentro de Investigación y Extensión

inculación en la Universidad de Purdue: un ecosistema PPP

Modelo de vinculación de Purdue

Rolvin Salas Quesada * rsalas@itcr.ac.cr

En el mes de marzo anterior, el Instituto Tecnológico de Costa Rica (TEC) recibió la visita del Ph.D. Thomas G. Sors, líder científico de Vinculación del Bindley Bioscience Center, perteneciente al Discovery Park de la Universidad de Purdue (PU), Indiana. El objetivo de su viaje a Costa Rica fue compartir con académicos del TEC su conocimiento y experiencia acerca de la misión y funcionamiento de ese centro de vinculación universidad-empresa.

Deseamos hacer un recuento de los aspectos más importantes de su visita, para lo cual empezaremos por brindar información base y poder así establecer el contexto.

La Universidad PU es una universidad pública localizada en West Lafayette, estado de Indiana, que inicia sus actividades en 1874. Los fondos para establecer la universidad, en 1869, provienen de una donación de $150 000,00 que proporciona Jhon Purdue; $50 000,00 que aporta el condado de Tippecanoe; y 100 acres (más de 40 ha) de tierra que aportan los residentes. Es de notar aquí la interesante relación “PPP” (public, private, partnership).

Se concibe el modelo de vinculación (ver imagen) teniendo a la Universidad de Purdue como la fuente de investigación; a partir de ella surgen entes como el Discovery Park (perteneciente a la Universidad), la Oficina de Comercialización de Tecnología y el Research Park (ambos parte de la Fundación para la Investigación de Purdue).

Estas organizaciones tienen como meta la comercialización de la tecnología y la reinversión en Purdue University. Es importante destacar que la Purdue Research Foundation es una organización sin fines de lucro, creada en 1930 por David Ross, ex-presidente de

la Universidad, junto a Josiak Lilly, hijo del fundador de Eli Lilly and Co. (LLY NYSE).

Ellos, junto al Secretario de Estado de Indiana y la Junta de Notables de la Universidad de Purdue, establecieron por así llamarlos, los Estatutos de la Fundación, donde destaca, de nuevo, la relación PPP. Es importante mencionar que la Fundación se enfoca en cuatro áreas: • Financiamiento de investigación (negocia y ejecuta contratos de investigación) • Comercialización de tecnología • Bienes raíces (residencias estudiantiles, parque de investigación, etc.)

• Mejoramiento de la economía del estado de Indiana El Discovery Park Como lo mencionó el Dr. Sors, el Discovery Park (DP) es el hub de PU para la investigación interdisciplinaria y aplicada, concebido como un lugar donde los investigadores de todas las disciplinas pueden trabajar juntos para definir nuevas áreas de investigación y resolver los grandes retos. Un aspecto fundamental es que el Discovery Park concentra los

recursos y esfuerzos para realizar la investigación aplicada en Purdue. Está formado por 10 centros de investigación y pertenece a la Vicepresidencia de Investigación.

Discovery Park se enfoca en un 100 por ciento en proyectos de ciencia y tecnología que generen beneficios a su entorno, en tanto que la propiedad intelectual, la comercialización y las iniciativas de start ups son competencia directa de la Fundación para la Investigación; de paso, una Fundación cuya concepción, constitución y operación es totalmente diferente a nuestra realidad.

Con base en su experiencia, y tomando en cuenta las diferencias entre universidades, Thomas Sors llamó la atención sobre aspectos tales como el enfoque en áreas estratégicas de investigación aplicada, que sería apropiado para una institución como el TEC. Esto le permitiría focalizar y priorizar el uso de los recursos con que cuenta, a fin de ser exitosos en determinados nichos de investigación.

Adicionalmente mencionó que se debe invertir en áreas en las que ya tenemos éxitos comprobados. Esto último sugiere la idea de generar una convocatoria para proyectos vinMAYO 2014 -

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VI Encuentro de Investigación y Extensión culados internacionalmente, donde grupos de investigación que ya están realizando investigación con entes de primer nivel, fortalezcan sus relaciones y estas experiencias exitosas logren permear a otros grupos del TEC y de la sociedad.

Reflexión Esta mirada al modelo de vinculación de la Universidad de Purdue, permite apreciar claramente el nivel de relación tan fuerte que existe entre la Universidad y su entorno, aspecto que es una de sus principales características. Podríamos decir que este ecosistema PPP (public, private, partnership) se da de una forma natural, tan arraigado en las mentes de sus miembros como ocurre con los formícidos, capaces de construir relaciones mutualistas, comensales, miméticas y, por supuesto, parasitarias.

Como ingeniero me pregunto cómo estos formícidos pueden interactuar de forma tan eficiente y exitosa para su supervivencia, evolución y conservación sin estatutos orgánicos, sin reglamentos. ¿Cuál es el gen que provoca este comportamiento? ¿Podremos algún día obtener este gen? ¿Por qué el ser humano necesita de políticas si se supone que es más evolucionado? ¿Podría alguien hacer una investigación que responda esas preguntas?

Porque a la fecha no estamos generando las medidas necesarias y efectivas para preservar y mejorar el ecosistema que se nos fue asignado y que es nuestra responsabilidad (Costa Rica).

¿Quién es Thomas G. Sors?

Thomas G. Sors es el jefe científico de Vinculación para el Centro de Biociencia Bindley, donde provee apoyo al Indiana Clinical and Translational Sciences Institute (CTSI) de la Universidad de Purdue. También es el Director Administrativo del Centro de Investigación Global e Intervención en Enfermedades Infecciosas (C-GRIID).

Obtuvo su Ph.D. en fisiología vegetal y biología molecular del Departamento de Horticultura de la Universidad de Purdue en 2008, con investigaciones que se centraron en dilucidar los mecanismos metabólicos de la tolerancia del selenio en las plantas. Posteriormente hizo un

post-doctorado en el Departamento de Bioquímica, donde llevó a cabo investigaciones relacionadas con la ingeniería de proteínas de biosíntesis de la lignina y precursores de enzimas para la mejora de la producción de biocombustibles a partir de plantas.

Ha sido certificado por el Centro de Filantropía de la Universidad de Indiana como líder ejecutivo sin fines de lucro y ha ganado premios como el Premio de Oro de la Asociación para la Excelencia en Comunicación. También obtuvo el primer lugar en Multimedia Interactiva de la National Science Foundation y fue premiado como joven científico por el Consejo de Información Biotecnológica.

(*) Rolvin Salas Quesada es ingeniero y tiene una maestría en administración de negocios de la Universidad de Costa Rica con énfasis en comercio y negocios internacionales. Trabaja como gestor de proyectos en la Vicerrectoría de Investigación y Extensión del TEC y es quien atiende a los grupos de investigación en BioIngeniería, e-Science y Plasma.

El Dr. Thomas G. Sors (derecha) estuvo presente durante la exposición de proyectos, donde conversó con varios investigadores, entre ellos el Dr. Olman Murillo, de la Escuela de Ingeniería Forestal del TEC.

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acionalidad y emociones: investigación en neuroeconomía

Guillermo Mateu* guillermo.mateu@escdijon.eu Agustín Molina** agustinmolina@uv.es Lucas Monzani*** lucas.monzani@uv.es Roger Muñoz-Navarro**** roger.munoz@uv.es

¿Qué entendemos por neuroeconomía?

En los últimos años hemos sido testigos del incremento exponencial de investigaciones relacionadas con la neurociencia. Gracias a las nuevas tecnologías somos capaces de comprender cómo funciona nuestro cerebro y a qué estímulos responde. En este sentido, sabemos que cualquier decisión que tomamos tiene un impacto en el órgano cerebral (Camerer 2007), y concretamente, la neuroeconomía basa su campo de estudio en un tipo específico de decisiones, las decisiones de carácter económico. Por tanto, entendemos la neuroeconomía como el estudio del impacto de las decisiones económicas en la actividad del cerebro (Camerer et al. 2005).

Los estímulos neuropsicológicos están presentes en nuestras decisiones económicas Imaginémonos, por ejemplo, que estamos a punto de realizar la compra de un nuevo apartamento; es una decisión importante y numerosas variables influyen en nuestra percepción. No obstante, la visión tradicional de la economía explica dicha decisión desde un punto de vista racional.

Todos somos consumidores informados y vamos a ser capaces de ordenar nuestras preferencias de compra en función de nuestra utilidad personal; es decir, que tomaremos la decisión en función de nuestras necesidades y características personales (p. e. si el apartamento cuenta con garaje, jardín, qué tipo de vecindario nos rodea, entre otros).

No obstante, sabemos que como seres humanos, nuestro comportamiento no solamente se limita al aspecto racional: los sentimientos y las emociones juegan un papel clave en nuestro comportamiento económico (Rick & Loewenstein, 2008). Los estímulos que recibimos cuando visitamos un apartamento, o el trato que podamos tener con el agente inmobiliario, determinará nuestra decisión más de lo que podemos llegar a pensar.

Algo sucede en nuestro cerebro en este tipo de circunstancias y la neuroeconomía tiene la llave para encontrar las posibles respuestas.

Neuro-finanzas El ejemplo de la compra del apartamento puede ser importante para el individuo; pero imaginemos la importancia que pueden tener las decisiones económicas tomadas por los agentes financieros presentes en el parquet de la bolsa, o los representantes de un estado o nación. El rol que juegan las emociones en los sistemas financieros han sido la consecuencia de la reciente crisis financiera en la mayoría de países occidentales, dando forma a procesos especulativos y de creación de burbujas financieras en distintos mercados (Ricciardi & Simon 2000, Tseng 2006). Es necesario abordar el estudio de la neuroeconomía para comprender mejor por

qué suceden ciertos fenómenos económicos y cuáles son sus determinantes neuropsicológicos.

En este sentido, muchos recursos y esfuerzo se han invertido en averiguar qué variables provocan las fluctuaciones en los mercados financieros. Cómo controlar dichas fluctuaciones ha sido uno de los objetivos principales de la investigación en finanzas anticipando y evitando la creación de burbujas financieras. La respuesta al comportamiento de los agentes financieros ante una burbuja financiera la encontramos en la psicología y la neuro-psicología.

La psicología aplicada a los mercados financieros: factores sociales y diferencias individuales como predictores de las fluctuaciones de los mercados Desde su inicio, la psicología de los mercados financieros ha abordado la naturaleza social de las expectativas que sustentan burbujas financieras (Andreassen, 1987), identificado al “market noise”, o ruido del mercado como un factor que juega un papel central en la formación y consolidación de las burbujas financieras. Este concepto hace referencia a toda aquella información que distorsiona las señales objetivas que da el mercado sobre el valor futuro de un determinado bien. AunMAYO 2014 -

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que uno podría pensar que dicho ruido se debe a cuestiones de análisis técnico, como posibles “errores de medida” en los indicadores de aceleración y oscilación de tendencias de mercado (Menkhoff & Taylor, 2007), el market noise es de naturaleza claramente social y, por ende, escapa a los cánones de la racionalidad económica (Baker & Wurgler, 2007).

En otras palabras, el ruido de mercado es una construcción social (Baker, 1984), entendida como una creencia colectiva sobre un determinado tema, cuya “veracidad” se consolida a medida que un mayor número de personas lo aceptan. Si bien en el peor de los casos dicho ruido puede tener una dirección y un objetivo a priori (como ocurre con el insider trading), en el mejor de los casos es un fenómeno difuso y caótico que se expande exponencialmente y es virtualmente imposible de controlar luego que dicha construcción obtiene cierta masa crítica, ya que se adopta como un axioma y su veracidad deja de ser cuestionada.

Su origen, en la mayoría de los casos, reside en los circuitos informales de la elite de los diferentes centros financieros (p. e. reuniones after-hour de operadores) y su medio de difusión por excelencia son las nuevas tecnologías de información (p. e. redes sociales, mensajería instantánea), que permiten la mencionada expansión exponencial, no ya al público general sino a un gran número de agentes claves, cuyas decisiones en apariencia “informadas y racionales” terminan afectando las tendencias del mercado. Como el lector se imaginará, sus principales efectos sobre el mercado financiero son altamente nocivos, ya que al generar “falsos positivos” de compra o venta, estimulan la sobrerreacción de los operadores a través de salidas inadecuadas y a destiempo que generan ineficiencias de mercado (ya sea a través de toma de ganancias o recorte de pérdidas; Bondt & Thaler, 1987, 1985).

A nivel personal, la psicología de las diferencias individuales ha contribuido a clarificar si las diferencias que existen entre inversores exitosos y quienes no lo son se adquieren o son innatas. Por un lado, la investigación en inteligencia emocional nos informa sobre las competencias emocionales, entendidas como el conjunto de conocimientos, destrezas y habilidades que permiten identificar, 20 Investiga TEC

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entender y regular las propias emociones de manera consciente, para regresar a estados emocionales positivos luego de un estímulo perturbador del entorno (Mayer, Roberts, & Barsade, 2008).

Por otro lado, gracias a la psicología de la personalidad sabemos que en un nivel de consciencia inferior, los individuos cuentan con cinco rasgos innatos (McCrae & Costa Jr., 2003). Uno de ellos es la estabilidad emocional, entendida como una tendencia natural a confiar en uno mismo y tanto en las propias decisiones como en la calidad del propio trabajo (Judge & Bono, 2001).

En línea con lo anterior, el ruido de mercado también tiene un efecto sobre el microinversor como individuo, pero este efecto se verá atenuado por sus diferencias individuales, tanto en su nivel de estabilidad como de competencia emocional. Quienes posean altos niveles de competencias emocionales y estabilidad emocional, automáticamente reaccionarán de manera calmada y racional ante una corrida de precios causada por un “falso positivo”, probablemente manteniendo sus posiciones incluso cuando las señales del mercado indiquen lo contrario en el corto plazo, aumentando así el retorno de su inversión. Por otro lado, para quienes no posean dicha tendencia innata, a través de entrenar sus competencias emocionales, los operadores pueden aprender a identificar y regular activamente sus estados emocionales negativos (p. e. la ansiedad) para compensar así bajos niveles de estabilidad emocional en caso de que los tengan, y lograr también evitar la trampa del “falso positivo”, lo que les permitirá mayores niveles de retorno y éxito en sus inversiones (Van der Zee, Thijs, & Schakel, 2002).

Cómo funciona nuestro cerebro al tomar decisiones Tanto las competencias emocionales como la estabilidad emocional permiten una regulación en mayor o menor medida consciente de las propias emociones al tomar decisiones, como la de mantener la calma ante un corrida del mercado. Quizás el lector se pregunte: ¿Qué ocurre en nuestro cerebro cuando tomamos dichas decisiones?

El famoso caso de Phineas Cage, publicado en la revista Science por Hana y Antonio Damasio (Damasio, H., 1994) se considera como un hito dentro de la neurociencia. A

partir del estudio de este caso se ha aceptado la idea de que ciertas zonas neurales son determinantes en la toma de decisiones, en la cognición social y en la adaptabilidad al medio.

En el año 1848, Phineas Cage sufrió un dramático accidente cuando trabajaba en la construcción de vías ferroviarias en el estado de Nueva Inglaterra. Antes fue un hombre corriente, inteligente y bien adaptado socialmente. Posteriormente su personalidad cambió radicalmente. Se convirtió en un ser que se comportaba de una forma irreverente, presentando conductas infantiles o exposiciones con gran carga sexual que ofendían a su círculo social. Lo más sorprendente era la dificultad de explicación de su nuevo comportamiento desadaptado, ya que su inteligencia estaba preservada a pesar de su tremendo accidente. Lo que estaba claro era que Cage ya no era más el Cage de antes.

Años más tarde se han correlacionado las áreas afectadas en el cerebro de Phineas Cage con aquellas funciones cognitivas relacionadas con la planificación, la ejecución, la personalidad, la toma de decisiones y todo aquello que habíamos entendido por racionalidad.

Antonio Damasio publicó en su libro El error de Descartes (Damasio A., 2008), que la idea reflejada por este gran filósofo francés, de que el ser humano alcanzaría el mayor nivel intelectual en cuanto fuera capaz de suprimir sus emociones lo más posible era, más que un mito, un gran error.

Las zonas que se encontraban dañadas en este paciente y muchos otros que presentan este tipo de conductas en las consultas neuropsicológicas, son aquellas que conectan el cerebro límbico, donde residen las emo-

ciones, y el córtex pre-frontal, donde reside la racionalidad. Lo que se ha mostrado en decenas de investigaciones es que cuando estas zonas o sus circuitos subyacentes están dañados, no se pueden tomar decisiones óptimas (Bechara et al. 2003, Shiv et al. 2005).

Desde entonces, a nadie se le ocurre pensar que las emociones no juegan un papel vital en nuestra vida, sobre todo cuando se trata de tomar decisiones o de regular nuestra conducta a las demandas del ambiente.

En el cerebro límbico hay una zona neural clave para nuestras respuestas emocionales a estímulos de miedo: la amígdala (Davis, M., 1992). Esta zona neural es como una “almendra” situada en los lóbulos temporales de los dos hemisferios y emerge sus conexiones con amplias zonas del neocórtex, como la región orbitofrontal o ventromedial del córtex prefrontal, la zona anterior del córtex cingulado, la corteza de la ínsula y otros núcleos subcorticales como el tálamo, los ganglios basales o el hipotálamo. Cualquier daño en estas zonas, o en los circuitos que las interconectan, comporta un déficit en la toma de decisiones de carácter social.

Estas zonas también regulan diferentes tipos de empatía y en el caso de sufrir daño neural se observan conductas o decisiones con ausencia de esta capacidad tan importante para el reconocimiento de las emociones y pensamientos de los que nos rodean (Preston et al., 2007, Immordino-Yang et al., 2009).

Estas investigaciones han desembocado en la conocida hipótesis del marcador somático, donde se evidencia la necesidad de un flujo armónico entre las emociones para poder tomar decisiones adaptativas, ya sean conductuales, sociales o también económicas (Bechara et al., 2002, Bechara & Damasio, 2005). Es en este último campo donde se ha podido observar que sujetos con daños neurales en las zonas y circuitos previamente mencionados toman decisiones económicas con resultados que han hecho cuestionar el concepto de racionalidad económica.

Shiv et. al (2005) observó en un trabajo conjunto con Antonio Damasio que algunos pacientes eran capaces de obtener mayores beneficios económicos que sujetos normales o con diferentes daños neurales. Parece ser que la ausencia de miedo permitía seguir realizando inversiones con sus posteriores ganancias. Este estudio ha llegado a plantear la

posibilidad de cierto perfil de personalidad y neuropsicológico en actores económicos como los agentes de bolsa. Las emociones, por tanto, tienen un papel central en la toma de decisiones económicas y conocer con mayor profundidad la funcionalidad neuronal en este tipo de decisiones podría ser decisivo para explicar por qué se toman riesgos excesivos en transacciones económicas, la creación de burbujas económicas o las propias crisis.

Algunas investigaciones en neuroeconomía La neuroeconomía es un campo que fusiona las técnicas de investigación neurocientíficas con juegos del campo de la economía del comportamiento. El “Ultimatum Game” es un juego experimental de economía para estudiar experimentalmente las decisiones económicas (Guth, Schmittberger, & Schwarze, 1982). En este juego dos personas interactúan una única vez y de forma anónima. Al participante “A” se le otorga una suma de dinero (p. e. 10 dólares) y se le propone que reparta esta suma con el participante “B”. Si el participante “B”, quien conoce la suma de dinero que tiene el otro participante para repartir, acepta la propuesta del participante “A”, ambos podrán conservar el dinero resul-

tante. Si el participante “B” no acepta la propuesta, ningún participante ganaría nada.

Ahora bien, lo interesante es que desde una perspectiva racional del ser humano, el participante “B” debería aceptar cualquier suma de dinero que se le hiciera. No obstante, las ofertas que reciben los participantes “B” por un valor de 2 dólares o menos son generalmente rechazadas en la mayoría de países desarrollados (Camerer, 2003). ¿Por qué los participantes que reciben sumas de dinero pequeñas las rechazan? Algunos estudios del campo de la neuroeconomía han mostrado que no es necesario sufrir daños neurales para tomar diferentes decisiones, sino que también juegan un papel importante el nivel de hormonas y los receptores localizados en las zonas neurales del marcador somático o la toma de decisiones. Dicho esto, a partir de la utilización de técnicas de investigación complejas, desde la neuroeconomía se ha observado que los participantes que rechazan sumas pequeñas de dinero presentan altos niveles de activación cerebral en la ínsula, una zona que está relacionada con la sensación de disgusto (Gallese, Geyser, & Rizzolatti, 2004).

Metha & Beer (2010) observaron que sujetos con altos niveles de testosterona rechazaban estas pequeñas cantidades de dinero y lo coMAYO 2014 -

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rrelacionaban con una alta activación en la ínsula, sugiriendo que estas conductas se refieren a cuestiones de defensa del status. Tal como se ha sugerido, estas observaciones se deben a que el ser humano se ha desarrollado como un ser social. Desde esta postura, si bien rechazar dinero implica una pérdida de recursos, esta respuesta permite castigar a quien intenta abusar de su poder y, además, evita que la persona que recibe una suma pequeña de dinero se genere la reputación de ser explotable.

Al igual que se ha mostrado que sujetos con altos niveles de testosterona son menos generosos o menos propensos a la confianza (Zak et al., 2009), otra pregunta a la que ha dado lugar este tipo de experimentos es: ¿Por qué una persona ofrecería una suma de dinero muy grande?

Tal como el disgusto representa la razón para rechazar sumas de dinero pequeñas, la empatía parecería ser el mecanismo que explica por qué las personas son generosas.

La empatía tiene que ver con la capacidad de ponerse emocionalmente en el lugar de otro. Por tanto, es esperable que un participante del Ultimatum Game que es empático

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ofrezca sumas de dinero mayores que otro que no lo es.

Para poner a prueba este argumento, desde la neuroeconomía se han diseñado técnicas experimentales para manipular los niveles de empatía de las personas. Un ejemplo de esta manipulación se realiza a partir del control de los niveles de oxitocina de las personas – una hormona conocida como la hormona del amor- y que se relaciona con los niveles de confianza y empatía que presentan las personas. Gracias a esta técnica, desde la neuroeconomía se ha observado que las personas que reciben una infusión de oxitocina ofrecen sumas de dinero 80% superiores que quienes no han recibido dicha infusión (Kosfeld, Heinrichs, Zak, Fischbacher, Fehr, 2005).

La neuroeconomía posibilita, a partir de la utilización de diseños sencillos de investigación, tal como el Ultimatum Game, continuar expandiendo los mecanismos a partir de los cuales los seres humanos tomamos decisiones. Tal como se observa en los ejemplos anteriores, esta reciente disciplina busca comprender aspectos del comportamiento

humano que no pueden ser explicados a partir de su consideración como un actor meramente racional.

Investigaciones en el TEC El instituto Tecnológico de Costa Rica, junto a otras universidades europeas, ha empezado a desarrollar un proyecto de colaboración para el futuro desarrollo de experimentos de neuroeconomía y neuromarketing.

La principal motivación del grupo de investigación es el desarrollo y análisis del comportamiento del consumidor, aplicando técnicas de neurociencia y medidas fisiológicas. Concretamente, dichas técnicas nos permiten comprender mejor cómo funciona nuestro cerebro y que tipo de estímulos recibimos y emitimos cuando tomamos una decisión económica.

Pensemos, por ejemplo en los avances desarrollados en la venta de productos conociendo los estímulos a los que nuestro cuerpo reacciona aumentado la impulsividad y, por tanto aumentando el deseo de compra. No es casualidad encontrarnos con ciertos colores en las cadenas de alimentación que influ-

yen significativamente en nuestro apetito, o la música que escuchamos cuando elegimos una prenda de ropa. El mundo del marketing se ha nutrido desde hace muchos años de este tipo de conocimiento, que pasa desde lo intuitivo hasta lo científico. Numerosos trabajos se han publicado ya en el campo del neuromarketing aplicado; no obstante, quedan puertas abiertas que debemos explorar.

Bibliografía Andreassen, P. B. (1987). On the social psychology of the stock market: Aggregate attributional effects and the regressiveness of prediction.

Journal of Personality and Social Psychology, 53(3), 490–496. doi:10.1037/00223514.53.3.490 Baker, M., & Wurgler, J. (2007). Investor sentiment in the stock market.

Baker, W. E. (1984). The Social Structure of a National Securities Market. American Journal of Sociology, 89(4), 775–811.

Bechara, A., & Damasio, A. R. (2005). The somatic marker hypothesis: A neural theory of economic decision. Games and economic behavior, 52(2), 336-372.

Bechara, A., Damasio, H., & Damasio, A. R. (2000). Emotion, decision making and the orbitofrontal cortex. Cerebral cortex, 10(3), 295-307.

Bechara, A., Damasio, H., & Damasio, A. R. (2003). Role of the Amygdala in Decision‐ Making. Annals of the New York Academy of Sciences, 985(1), 356-369.

Bechara, A., Tranel, D., & Damasio, A. R. (2002). The somatic marker hypothesis and decision-making. Handbook of neuropsychology, 7, 117-144.

Bondt, W. De, & Thaler, R. (1987). Further evidence on investor overreaction and stock market seasonality. Journal of Finance, 557581.

Bondt, W., & Thaler, R. (1985). Does the stock market overreact? The Journal of Finance, 28–30.

Camerer C. (2007). Neuroeconomics: using neuroscience to make economic predictions.

The Economic Journal, 117.

Camerer C., Loewenstein G. and Prelec D. (2005). “Neuroeconomics: How Neuroscience Can Inform Economics.” Journal of Economic Literature, 43(1), pp. 9 – 64.

Camerer, C. (2003). Behavioral game theory: Experiments in strategic interaction. Prince-

ton: University Press.

Damasio, A. (2008). Descartes’ error: Emotion, reason and the human brain. Random House.

Damasio, H., Grabowski, T., Frank, R., Galaburda, A. M., & Damasio, A. R. (1994). The return of Phineas Gage: clues about the brain from the skull of a famous patient. Science, 264(5162), 1102-1105.

Davis, M. (1992). The role of the amygdala in fear and anxiety. Annual review of neuroscience, 15(1), 353-375.

Gallese, V., Keysers, C., & Rizzolatti, G. (2004). A unifying view of the basis of social cognition. Trends in cognitive sciences, 8(9), 396-403.

Guth, W., Schmittberger, R., & Schwarze, B. (1982). An experimental analysis of ultimatum bargaining. Journal of Economic Behavior and Organization, 3, 367-388.

Immordino-Yang, M. H., McColl, A., Damasio, H., & Damasio, A. (2009). Neural correlates of admiration and compassion. Proceedings of the National Academy of Sciences, 106(19), 8021-8026.

Judge, T. A., & Bono, J. E. (2001). Relationship of core self-evaluations traits—self-esteem, generalized self-efficacy, locus of control, and emotional stability—with job satisfaction and job performance: A meta-analysis. Journal of Applied Psychology, 86(1), 80–92. doi:10.1037/0021-9010.86.1.80 Kosfeld, M., Heinrichs., M, Zak, P. J., Fischbacher, U., & Fehr, E. (2005) Oxytocin increases trust in humans. Nature 435(2), 673–676 Mayer, J. D., Roberts, R. D., & Barsade, S. G. (2008). Human abilities: emotional intelligence. Annual Review of Psychology, 59, 507–36. doi:10.1146/annurev. psych.59.103006.093646 McCrae, R. R., & Costa Jr., P. T. (2003). Personality in Adulthood: A Five-Factor Theory Perspective (2nd ed.). New York, New York: Guilford Publications.

Mehta, P. H., & Beer, J. (2010). Neural mechanisms of the testosterone–aggression relation: The role of orbitofrontal cortex. Journal of Cognitive Neuroscience, 22(10), 23572368.

Menkhoff, L., & Taylor, M. P. (2007). The Obstinate Passion of Foreign Exchange Professionals: Technical Analysis. Journal of Economic Literature, 45(4), 936–972.

Preston, S. D., Bechara, A., Damasio, H.,

Grabowski, T. J., Stansfield, R. B., Mehta, S., & Damasio, A. R. (2007). The neural substrates of cognitive empathy. Social Neuroscience, 2(3-4), 254-275.

Ricciardi, V., & Simon, H. (2000). What is behavioral finance? Business, Education & Technology Journal, 2(2), 1-9.

Rick, S., & Loewenstein, G. (2008). The role of emotion in economic behavior. Handbook of emotions, 138-156.

Shiv, B., Loewenstein, G., Bechara, A., Damasio, H., & Damasio, A. R. (2005). Investment behavior and the negative side of emotion.

Psychological science, 16(6), 435-439.

Tseng, K. C. (2006). Behavioral finance, bounded rationality, neuro-finance, and traditional finance. Investment Management and Financial Innovations, 3(4), 7-18.

Van der Zee, K., Thijs, M., & Schakel, L. (2002). The relationship of emotional intelligence with academic intelligence and the Big Five. European Journal of Personality, 16(2), 103–125. doi:10.1002/per.434 Zak, P. J., Kurzban, R., Ahmadi, S., Swerdloff, R. S., Park, J., Efremidze, L., & Matzner, W. (2009). Testosterone administration decreases generosity in the ultimatum game. PLoS One, 4(12), e8330. (*) *Guillermo Mateu (Ph.D.) LESSAC (Laboratory for Experimentation in Social Sciences and Behavioral Analysis). Finance Department. Burgundy School of Business.

Dijon, France. ** Agustín Molina, MD (Estudiante Ph.D.) IDOCAL. Research Institute of Human Resources Psychology, Organizational Development and Quality of Working Life. Department of Work, Organizational and Personal Psychology.

Faculty of Psychology. University of Valencia.

Valencia, Spain. *** Lucas Monzani (Ph.D.) IDOCAL. The Research Institute of Human Resources Psychology, Organizational Development and Quality of Working Life. Department of Work, Organizational and Personal Psychology. Faculty of Psychology. University of Valencia. Valencia, Spain. **** Roger Muñoz-Navarro MD (Estudiante Ph.D.) PETRA Department. Department de Personality, Assessment & Psychological Treatments.

Faculty of Psychology. University of Valencia.

Valencia, Spain.

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General Chairs Carlos M. Travieso-González, Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, España Melvin Ramirez-Bogantes, Jorge Arroyo-Hernández Universidad Nacional de Costa Rica Program Chairs Pablo Prendas, Geovanni Figueroa Instituto Tecnológico de Costa Rica Technical Program Committe Lei Zhang, Polytechnic University of Hong-Kong Jianguo Zhang, University of Dundee, United Kingdom Zdenek Smekal, University of Technology Brno, Czech Republic Pedro Gómez-Vilda, Polytechnic University of Madrid, Spain Paul Miller, Queens University of Belfast, UK Germán Castellanos, National University of Colombia, Colombia Thomas Drugman, University of Mons, Belgium Max Little, Massachusetts Institute of Technology, United States Carlos M. Travieso-González, University of Las Palmas de Gran Canaria, Spain Juan Pablo Wachs, Purdue University, United States Paulo Leitao, Polytechnic Institute of Bragança, Portugal Karmele López-de-Ipiña, University of the Basque Country, Spain Janos Fodor, Öbuda University, Hungary Javier Jo, Texas A&M University, USA Morgado Dias, University of Madeira, Portugal Marco Mora-Cofre, Universidad Católica de Maule, Chile Raimund Bürger, University of Concepción, Chile Sattar Bader Sadkhan, University of Babylon, Iraq Francisco Vargas-Bonilla, Universidad de Antioquia, Colombia Gianni Sacchi, Istituto di Matematica Applicata e Tecnologie Informatiche, C.N.R., Pavia, Italy Sergio Rovida, Istituto di Matematica Applicata e Tecnologie Informatiche , C.N.R., Pavia, Italy M.K. Dutta, Amity University, India.

IWOBI 2014 It will be held in Liberia, Costa Rica July 16-18, 2014 Important Dates Full Paper Submission: April 1, 2014 Notifications: May 6, 2014 Final Paper Submission: May 16, 2014 Work Conference dates: July 16-18, 2014 www.iwobi.una.ac.cr iwobi@una.cr Topics included but not limited to Applications of Pattern Recognition Artificial Intelligence Techniques Bioinformatics Video analysis Natural sounds Sensor Networks Biomathematics Biostatistics Biocomputing Clustering Data Mining Fuzzy and Hybrid Techniques Image Coding, Processing and Analysis Neural Networks Signal Processing and Analysis

Organizing Committee Instituto Tecnológico de Costa Rica Pablo Prendas, Geovanni Figueroa Universidad Nacional de Costa Rica Óscar Salas-Huertas, Filánder Sequiera-Chavarría, Ronny Gamboa-Araya Universidad de Costa Rica Juan Luis Crespo-Mariño, José Luis Vásquez, Álvaro de la Ossa, Francisco Siles-Canales, Juan Carlos Briceño-Lobo, José Manuel Luna-Angulo Universidad de Las Palmas de Gran Canaria Jesús B. Alonso-Hernández, Jose M. Canino-Rodríguez, Santiago Pérez-Suárez Publicaciones TEC • 11/2013

Universidad de Costa Rica