Revista Investiga.Tec 25

Enero del 2016

Año 9. No. 25. ISSN 1659-3383

-PROFESORES TEC-

Extensión cobra protagonismo (página 2)

Apuntes perplejos La fuerza de lo frágil (página 5)

Mosquitos genéticamente modificados para combatir el dengue (página 3)

Biotecnología para todos (página 8)

Desarrollan modelos de impulsor para dispositivos de asistencia cardiaca (DAC) (página 5)

Efectuaron primer mini simposio de mecánica de materiales (página 10) TEC fortalecerá actividad de extensión (página 11)

Proyecto busca aumentar la permanencia estudiantil en colegios nocturnos de Costa Rica (página 15) Internet de las cosas y microalgas: ¿qué tienen en común? (página 18) Estudiantes del Doctorado en Ingeniería expusieron proyectos de investigación (página 21)

Investiga.TEC es una

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

Editora: Marcela Guzmán O.

E

xtensión cobra protagonismo

Marcela Guzmán O. maguzman@itcr.ac.cr La revista divulgativa de la investigación y la extensión del Instituto Tecnológico de Costa Rica, Investiga.TEC, llega en este 2016 a sus nueve años de existencia, con el objetivo de brindar a sus lectores temas de interés en estos campos, igual que ha querido hacerlo en los 24 números anteriores.

Comité Editorial: Dagoberto Arias A. Alexander Berrocal J. Marcela Guzmán O. Silvia Hidalgo S. Ileana Ma. Moreira G.

En la presente edición les traemos un artículo sobre el interés que tiene esta institución de revitalizar y re-enfocar las actividades de extensión que se han llevado a cabo a lo largo de los 45 años de existencia del TEC, pero que a partir de ahora cobrarán protagonismo como uno de los tres pilares de la actividad académica.

Teléfonos: (506) 2550-2315 ó (506) 2550-2151

Un nuevo programa de extensión dentro de la Vicerrectoría de Investigación y Extensión, permitirá contar con más recursos y una mejor estructura administrativa para llevar conocimiento a comunidades que lo

Correo electrónico: vie-tec@itcr.ac.cr

requieren, en una actividad recíproca de “dar y recibir”.

El Doctorado Académico en Ingeniería, que imparte el TEC conjuntamente con la Universidad de Costa Rica desde hace poco tiempo, organizó una actividad académica en la cual los estudiantes expusieron públicamente sus proyectos de investigación. Para quienes tengan interés, en las páginas finales de la revista se reseñan cada uno de esos proyectos.

En otro artículo damos cuenta de la aplicación del Internet de las cosas, tema que habíamos abordado en nuestra edición anterior, a un aspecto concreto de investigación, en este caso la producción de microalgas para la generación de biocombustibles.

Estos y los otros artículos que les ofrecemos pretenden, al mismo tiempo, despertar el interés de los lectores y dar cuentas de lo que hace en investigación y extensión el Instituto Tecnológico de Costa Rica, institución que se financia con fondos públicos.

También invitamos a nuestros lectores a que nos sigan en la página de Facebook, Portal Investiga.TEC, y en Internet, en revistas. tec.ac.cr/investigacion.

Apartado postal 159-7050, Cartago, Costa Rica Diseño gráfico: María José Montero V. Xinia Varela S.

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

2

Investiga TEC - ENERO 2016

La fotografía de la portada de la presente edición ilustra el artículo Internet de las cosas y microalgas: ¿qué tienen en común?, que publicamos en la página 18. En ella se muestra el tanque de cultivo de microalgas del Laboratorio de Bioenergía del Centro de Investigación en Biotecnología del TEC.

M

osquitos genéticamente modificados para combatir el dengue

Geovanni Garro Monge * ggarro@itcr.ac.cr Laura Méndez Muñoz ** El dengue es la enfermedad transmitida por vector de más rápida propagación. En los últimos 50 años, con la creciente expansión geográfica hacia nuevos países y de áreas urbanas a áreas rurales8 su incidencia ha aumentado 30 veces. Se estiman alrededor de 50 millones de infecciones de dengue anualmente15. Los mosquitos viven generalmente cerca de asentamientos humanos y prefieren a los humanos como principal huésped para transmitir la enfermedad.

Aproximadamente 2,5 mil millones de personas viven en países endémicos de dengue8 y Costa Rica es uno de estos. A partir de 1993 la enfermedad se tornó endémica en el país, para resurgir epidémicamente cada vez que aumenta la población del mosquito vector, lo que usualmente ocurre durante la estación lluviosa10.

Esta enfermedad ha traído graves problemas a la población y ha estado afectando al país económicamente. Por ejemplo, la Caja Costarricense de Seguro Social (CCSS) ha invertido más de 5 mil millones de colones en la atención de pacientes con dengue7. En el 2013 se registraron más de 50 000 enfermos 6 y, según la CCSS, ha habido 300% más casos de dengue que en el 20125.

Actualmente no existe un tratamiento específico ni vacuna contra el dengue. La única manera de controlar la enfermedad es controlando la población del vector que la propaga: el Aedes aegypti 15.

La falta de éxito para controlar al mosquito con insecticidas químicos se debe a la gran capacidad reproductiva y su flexibilidad genómica. Estas características generan que el mosquito pueda evolucionar y generar resistencia a los insecticidas, además de poder adaptarse a vivir en un ambiente modificado por los humanos. Esto ha llevado a un serio problema de salud en la población4.

Figura 1. Esquema del mecanismo genético de producción de mosquito transgénico.

Fuente: Yolanda Clemente (El País).

Gen letal dominante Sin embargo, existe otra opción la cual consiste en la liberación de insectos portadores de un gen letal dominante; los insectos no son, en sentido estricto, estériles. Este sistema requiere que una cepa del organismo objetivo lleve un gen condicional, dominante, letal y específico del sexo, en donde la condición permisiva puede ser creada en un laboratorio o fábrica, pero nunca se podría encontrar en la población silvestre16.

El gen letal es pasado por la descendencia de los mosquitos modificados y así, cuando estos son liberados en un ambiente silvestre y se aparean con las hembras locales, su descendencia portará dicho gen. La descendencia resultante morirá antes de alcanzar la adultez y esto generará una reducción en la población del mosquito11.

Esta tecnología es segura debido a que solo la hembra Aedes aegypti propaga el dengue, debido a que los machos y las larvas son incapaces de picar a cualquier ser humano y como toda la descendencia muere, no hay

posibilidad de que alguna hembra con el gen pique a una persona 2.

La aplicación de estas técnicas ha traído una gran cantidad de ventajas para combatir el dengue, debido a que permite un control de las colonias del mosquito, un bajo costo de producción y una alta tasa de eficiencia 4.

Brasil Brasil está particularmente afectado por el dengue. Desde mediados de la década de 1970 el dengue ha crecido a un ritmo alarmante, con un número récord de casos notificados en 2010. El dengue es una prioridad clave para el Ministerio de Salud de Brasil, que ha puesto en marcha un programa nacional para el control del dengue3.

Solo en el 2002, durante la epidemia del dengue, se reportaron alrededor de 800 mil casos de personas infectadas con dengue, de las cuales aproximadamente 60 000 debieron ser hospitalizadas y, de estas, 2 714 personas fueron diagnosticadas con dengue hemorrágico1.

ENERO 2016 -

Investiga TEC 3

En Brasil se han realizado pruebas de los mosquitos modificados y se ha demostrado una reducción del 80% de la población de mosquitos en Itaberaba, parte de la ciudad de Juazeiro, Brasil. También se observó una reducción del 96% de la población de mosquitos silvestres en Mandacarú después de solo seis meses. Se mantuvo este nivel de supresión durante siete meses con liberaciones continuadas, a niveles reducidos, para evitar la re-infestación. Casi 3 000 personas fueron protegidas contra el TECmosquito del dengue -PROFESORES durante este período3.

Malasia Durante el período 2002-2007, el costo económico del dengue en Malasia ha rondado un rango de US$ 88 millones a US$ 215 millones, que son aproximadamente US$ 133 millones anualmente. Esta suma de dinero abarca el equivalente a entre 3% y 7% del gasto del gobierno en atención para la salud 9.

En un área inhabitada de Pahang, Malasia, se liberaron mosquitos adultos modificados con este gen letal. El estudio fue diseñado para conocer el efecto de la inserción del gen al ADN del mosquito. Como requerimiento para que se pudiesen llevar a cabo estas pruebas, el experimento debió ser aprobado por el Comité Asesor de Modificación Genética (GMAC, por sus siglas en inglés), el cual concluyó que el estudio no afectaría la diversidad biológica de humanos, animales o plantas. El estudio gozó de la aprobación de las autoridades del gobierno local y de las autoridades del estado de Pahang. Además, se llevaron a cabo reuniones organizadas por el Consejo Municipal de Bentong y la Asociación China de Bentong en Malasia (Bentong Malaysian Chinese Association), que tuvieron una gran aceptación por parte de la comunidad local y en las que se educó a la población. Las pruebas realizadas concluyeron que la liberación de los Aedes aegypti modificados fue segura.

Además, demostró que la cepa de mosquitos machos modificados presenta una esperanza de vida similar a los machos silvestres12.

Gran Cayman Las islas de Gran Cayman pertenecen a Reino Unido y están ubicadas en altamar entre Cuba y las costas de Honduras. El proyecto del uso del mosquito A. aegypti con el gen OX513A en la isla más grande de Gran Ca4

Investiga TEC - ENERO 2016

yman inició en 2009. En ese mismo año se realizó la liberación de 3,3 millones de mosquitos modificados en un área de 16 hectáreas, en 80 liberaciones14.

La segunda parte inició en el 2010. Ese año se dio una liberación de 3,3 millones de mosquitos machos transgénicos en un área total de 55 hectáreas. Esta segunda liberación tomó un tiempo total de 23 semanas. La liberación de mosquitos transgénicos estériles debería tener grandes repercusiones sobre la población de machos nativos temporalmente: el aumento de machos en las zonas de liberaciones; una reproducción de hembramacho transgénico; y el decaimiento de los machos silvestres de la zona. La población de mosquitos -OX513A y nativos- fue monitoreado con trampas para mosquitos adultos y larvas, y las trampas también se usaron para monitorear el número de mosquitos OX513A en las áreas de liberación. Las larvas se recolectaron y se buscaron las que estaban marcadas con genes fluorescentes, para estudiar la población de larvas descendientes de machos transgénicos y silvestres.

Los resultados mostraron que después de la liberación completa de los 3,3 millones de mosquitos transgénicos, la población de los mosquitos silvestres se redujo un 80%, 11 semanas después de la liberación y el porcentaje se mantuvo durante siete semanas14.

Bibliografía 1. Bosco Siqueira J, Turchi Martelli C, Coelho G, Rocha Simplício A, Hatch D. Dengue and Dengue Hemorrhagic Fever, Brazil, 1981– 2002. 2005; Emergency Infection Diseases.

11(1): 48-53.

2. Brazil evaluates RIDL® for dengue. Oxitec.

Disponible en: http://www.oxitec.com/may2011-newsletter/. Consultado 2 septiembre del 2013.

3. Brazil trials achieve 96% suppression of the dengue mosquito. Oxitec. Disponible en: http://www.oxitec.com/oxitec-newsletter-june-2013/. Consultado el 12 de setiembre del 2014.

4. Bruno A, Castro A, Natal D, Toledo M, Control of vector populations using genetically modified mosquitoes. 2009; Rev. Saúde Pública 43(5), 869-874.

5. Casos de dengue aumentaron en 300% en comparación con el 2012. Teletica. Disponible en: http://www.teletica.com/Noticias/6833Casos-de-dengue-aumentaron-en-300-en-

comparacion-con-el-2012.note.aspx. Consultado 21 de abril de 2014.

6. Casos de dengue aumentan en la región Brunca. Rodríguez I, La Nación. Disponible en: http://www.nacion.com/nacional/ salud-publica/Dengue-Ministerio_de_SaludRegion_Brunca-enfermedades_infecciosas_0_1393860707.html. Consultado 21 de abril del 2014.

7. CCSS ha invertido más de 5 mil millones de colones en atención por dengue. Teletica. Disponible en: http://www.teletica.com/ Noticias/22244-CCSS-ha-invertido-mas-de5-mil-millones-de-colones-en-atencion-pordengue.note.aspx. Consultado 21 de abril del 2014.

8. Dengue: Guías para diagnóstico, tratamiento, prevención y control. Boletín de la Organización Mundial de la Salud, 2009. 152p.

9. Han Lim L, Vasanb S, Birgelenc L, Murtolae T, Gongc H, Fieldd R et al. Immediate cost of dengue to Malaysia and Thailand: An estimate. Dengue Bulletin 2010; 34: 65-76.

10. Hernández F, García JD. Aedes, dengue y la posibilidad de un enfoque diferente de lucha.

2000; Revista Costarricense de Salud Pública 9: 1409-1429.

11. How it works. Dengue. Oxitec. Disponible en: http://www.oxitec.com/health/how-itworks/. Consultado 31 de agosto del 2013.

12. Lacroix R, McKemey AR, Raduan N, Kwee Wee L, Hong Ming W, Guat Ney T et al.

Open Field Release of Genetically Engineered Sterile Male Aedes aegypti in Malaysia. 2012; PLOS ONE 7(8): 1-9.

13.

Mosquitos transgénicos contra el dengue. El País: Disponible en: http:// elpais.com/elpais/2014/04/27/media/1398625867_873972.html. Consultado el 3 de octubre del 2014.

14. Subbaraman N. Science snipes at Oxitec transgenic-mosquito trial. Nature Biotechnology. 2011; 29(1), 9-11.

15. The need. Dengue. Oxitec. Disponible en: http://www.oxitec.com/health/the-need/.

Consultado 30 de agosto del 2013.

16. Thomas D, Donnelly CA, Wood RJ, Alphey L. Insect Population Control Using a Dominant, Repressible, Lethal Genetic System.

Science 2000: 287 (5462), 2474-2476. *Giovanni Garro Monge es investigador del Centro de Investigación en Biotecnología (CIB), del Instituto Tecnológico de Costa Rica. **Laura Méndez Muñoz es estudiante de bachillerato en ingeniería en biotecnología, del Instituto Tecnológico de Costa Rica.

Proyecto de investigación

D

esarrollan modelos de impulsor para dispositivos de asistencia cardiaca (DAC)

Marta Eugenia Vílchez* Gabriela Ortiz León**

De acuerdo con la publicación Indicadores Básicos de Costa Rica 2009, el Ministerio de Salud indica que las enfermedades cardiovasculares son la principal causa de muerte en el país, para adultos mayores de 30 años [1].

Frecuentemente las personas enfermas del corazón desarrollan insuficiencia cardiaca, caracterizada por el bombeo insuficiente de sangre para satisfacer las necesidades del cuerpo. Estudios españoles presentan una supervivencia de menos del 60 % a los cinco años después del diagnóstico de la insuficiencia [2]. Algunos de estos pacientes pueden ser candidatos a trasplante de corazón o al soporte con máquinas, denominados dispositivos de asistencia ventricular (VAD, por sus siglas en inglés).

Desgraciadamente no todos los pacientes son candidatos al trasplante y no hay suficientes órganos para todos los que los necesitan. Mientras se encuentra un donante que sea compatible, es posible utilizar los VAD como asistencia temporal o “puente a trasplante”, para brindar una condición de vida aceptable en la espera.

Marta Vílchez y Gabriela Ortiz.

Opinión

Apuntes perplejos

La fuerza de lo frágil Alfonso Chacón Rodríguez* alchacon@itcr.ac.cr Es quizás el problema más fascinante, y no en balde le llaman el “problema duro”: el de definir qué es la consciencia, si existe incluso. ¿Ilusión, simples procesos bioquímicos y bioeléctricos? ¿Alma y espíritu? La discusión es vasta, apabullante, contradictoria e incluso pasional entre religiosos, filósofos y neurocientíficos. Pero sin entrar mucho en ella ni cuestionar quiénes andan con más razón que otros, ¿no hay que admitirlo, que es cuestión de maravilla el que la materia pueda pensarse a sí misma?

Yo, particularmente, no creo mucho en eso de la superioridad humana sobre el resto de la naturaleza. Pienso que somos un accidente. Y que este accidente afortunado, producto de millones de años de evolución, es en este momento quizás el espejo más complejo que se ha inventado el universo para pensarse a sí mismo. Pero sé que esto a muchos les sonará a afrenta: es delicado tocar estos asuntos cuando aún nuestras herramientas para conocernos más y mejor son tan débiles y escasas. ¿Será que tantos años, como he escuchado por ahí, realmente le transforman a uno en cínico? Puede ser, pero prefiero la palabra “escéptico”. Y como escéptico, puedo entonces mirar la historia de nuestra especie y hacia adentro, y conjeturar que, en medio de todo lo especial que podemos considerarnos como seres auto-conscientes, no somos necesariamente los únicos que podrían poseer el don de la razón y la consciencia. Sin hablar de que, en algunas ocasiones, ese don parece más un castigo. Dice el filósofo John N. Gray, en varias de sus obras, que la singularidad humana viene más bien de la angustia que nos produce dicha autoconsciencia, y la problemática aún sin resolver que de ella hemos derivado: sobre la existencia o no de la autodeterminación o libre albedrío humano.

Sin siquiera entrar en el problema de qué o

quién la puso ahí (si es que alguien o algo lo hizo, más allá del azar evolutivo).

Muchos autores recientes navegan por esas aguas: Sam Harris y Daniel Dennet son solo dos. Ambos, desde posturas diferentes, se enzarzan en discutir sobre la existencia o no de la consciencia y, por ende, de lo que de ella deriva: ¿somos seres realmente autónomos, en el sentido de decidir conscientemente sobre nuestros destinos? Gray entra en el debate desde una esquina: caen la mayoría de los filósofos actuales en la trampa de suponer la superioridad última de la consciencia y, por ende, de la razón. En libros como El silencio de los animales, Gray ya ha brillantemente cuestionado los hijos de las ideas falsas del progreso humano constante, de cómo el nuevo ateísmo no es más que el hijo bastardo de los antiguos sueños cristianos de redención.

Y aunque lo considero algo injusto en sus ataques a Sam Harris –Harris ha sido quizás el más valiente de los nuevos ateos al pregonar que la espiritualidad no es algo carente de sentido, pues al fin y al cabo dichas sensaciones de trascendencia son productos de nuestra misma mente y, aunque se les tache de ilusión, no dejan como conceptos abstractos de afectarnos (en línea con las ideas de Joseph Campbell sobre la importancia del mito)–, concuerdo con Gray en que no se puede suponer a la humanidad como el pináculo de la evolución. Hacerlo, es seguir siendo víctima de las ensoñaciones creacionistas, con otro nombre.

Pero ya se ve que en algo emula Gray a Harris, al proponer la posibilidad evolutiva de la misma ciencia electrónica como continuidad de la evolución biológica (las líneas paralelas se me han entrecruzado bastante entre lo que ambos han escrito recientemente).

Pero aquí veo que, al final, el mismo Gray socava en cierta manera su argumento, pues aunque pretende distanciarse de los futurólogos como Ray Kurzvewil (que pretenden que pronto estaremos descargando nuestras ENERO 2016 -

Investiga TEC 5

Otro uso de los VAD es servir de soporte mientras el corazón se recupera de alguna enfermedad; este uso se denomina “puente a recuperación”.

El objetivo de nuestra investigación es el desarrollo en Costa Rica de un dispositivo de asistencia autóctono, capaz de asistir las funciones del corazón mientras este se recupera, o bien, mientras es reemplazado por un órgano natural de donante.

Posteriormente, para llevar a cabo esta tarea se han planteado un conjunto de cinco proyectos de investigación enlazados, y cuya duración total es de 10 años, que permita la construcción de un prototipo funcional para pruebas “in vivo”, es decir, para pruebas en un ser vivo.

En los dos primeros proyectos de investigación se han desarrollado modelos matemáticos que permiten simular el comportamiento del sistema circulatorio de una persona sana, y que gracias a su configuración permiten emular condiciones fisiológicas presentes en diferentes tipos de enfermedades del sistema circulatorio humano; este emulador se presenta en la figura 1. Con este sistema podemos evaluar los primeros modelos de dispositivos de asistencia circulatoria antes de su construcción física.

Para poder diseñar mecanismos de impulsión de sangre, se desarrollan modelos matemáticos del comportamiento sanguíneo en diferentes condiciones de flujo, tanto laminar como turbulento, y que consideren las características fisiológicas particulares de la sangre humana.

Como un fluido vivo, las condiciones en las que la sangre se descompone deben ser evitadas a toda costa en un dispositivo de asistencia circulatoria. A partir de los modelos descritos anteriormente se estudia la interacción de la sangre con las partes móviles del impulsor y se evalúan las posibles consecuencias que el impulsor puede acusar en la sangre misma.

Una técnica de diseño en ingeniería, muy utilizada en casos donde no es posible encontrar una solución analítica cerrada a un problema generalmente complejo y del que no conocemos su comportamiento de manera perfecta, es la utilización de métodos numéricos de solución.

El diseño del impulsor, y su interacción con la sangre, se realiza con esta técnica de so6

Investiga TEC - ENERO 2016

consciencias en máquinas computacionales de gran capacidad y durabilidad: una especie de migración a un soporte físico más fuerte que nuestros débiles tejidos biológicos), hay también cierto menosprecio sobre las maravillas de la evolución biológica en su aparentemente opuesto discurso, aunque su tono sea más bien apocalíptico en contraposición con el futuro rosa de inmortalidad humana que persigue Kurzweill con su singularidad.

Hay que ver esto con un poco de detalle. ¿Existirá la posibilidad de una inteligencia material no biológica? Harris también se apunta, cauteloso pero positivamente, en esa dirección. Si un trozo de materia pegajosa y suave ha logrado pensar, ¿por qué no otra configuración material? En esto coincide más con Gray, que también se declara ateo (y aquí aclaro, que un escéptico como yo no es necesariamente ateo, porque dudar significa no estar convencido en una u otra dirección, hasta no tener las pruebas contundentes del hecho que se afirma).

En principio, si recolectamos los hechos, pareciera que las bases para estas elucubraciones son sólidas. Tenemos máquinas que nos superan ya en muchos aspectos: fuerza de cálculo, velocidad y precisión de maniobra, fortaleza física. Los robots y computadoras actuales son una maravilla de ingenio humano y un potencial competidor (piensen en Will Smith, en su versión de Yo, Robot: él también, ya es en sí un cyborg, y adentro suyo nace el temor de que la evolución parece ya dejarnos atrás a los simples humanos).

Pero, ¿no es quizás muy temprano, para desprestigiar a esa endeble y chiclosa materia?

Podemos despreciar esa aparente fragilidad que nos limita a algunos años sobre este planeta, víctimas siempre de la intemperie y el universo. No hay que dejarse cegar por nuestro peor defecto, esa arrogancia que otorga a nuestra consciencia y razón, y a nuestros productos tecnológicos, la primacía. Esta arrogancia es la que nos lleva a despreciar millones de años de inteligencia evolutiva, aprendida a fuerza de las mutaciones, la experimentación natural y el azar. Un humano es ciertamente frágil como cualquier ser vivo. Y sin embargo, ¿quién no ha visto a una persona, por no decir un animal, una planta

misma, baldados de alguna de sus extremidades o algún órgano no vital, por no decir alguna supuesta discapacidad mental, y llevar sin embargo una existencia plena y funcional y, en muchos casos, excepcional? Nelson y Cervantes eran mancos, renco Lord Byron, Hellen Keller ciega y sorda, y autista la fenomenal Dra. Temple Gradin. Aún con todas las loas que nos echamos encima por los objetos materiales que creamos, ninguno está cerca de la resiliencia y adaptabilidad que el material biológico posee. ¡Tratemos de hacer un auto funcionar sin una de sus ruedas!

Y lo mismo puede decirse de nuestros supuestos avances en la inteligencia artificial.

La fuerza de las neuronas no está tanto en su número (que sí, podemos ya triplicar con los últimos procesos de transistores nanométricos), sino más bien en su capacidad e interconexión. Mil o más dendritas para una sola neurona, cien billones de interconexiones flexibles y adaptables para un cerebro medio según algunos cálculos (mil veces más que las estrellas existentes en la vía láctea), hacen ver ridículas a las si acaso millones de conexiones estáticas posibles entre dispositivos en un microprocesador de alta tecnología. Sin hablar de la plasticidad de cualquier cerebro, esa capacidad de rehacer sus conexiones según sus necesidades de aprendizaje, durante un tiempo de vida medio de 70 años o más.

Comparemos el tiempo de vida media de un humano con el de un auto. Un chip no supera en promedio los diez años; fractura térmica, fatiga metálica, electromigración.

Estamos lejos de los procesos reconstructivos continuos que mantienen a los sistemas biológicos a punto. No descartemos entonces tan rápidamente esta maravilla orgánica que somos y con la que nos conectamos con todo lo vivo y con nuestro mismo universo. Y quizás sí, entonces, algún día, descubramos que la consciencia existe. O tengamos la prueba del mismo Dios, pero no en la forma que lo imaginamos. Hay mucho que conocer allá afuera. *Profesor de la Escuela de Ingeniería Electrónica del Instituto Tecnológico de Costa Rica.

Ingeniero en electrónica. Tiene una maestría en literatura inglesa y un doctorado en ingeniería con orientación electrónica.

lución numérica, mediante el método de elementos finitos, en el cual las estructuras y el fluido se descomponen en pequeños segmentos y las ecuaciones diferenciales que describen sus relaciones se resuelven en cada segmento, de manera que el comportamiento final se obtiene con la suma de todas las soluciones parciales en cada segmento.

El movimiento de la sangre en el impulsor se describe mediante las ecuaciones de NavierStokes para marcos de referencia rotatorios y que consideran un fluido newtoniano e incompresible el régimen turbulento que se incluye al adicionar un modelo de turbulencia κ-ε.

Hasta el momento se han evaluado diferentes opciones geométricas de impulsores de eje central, y hemos podido establecer sus curvas de operación características y las relaciones entre el nivel de operación del impulsor y el daño que el impulsor crea en la sangre; por ejemplo, en la figura 2, donde se presenta el gráfico de presión en la estructura del impulsor, este tipo de gráfico permite determinar con precisión qué parte o partes del impulsor pueden ser mejoradas antes de su construcción.

Estudios posteriores permitirán validar de manera experimental los modelos matemáticos ya descritos para poder optimizar el

sistema de impulsión. Para lograr este objetivo será necesario implementar un banco de pruebas que opere en condiciones de velocidad y presión de flujo de nivel fisiológico.

Referencias [1] Ministerio de Salud de Costa Rica. Indicadores Básicos de Costa Rica 2009. Situación de la salud en Costa Rica. 2009; 12-14.

[2] Almenar Bonet L, et al. Registro Español de Trasplante Cardiaco. XX Informe Oficial de la sección de Insuficiencia Cardiaca y Trasplante Cardiaco de la Sociedad Española de Cardiología. (1984-2008). Revista Española de Cardiología, 2009; 62 (11): 1286-89.

Figura 1: Circuito electrónico simulador del sistema circulatorio de una persona; permite hacer evaluaciones de diferentes tipos de impulsores y de diferentes enfermedades del corazón.

a)

b)

Figura 2: Gráfico de la presión a lo largo de las paredes del impulsor para a) 7 000 rpm y b) 10 000 rpm. El color es indicativo de la intensidad de la presión; estas figuras se utilizan para determinar qué partes del impulsor pueden mejorarse para lograr mejor desempeño.

ENERO 2016 -

Investiga TEC 7

Proyecto de extensión

B

iotecnología para todos

Marcela Guzmán O. maguzman@itcr.ac.cr

Un proyecto de extensión denominado Biotecnología para todos: socialización de conceptos, aplicaciones y beneficios, desarrollan investigadores del Instituto Tecnológico de Costa Rica (TEC), la Universidad de Costa Rica (UCR) y la Universidad Nacional (UNA), con fondos del Sistema CONARE. El proyecto comenzó el 1 de enero del 2015 y finalizará el 31 de diciembre del 2016.

El objetivo, según explicó su coordinadora, doctora Ana Abdelnour, es poner al alcance de quienes no son especialistas los conceptos, aplicaciones y beneficios de la biotecnología, especialmente educadores, grupos formadores de opinión y productores de los sectores agropecuario y alimentario, para incrementar la aceptación y aprovechamiento de los procesos biotecnológicos a nivel nacional.

Para ello, buscan actualizar los conocimientos de educadores de ciencias y biología de educación secundaria por medio de charlas, prácticas, demostraciones y discusiones sobre el tema, así como orientar a grupos de productores y extensionistas agropecuarios, de la industria alimentaria, y a los formado-

En las gráficas se aprecia a un grupo de asesores regionales de Ciencias, junto con los investigadores de las universidades, durante una de las capacitaciones.

res de opinión, sobre las aplicaciones de la biotecnología en sus campos de acción.

También procuran divulgar a la sociedad costarricense los conceptos, aplicaciones y beneficios de la biotecnología en la vida cotidiana.

Uno de los productos del proyecto es el libro que lleva el mismo nombre y que será publicado por la Editorial Tecnológica de Costa Rica. Este libro será entregado a las bibliotecas de los colegios participantes y estará disponible para el público en general a través de la Editorial, dijo la Dra. Abdelnour.

Otras definiciones de biotecnología “El conjunto de técnicas que permiten al hombre aprovechar la capacidad de ciertos seres vivos para la producción de bienes y servicios que satisfagan las necesidades de a sociedad”. Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO).

“Toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos”. Convenio sobre la Diversidad Biológica (CDB).

“La aplicación de la ciencia y la tecnología a los organismos vivos, así como de partes, productos y modelos de esos organismos, para alterar materiales vivos o no vivos para la producción de conocimientos, bienes y servicios”.

Organización para la Cooperación y Desarrollo Económico (OCDE).

8

Investiga TEC - ENERO 2016

Proceso antiguo La doctora Abdelnour explica que los procesos biotecnológicos han acompañado al ser humano desde los inicios de la civilización, cuando se utilizaban levaduras (hongos) para la elaboración del pan, el vino y la cerveza.

Las herramientas biotecnológicas también han sido fundamentales para el mejoramiento de las plantas y animales que forman parte de la dieta humana, ya que las técnicas de cultivo in vitro han permitido acelerar los procesos para la obtención de mejores cultivos y enfrentar así las demandas de la población.

El término biotecnología fue acuñado por el agrónomo Karl Ereky en 1919, como “la ciencia de los métodos que permiten la obtención de productos a partir de materia prima, mediante la intervención de organismos vivos”. Desde 1980 el concepto se amplió y actualmente hay varias definiciones de biotecnología.

Solución a problemas ambientales Actualmente, los procesos biotecnológicos se orientan –entre muchas otras aplicaciones- a la solución de problemas ambientales como la contaminación de suelos, agua y aire, donde la biorremediación aporta organismos capaces de reutilizar, degradar, inactivar o

eliminar residuos tóxicos y disminuir su impacto en el medio.

También contribuyen con el uso de microorganismos fijadores de CO2 para disminuir el impacto del cambio climático en el planeta y en la producción de energía, mediante el uso de biocombustibles a partir de fuentes no tradicionales como los desechos orgánicos y las algas. Igualmente, ayudan a proteger el ambiente gracias a la fabricación de plásticos biodegradables que se eliminan con mayor facilidad gracias a organismos especializados que actúan sobre los materiales descompuestos.

Por otra parte, la producción de enzimas cada vez más específicas y efectivas, ha provocado el desarrollo de las industrias, ya que facilitan procesos más rápidos y económicos.

En Costa Rica, las universidades estatales han impulsado el desarrollo de la biotecnología mediante centros de investigación en el TEC y la UCR y la creación de carreras de biotecnología en el TEC, la UNA y la UCR. Estas han aportado más de 400 profesionales que están contribuyendo con el desarrollo del país en diferentes áreas de la disciplina.

En la investigación en biotecnología hay una alta participación de mujeres (54%) y del total de investigadores, 87% son costarricenses. Un 64% de los biotecnólogos tienen entre 30 y 50 años y un 42% de ellos está a cargo de cuatro proyectos de investigación o más.

Zonas que cubre el proyecto Asesores regionales y educadores de ciencias y biología de secundaria serán beneficiarios de este proyecto y, por ende, sus estudiantes.

La capacitación incluye las regiones Atlántica (Central y Norte), Pacífico (Central y Sur) y la Gran Área Metropolitana; las provincias de San José, Alajuela, Cartago, Heredia, Guanacaste, Puntarenas y Limón; y los cantones de Santa Cruz, Ciudad Quesada, Limón centro, Puntarenas centro y Buenos Aires.

Investigadores participantes Del Instituto Tecnológico de Costa Rica Ana Abdelnour Esquivel, doctora en sistemas de producción agrícola, coordinadora general del proyecto

Giovanni Garro Monge, M.Sc. en biología Claudia Zúñiga Vega, M.Sc. en biología De la Universidad de Costa Rica Andrés M. Gatica Arias, doctor en ciencias agrícolas, coordinador por la UCR Marta Valdez Melara, doctora en Ciencias Naturales Griselda Arrieta Espinoza, M.Sc. en biotecnología Víctor M. Jiménez, doctor en ciencias agrícolas De la Universidad Nacional Frank Solano Campos, doctor en biología molecular, coordinador por la UNA Más información Las personas interesadas en obtener más información sobre este proyecto, pueden comunicarse con: Dra. Ana Abdelnour (aabdelnour@itcr.ac.cr) Dr. Andrés Gatica (andres.gatica@ucr.ac.cr) Dr. Frank Solano (frank.solano.campos@ una.cr)

ENERO 2016 -

Investiga TEC 9

E

fectuaron primer mini simposio de mecánica de materiales

Marcela Guzmán O. maguzman@itcr.ac.cr Con la presencia del Dr. Zenji Horita, profesor del Departamento de Ciencia e Ingeniería de los Materiales de la Universidad de Kyushu, Fukuoka, Japón, se llevó a cabo en el Instituto Tecnológico de Costa Rica el Primer Mini-simposio de mecánica de materiales, organizado por académicos de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales.

El profesor Horita es investigador principal del Instituto Internacional de Investigación en Energías Carbono-Neutral (WPI12CNER), y director del Instituto de Investigación Internacional de Materiales Avanzados por Deformación Severa (IRCGSAM).

Según explicó el Dr. Jorge Mauricio Cubero-Sesin, organizador de la actividad, “el tema de mecánica de materiales es un área de investigación amplia que estudia el comportamiento de los materiales, principalmente sólidos, ante esfuerzos y deformaciones.

Cualquier material base que se vaya a aplicar a un producto o proceso industrial, generalmente requiere algún tipo de procesamiento para impartirle forma, características o propiedades específicas.

“La mecánica de materiales es importante para la sociedad porque nos permite conocer cómo los materiales cambian cuando los procesamos, de manera que podamos diseñarlos adecuadamente y predecir su comportamiento en servicio. En el simposio, agregó el Dr. Cubero, vimos algunos ejemplos de proyectos de investigación en los que se procesan y se caracterizan distintos metales y polímeros, para poder diseñarlos con aplicaciones prácticas específicas”.

El Dr. Zenji Horita impartió la conferencia de fondo “Importance of electron microscopy in developing high-performance structural and functional materials”. Posteriormente, académicos de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales expusieron los siguientes proyectos de investigación.

10 Investiga TEC

- ENERO 2016

El profesor Bruno Chiné impartió la charla “Espumas de aluminio: propiedades mecánicas y aplicaciones”.

Jorge Mauricio Cubero-Sesin, tuvo a su cargo la organización del simposio. Para ello, invitó a su profesor de doctorado, el Dr. Zenji Horita (sentado, al fondo), a impartir la conferencia introductoria de la actividad.

Gran cantidad de personas relacionadas con el tema de los materiales se interesó en esta actividad académica.

• “Desarrollo de aleaciones nanoestructuradas de aluminio con propiedades superiores obtenidas por deformación plástica severa”, a cargo del Dr. Jorge M. CuberoSesín; • “Espumas de aluminio: propiedades mecánicas y aplicaciones”, impartida por el Dr. Bruno Chiné Polito; y • “Desarrollo de estructuras porosas personalizadas a base de fosfato de calcio y biopolímeros por medio de impresión 3D”, a cargo del Dr.-Ing. Teodolito Guillén Girón.

En el mini-simposio participaron gran cantidad de estudiantes, profesores y graduados de la Escuela, quienes se mostraron muy interesados en los temas presentados.

El profesor Teodolito Guillén cerró la actividad con la exposición de su proyecto de investigación “Desarrollo de estructuras porosas personalizadas a base de fosfato de calcio y biopolímeros por medio de impresión 3D”.

T

EC fortalecerá actividad de extensión

Marcela Guzmán O. maguzman@itcr.ac.cr En los fines y principios del Instituto Tecnológico de Costa Rica (TEC), establecidos en su Estatuto Orgánico, concretamente en el artículo 1, se dice que esta es una “institución nacional autónoma de educación superior universitaria, dedicada a la docencia, la investigación y la extensión de la tecnología y las ciencias conexas necesarias para el desarrollo de Costa Rica”.

De allí se concluye que cada uno de los pilares de la universidad –docencia, investigación y extensión- tiene el mismo peso y deben reforzarse unos a otros.

La extensión en el TEC, aunque existe desde su fundación, no ha sido suficientemente visibilizada. Por ello, a partir del 2016 empezará a funcionar dentro de la Vicerrectoría de Investigación y Extensión (VIE) un Programa de Extensión, utilizando la estructura existente del Programa de Regionalización Universitaria. El programa se mantendrá por dos años para luego, después de su evaluación, convertirse en Dirección de Extensión.

Esta situación ha generado un amplio debate en el TEC, cuyo objetivo es acercarse lo mejor posible a un concepto de extensión que refleje no solo los procesos de extensión que se desarrollan, sino también que estén acordes con la naturaleza propia de la institución.

Luis Fernando Murillo

“La extensión es un proceso, no una actividad aislada” De esta manera, el coordinador del Programa de Regionalización del Instituto Tecnológico de Costa Rica (TEC), Luis Fernando Murillo, inicia un acercamiento al complejo y no siempre bien entendido concepto de extensión universitaria.

La extensión, afirma, es un proceso de doble vía que responde a la responsabilidad social de la universidad, y que no consiste simplemente en la transferencia de conocimientos, sino que es un encuentro entre partes para aprender unos de los otros: “doy, pero también recibo; no se trata de una relación paternalista”. Además, las decisiones se toman en grupo y las responsabilidades y los compromisos son compartidos entre los diferentes actores involucrados.

La universidad se nutre de la relación con la sociedad pues al ser parte del proceso, no solo brinda conocimientos sino que los recibe de las comunidades, lo cual le permite realimentar la docencia y la investigación.

Otro punto importante en estos procesos es la participación de estudiantes. En Uruguay, por ejemplo, los estudiantes pueden optar entre llevar cursos que tienen como parte de sus actividades académicas los procesos de extensión y los que no los tienen. Sin embargo, en opinión de Murillo, todos los estudiantes universitarios deberían participar en procesos de extensión en algún momento de su carrera y en distintos niveles.

Esta concepción de extensión puede variar ligeramente según la universidad de que se trate, pero en términos generales es lo que prevalece, y tiene como fin último hacer aportes al desarrollo y a la calidad de vida respetando, al mismo tiempo, la cultura y características propias de cada población.

Dirección de Extensión Una vez creado el Programa de Extensión, y posteriormente la Dirección en el TEC, la plataforma de Regionalización se convertirá en un programa de extensión más, solo que con áreas definidas y dirigido a regiones marginadas, donde ha desarrollado su principal experiencia.

El coordinador de Regionalización considera que, hasta ahora, el programa ha permitido crear capacidades en las comunidades en diferentes niveles y generar modelos en las regiones.

La decisión tomada por el TEC, de crear una Dirección de Extensión, implica para Luis Murillo el poder contar con más recurso humano y mayor contenido presupuestario para desarrollar procesos en otras zonas y tener aún más incidencia en las comunidades que lo requieren.

La Cureña Un ejemplo es el proyecto de extensión que se desarrolla en La Cureña, cantón de Sarapiquí, en la provincia de Alajuela. Allí, los estudiantes de la Escuela de Planificación Social de la Universidad Nacional, como parte de un curso deben hacer trabajo de campo durante seis meses. Como resultado de ese trabajo, hacen recomendaciones y en ese marco, uno de los docentes pidió la realización de una actividad del programa Aula Móvil para apoyar una necesidad concreta de la comunidad.

Después de eso, en La Cureña se generaron cuatro proyectos; tres fueron coordinados por la Sede Regional del TEC en San Carlos: forrajes para la mejor producción de leche; manejo de residuos sólidos; y agregación de valor a la producción de queso; y uno ejeENERO 2016 -

Investiga TEC 11

cutado por la Sede Central del TEC, el de mejoramiento de la calidad del agua.

Pero en La Cureña, también desarrolla proyectos la Universidad de Costa Rica lo que ha dado como resultado una labor transformadora que se convierte en un proceso educativo no formal y donde la participación de la comunidad es fundamental.

Otro aspecto importante es que la universidad no debe ocupar el lugar de otras instituciones, a menos que sea estrictamente necesario en una estrategia de extensión, para dejar capacidades en otros actores. La misión de la universidad es académica, no es hacer donaciones; tampoco es venta de bienes y servicios. Y como ejemplo señala que el Instituto de Desarrollo Rural (INDER), hizo una donación a la comunidad de La Cureña para la construcción del acueducto, lo que sí corresponde con la misión y objetivos de esa institución pública.

El otro aspecto importante de la extensión es que tenga metas que generen acciones cuyo impacto se pueda medir. Y aquí, Murillo dice sobre los proyectos de extensión: “hay que entrar saliendo”, hay que tener claro dónde termina un proyecto y contar con una estrategia de salida de la comunidad, para que esta se vuelva socialmente sostenible.

“La extensión debe impulsar procesos” Ana Rosa Ruiz, coordinadora de la Oficina de Género del TEC y muy involucrada en procesos de extensión en Talamanca desde hace ocho años, no termina de sorprenderse del talento humano, la capacidad y los recursos con que cuenta el TEC para ofrecer a la sociedad.

Ana Rosa Ruiz

12 Investiga TEC

- ENERO 2016

Proyectos en Talamanca Con fondos del CONARE, la Vicerrectoría de Investigación y Extensión del TEC, FUNDECOOPERACIÓN y el Programa de Regionalización, la Oficina de Equidad de Género ha trabajado en las zonas bribri y cabécar en las siguientes áreas: 1. Gestión de infraestructura, equipamiento y conectividad en Amubri, con la construcción del Centro Iriria Alakölpa ú; y en el 2014 instalación de un laboratorio en Shuabb.

2. Generación de capacidades tecnológicas con cursos básicos dirigidos a toda la comunidad y formación técnica a indígenas.

3. Generación de capacidades turísticas a partir de la implementación de un guía turístico indígena y el apoyo para la creación de una asociación de guías turísticos indígenas.

4. Fortalecimiento organizacional a partir de la asesoría a grupos para su inscripción como asociaciones.

5. Asesoramiento y apoyo en el área de soberanía alimentaria y en la instalación de una finca integral orgánica.

6. Fortalecimiento de las capacidades administrativas a partir de la implementación del técnico en administración de empresas.

7. Asesoría, capacitación y apoyo a las organizaciones de mujeres indígenas.

Afirma que la institución puede resolver problemas comunales, pero debe buscar la forma de hacerlo de manera muy concreta.

Esto porque ha escuchado reclamos en las comunidades sobre académicos que llegan a las regiones, brindan talleres y luego desaparecen, no queda nada.

Por eso, el objetivo de la extensión debe ser el de impulsar procesos; que lleguen estudiantes a desarrollar prácticas de especialidad; que los profesores ejecuten proyectos de investigación y extensión.

Ana Rosa Ruiz considera que antes de ir a una comunidad hay que tener una persona aliada, conocer quiénes son las personas de la comunidad, cuáles organizaciones locales participan en los proyectos y que sean estas las que convoquen al resto de la comunidad.

Además, hay que saber detectar, de manera anticipada, posibles conflictos.

Está convencida de que para que un proceso de estos funcione debe nacer de una necesidad de la comunidad, y cuenta que en el caso del TEC, el trabajo en Talamanca se inició de la mano de una mujer indígena, Clotilde Mayorga y su agrupación de mujeres, que trabajó con la gente y con contrapartidas de las comunidades, en un proceso en que las dos partes pusieron recursos.

La condición del TEC para trabajar allí fue que la comunidad participara en la formulación de los proyectos, convocara a las personas interesadas, trabajara en la construcción del centro de capacitación que necesitaban y firmara todos los acuerdos. Ambas partes, TEC y comunidad, acordaron llevar actas de

las reuniones para tener claras las responsabilidades.

Posteriormente vino la tarea de involucrar a las escuelas del TEC, según sus áreas de trabajo, porque las necesidades de apoyo eran muchas y diversas y se requería un trabajo de largo plazo. Así, se involucraron escuelas como Ingeniería en Construcción, Agronegocios, Ingeniería Electrónica, Administración de Empresas, Ingeniería en Computación, la carrera de Gestión del Turismo Rural de la Sede Regional. Al final, esta experiencia de extensión en Talamanca ha creado un equipo TEC con una ética y mística de trabajo que ha hecho que la misma comunidad valore los aportes llevados a cabo en estos años, entre ellos y ellas: Ricardo Salazar, David Arias, Laura Queralt y Shirley Alarcón.

Explica Ana Rosa Ruiz que con la participación de las Escuelas, también se involucró a instituciones que aportaron recursos, tales como: Fundecooperación, Ministerio de Ciencia, Tecnología y Telecomunicaciones (MICITT), Ministerio de Trabajo, IMAS, ICE e INAMU. Estos elementos permiten plantear objetivos de largo plazo y con un mayor impacto. Por este motivo, ha sido clave tener un Programa de Regionalización que respalde e impulse iniciativas con impacto de largo plazo.

Todo esto requiere de mucho lobbying personal y de equipo, dice Ana Rosa Ruiz, pero una vez que se logra, personas e instituciones comienzan a ejecutar las acciones en forma articulada. Muestra su satisfacción al contar que ahora ya no sabe con detalle lo que

hacen las escuelas en Talamanca, porque una vez que se creó la plataforma todo empezó a tener su propia dinámica. Ya existe una logística que les permite integrarse más fácilmente al proceso; por ejemplo, el transporte es constante entre el TEC y Talamanca y entre los académicos se apoyan con los contactos de la zona con quienes ya se trabaja.

Hay que tener en cuenta que las giras de extensión son muy costosas: por lo menos duran tres días e incluyen chofer, vehículo, materiales, equipo, profesores y estudiantes. Por eso, Ana Rosa Ruiz considera que se debe tener mucho control para evitar caer en malas prácticas. Dos acciones han sido claves en este control: uno, los informes de gira con objetivos y logros, fotografías que demuestren las actividades realizadas en cada ocasión y avances concretos. Otro ha sido la rendición de cuentas con la comunidad y los actores que se han involucrado.

Ana Rosa Ruiz destaca algunos proyectos que han resultado muy exitosos en el ámbi-

to del trabajo en Talamanca: la creación del Centro de Capacitación Iriria Alakölpa ú; la capacitación en robótica, que se echó a andar gracias al proyecto de investigación LuTEC; la formación de 30 indígenas como Técnico en Administración; el de formación de guías turísticos, por medio de la carrera de Gestión del Turismo Rural; y el de matemática, creado especialmente para estudiantes que debían hacer el examen de admisión de las universidades, impartido como parte de un proyecto ejecutado con fondos del Consejo Nacional de Rectores (CONARE).

Todas estas acciones han sido posibles, porque siempre ha existido un componente de impulso y fortalecimiento de organizaciones, en especial con el liderazgo de las mujeres.

Hoy, como producto de este proceso de extensión, las mujeres involucradas de distintas poblaciones de Talamanca conocen sus derechos como mujeres e indígenas, cuentan con una organización que les permite escribir y presentar sus propios proyectos para su fiEjecutor

nanciamiento; algunas tienen facturas timbradas; y alquilan el centro de capacitación para el desarrollo de actividades académicas y de asesoría, como la asesoría jurídica en el tema de violencia hacia las mujeres, coordinado con el INAMU. Con el apoyo de las escuelas, las organizaciones han podido impulsar actividades productivas como una finca orgánica que les ha permitido la diversificación; una piladora de arroz para atender sus necesidades de sostenibilidad alimentaria; y albergues turísticos.

Pronto ofrecerán el cacao procesado y empacado para venderlo en la misma comunidad; y esperan tener una cámara de turismo indígena con los y las estudiantes que obtuvieron la certificación de guías turísticos.

Ana Rosa Ruiz sostiene que cada proyecto es diferente y que las metas deben estar en función del impacto. Considera que para el TEC es mejor tener pocos lugares bien atendidos, que muchos con carencias y con bajos o nulos resultados.

Nombre del proyecto

Año de ejecución

Resultados

Generación de capacidades para emprendimientos productivos para grupos de mujeres indígenas. Fondos de CONARE y de la VIE.

2008-2009

Oficina de Equidad de - Construcción del Centro de Capacitación Iriria Alakölpa U con Género fondos también de FUNDECOOPERACIÓN y el Ministerio de Trabajo.

- Instalación de Internet en el Centro de Capacitación.

- Equipamiento del Centro con 14 portátiles y 12 computadoras fijas, red inalámbrica, video beam.

- 2009. Cursos en computación básica: 563 indígenas recibieron cursos, acceso a Internet y servicios de asesoría.

- Formación de la Asociación Alakölpa Kanewak, que administrará el Centro de Capacitación.

CEMI (Centro de Empresariedad Equitativa e Integral “Iriria Alakölpa ú”). Impulso al desarrollo agropecuario, turístico, ambiental y empresarial. Programa de Regionalización.

2010-2011

Oficina de Equidad de - 2010. 755 indígenas recibieron cursos, acceso a Internet y servicios Género–Escuela de Admide asesoría. nistración de Empresas - 2010. 250 familias en conjunto con la UNA recibieron asesoramiento y productos agropecuarios.

- 2011. 347 indígenas recibieron cursos, acceso a Internet y servicios de asesoría.

- 2011. Seis huertas orgánicas implementadas en las casas del grupo de mujeres de Soki.

- Formulación del Plan de Estudios en Guía Turístico Indígena, constituido por 12 cursos, los cuales están disponibles en forma escrita como módulos y están terminados en la plataforma digital del TEC-DIGITAL. - Creación de una biblioteca física y virtual que contiene: 40 documentos virtuales, 50 videos y 88 libros sobre Talamanca y culturas indígenas de Costa Rica.

- Se capacitaron 45 personas en TECHMYPES, por medio de la Fundación Omar Dengo - Se formaron 30 técnicos en administración de empresas por parte de la Escuela de Administración de Empresas del TEC. - Seis asesoramientos a cooperativas y asociaciones.

- Instalación de un vivero forestal con una producción de 654 árboles.

ENERO 2016 -

Investiga TEC 13

Nombre del proyecto

Año de ejecución

Dinamizando el desarrollo de las comunidades indígenas bribri y cabécar de los distritos de Telire y Bratsi.

2012

Oficina de Equidad de - El Instituto Costarricense de Turismo aprueba el Plan de Guía Género–Escuela de AgroTurístico Indígena presentado por el TEC. negocios - La impartición de seis cursos de computación en la zona bribri con una graduación de 75 estudiantes.

- Establecimiento de seis fincas de cacao en Shuabb bajo un sistema diversificado agroforestal con el grupo de mujeres de Shuabb, apoyado por la VIE. - Un modelo de finca agroecológica en Shuabb.

- Seis indígenas cabécar son capacitados por la Escuela de Computación en elementos de computación.

Ejecutor

Resultados

Fortalecimiento de los sistemas de producción y comercialización de las unidades productivas y de servicios indígena respetando la cultura bribri y cabécar con un enfoque ambientalmente sostenible.

2013-2014-2015

Oficina de Equidad de - Dos personas capacitadas por la Escuela de Electrónica en el Género–Agronegocioscampo de mantenimiento de computadoras.

Carrera de Gestión del - Cuatro personas indígenas ofrecen capacitación y apoyo a la Turismo Rural comunidad por medio del programa Manos a la Obra del IMASMICITT. - 52 estudiantes recibieron cursos básicos de computación en el Centro de Capacitación Iriria Alakölpa ú.

- Se gradúan 17 indígenas con el Plan de Guía Turístico Indígena y reciben la certificación de Guías de Turismo del ICT. - 17 indígenas guías reciben el certificado en inglés.

- Un modelo de finca agroecoturística en Suretka.

- Un encadenamiento productivo del cultivo de arroz en la comunidad de Shuabb.

- Entrega a ADITIBRI (Asociación de Desarrollo del Territorio Bribri) de un código de ética elaborado por los y las estudiantes del Plan de Guía Turístico Indígena.

- Instalación de un laboratorio de computadoras en la Escuela de Shuabb.

La extensión universitaria en el TEC En el Modelo Académico del TEC aprobado por la Plenaria de la Comisión de Estudio del Modelo Académico del III Congreso Institucional, en agosto de 2003, se define la extensión como: La actividad mediante la cual el Instituto Tecnológico de Costa Rica pone al alcance de la sociedad los conocimientos científicos-tecnológicos y otras manifestaciones culturales, a la vez que aprende, se enriquece en esa relación y retroalimenta su quehacer.

Está orientada principalmente a la atención y solución de los problemas prioritarios del país y comprometida a contribuir al mejoramiento de la calidad de vida

del pueblo costarricense. El Instituto por medio de la extensión asimila, adapta y genera en forma sistemática y continua, el conocimiento científico, técnico, tecnológico y cultural necesario para un desarrollo humano integral y justo (pág. 16).

Esta definición de extensión adoptada por el TEC se ajusta a la evolución mundial del concepto, de una actividad en una dirección “Universidad hacia la Sociedad” a una acción bidireccional “Universidad con la Sociedad”. (Fuente: Propuesta para la creación de la Dirección de Extensión del TEC (Proceso de transición de Programa a Dirección de Extensión). Setiembre del 2015).

Concepto de extensión en el TEC

Fuente: Trabajo del grupo N°5 del Curso de Idoneidad Docente de febrero de 2015, Análisis del Modelo de Extensión del TEC (2015).

14 Investiga TEC

- ENERO 2016

Proyecto de investigación Iniciativas para el Desarrollo Educativo y Sociocomunitario (IDEAS)

P

royecto busca aumentar la permanencia estudiantil en colegios nocturnos de Costa Rica

Carmen Carranza Rojas* Greivin Ramírez Arce** Paula Ulloa Meneses***

Costa Rica, como la mayor parte de países del mundo, una vez superadas las políticas cuantitativas de aseguramiento del acceso a la educación (según el Ministerio de Educación Pública –MEP-, actualmente el 95% de la población está alfabetizada), debe atender a políticas de corte más cualitativo, que aseguren la calidad y la eficiencia del sistema.

La etapa de la educación secundaria presenta mayores retos si consideramos que la tasa de deserción en 2012, publicada por el MEP para el III Ciclo y la Educación Diversificada, fue del 13,5% y el promedio de deserción en 2011 de los 80 colegios vinculados a Pro-EDUCA fue del 25,48%. Es evidente, al respecto, que deben diseñarse acciones que, aunándose a los esfuerzos e iniciativas ya en vigencia, busquen una sensible disminución de los porcentajes del fracaso escolar tanto por repitencia como por deserción o abandono del sistema escolar (OECD, 2013; SITEAL, 2010).

Pro-EDUCA es un proyecto que nace mediante un convenio entre el MEP y la Unión

Europea para, entre otras acciones, disminuir el abandono estudiantil en la educación secundaria.

El proyecto Iniciativas para el Desarrollo Educativo y Sociocomunitario (IDEAS) se plantea como objetivo general “Mejorar los índices de permanencia de los estudiantes de educación secundaria en Costa Rica”. Y lo concreta en tres objetivos operativos: 1) Diseñar un manual integral de orientación y tutoría centrado en la atención del alumnado de colegios nocturnos; 2) Desarrollar acciones de desarrollo curricular, organizativo, profesional y comunitario; y 3) Debatir y difundir los resultados a través de comunidades de práctica profesional.

La propuesta la lideran, por la parte latinoamericana, la Vicerrectoría de Investigación y Extensión y la Escuela de Matemática del Tecnológico de Costa Rica (TEC), con amplia trayectoria en cooperación y colaboración educativa nacional e internacional; y como representante europea, la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB), la mejor universidad española posicionada según los rankings internacionales (QS, THES, Shanghái).

Los principales beneficiarios del proyecto son los alumnos de los 13 colegios nocturnos pertenecientes a 12 de las 20 redes del Pro-EDUCA. Está previsto que también se beneficien los directivos y responsables pedagógicos de los centros escolares implicados y los docentes que desarrollen los planes de intervención.

Pertinencia en relación con objetivos y necesidades La propuesta de acción es integrada porque pretende atender a todos los estudiantes de secundaria de colegio nocturno prestando especial atención a los jóvenes más vulnerables y a los que presentan mayor riesgo de exclusión del sistema. Pero además es integral, ya que

aborda cuatro ámbitos de desarrollo: curricular, organizativo, profesional y comunitario.

La estrategia globalizadora que permitirá vincular a los alumnos de los centros seleccionados con los ámbitos anteriores será la orientación y la tutoría. La acción tutorial ha demostrado ser un potente recurso de intervención en la educación secundaria y muy especialmente para los colectivos vulnerables (Blanco, 2007).

Los cuatro ámbitos de intervención y su justificación científica y práctica están reseñados en Gairín y Sánchez (2012) y se podrían concretar, en este caso, en: • Desarrollo curricular. Supone reflexionar y mejorar los recursos didácticos, el trabajo orientado a las competencias de secundaria y los sistemas de seguimiento y evaluación de carácter formativo.

• Desarrollo organizativo. Hace referencia a la mejora institucional que a través de la participación de la comunidad educativa es capaz de diseñar un proyecto de centro más comprometido con el éxito de los jóvenes, unos recursos mejor gestionados y unas relaciones humanas capaces de facilitar la comunicación y el trabajo en equipo.

• Desarrollo profesional. Promociona al profesorado a lo largo de su carrera, al considerarlo como un profesional reflexivo que trabaja en equipo y que somete su práctica a la revisión, el análisis y la mejora permanentes.

• Desarrollo comunitario. Implica que la acción educativa no puede estar descontextualizada, sino que se hace necesaria la colaboración entre el centro educativo y su contexto. La acción del centro educativo repercute en el contexto social y productivo; de ahí que deban ampliarse sus sinergias con el entorno productivo y cultural.

Acciones y planes Las acciones se dividen en tres fases: • Diseño del plan de acción Se realizaron dos capacitaciones (abril y mayo) a 60 participantes en las zonas de Cartago, Siquirres y Palmar Norte correspondientes a 38 horas de duración, donde se abordaron las temáticas propuestas en un Manual Integrado de Acción Tutorial (MIAT) que corresponde a: ENERO 2016 -

Investiga TEC 15

- Mejoras educativas de personas adultas, con el fin de desarrollar profesionales bien formados y comprometidos con la sociedad.

- La educación de personas adultas: cuáles son las características de las personas adultas que hay que tener en cuenta a la hora de compartir procesos formativos con ellas; analizar el rol que debe mantener el educador en los procesos formativos; y argumentar la importancia de pensar en enfoques no tradicionales en la educación de niños y adolescentes.

- El aula como espacio de intervención: entender el contexto aula como espacio clave de intervención y prevención de la no permanencia; orientar estrategias organizativas, didácticas y de orientación en el aula.

- El centro educativo como espacio de intervención: análisis del sentido, naturaleza y contenido de los centros educativos como organizaciones; estrategias de intervención que puedan lograr centros de adultos de mayor calidad; y el ordenamiento de las intervenciones que realiza la institución en beneficio de los estudiantes.

- La vinculación del centro con el entorno: análisis de los contextos familiares del centro educativo en sus relaciones con el entorno y la comunidad, para buscar y reconocer los caminos que logren el fortalecimiento de los mecanismos de promoción social y prevención del abandono escolar.

16 Investiga TEC

- ENERO 2016

• Desarrollo del plan de acción En el periodo de junio a octubre los participantes desarrollan los siguientes planes de mejora.

Se realizaron visitas de seguimiento durante julio a las instituciones para brindar sugerencias de mejora a los proyectos. Deben enviar la propuesta definitiva con resultados previos al congreso que se llevará a cabo en noviembre como estrategia de divulgación.

El producto fue el diseño preliminar del plan de acción a desarrollar en cada institución.

Las capacitaciones fueron valoradas por los participantes como muy provechosas, como se muestra en los gráficos siguientes.

1.1 Difusión del plan La difusión de los proyectos se hará a través del Congreso Internacional “Las instituciones educativas como impulsoras de la equidad y del desarrollo sociocomunitario”.

La intención del Congreso es reunir al mayor número de autoridades, profesores y directores de instituciones educativas, educadores so-

ciales, investigadores de universidades y otros profesionales vinculados e interesados en la intervención socioeducativa de colectivos que tradicionalmente han tenido más dificultades para continuar sus estudios.

Esta actividad servirá de foro para presentar los principales resultados conseguidos por el proyecto IDEAS, así como las actividades diseñadas e implementadas en los diferentes colegios que han participado en las actividades de formación y asesoría promovidas desde el proyecto.

Página web del congreso: http://accelera.uab. cat/congressus/ideas. En este mismo sitio se divulgarán los resultados de los proyectos elaborados por las instituciones.

Institución

Título del proyecto

Colegio Nocturno de Ciudad Neily

Copa de oro: para mejorar el rendimiento académico y la permanencia del estudiantado.

Liceo Nocturno de Desamparados

Conectándonos: implementación de las tecnologías de información y comunicación (TIC) como reforzamiento de lo estudiado en clases.

Sección Nocturna CTP de Granadilla

Fortaleciendo la motivación en el estudiante.

Colegio Nocturno de Golfito

Comité pro-bienestar estudiantil. Más motivación menos deserción.

Sección Nocturna Liceo de Paraíso

Iniciativas de desarrollo educativo y acción socio comunitaria.

Colegio Nocturno de Quepos

Prevención del abandono escolar en séptimo año.

Colegio Nocturno Miguel Obregón Creación e implementación de página web institucional.

Lizano de Alajuela Colegio Nocturno de Palmares

Feria de la salud nocturna.

Sección Nocturna CTP de Liberia

Estrategias didácticas auténticas y fortaleciendo la permanencia en las aulas.

significativas

Colegio Nocturno Carlos Meléndez Trabajo conjunto con padres, docentes, estudiantes, Chaverri de Heredia fuerza pública, administrativos y Junta Administrativa 2015.

Colegio Nocturno de Siquirres

Mediación pedagógica que aborda estrategias viables para ejecutarse en el contexto institucional del Colegio Nocturno de Siquirres.

Colegio Académico Nocturno de Sinaí

Pre-proyecto de intervención ante situaciones de ausentismo y deserción.

2. Referencias Blanco, R. (2007). Educación de calidad para todos: un asunto de derechos humanos. Santiago de Chile: UNESCO. Gairín, J. y Sánchez, S. (2011). Municipio y Educación: reflexiones, experiencias y desafíos. Santiago de Chile: FIDECAP. OECD (2013). Education at a Glance 2013: OECD Indicators. Paris: OECD Publishing.

SITEAL (2010). Metas educativas 2021: desafíos y oportunidades. Informe sobre tendencias sociales y educativas en América Latina. París: UNESCO-IIEP. *Carmen Carranza Rojas es parte del personal técnico del proyecto IDEAS; es bachiller en Enseñanza de la Matemática, cancita@gmail.com. **Greivin Ramírez Arce es coordinador institucional del Proyecto IDEAS; es profesor de la Escuela de Matemática del TEC. gramirez@itcr.ac.cr ***Paula Ulloa Meneses es gestora de cooperación, Dirección de Cooperación del TEC. pulloa@itcr.ac.cr

ENERO 2016 -

Investiga TEC 17

Proyecto de investigación

I

nternet de las cosas y microalgas: ¿qué tienen en común?

Arys Carrasquilla Batista* acarrasquilla@itcr.ac.cr

En la actualidad existe una creciente necesidad en diferentes campos de la investigación, la producción y la industria de agricultura de precisión, de almacenar y procesar datos provenientes de múltiples sensores, muchos de estos ubicados en lugares remotos. El modo usual de recolección de datos implica el uso de equipos separados para cada variable de interés, lo cual dificulta y encarece la integración y el procesamiento conjunto. Así, se visualiza la posibilidad de incorporar la temática del Internet de las cosas con el fin de aprovechar las capacidades computacionales y de procesamiento en la nube para brindar información a los investigadores que les permita tomar decisiones oportunas.

Los humanos convierten los datos en sabiduría (Evans, 2011).

Internet de las cosas (IdC o IoT, por sus siglas en inglés) y microalgas, parecen dos términos de mundos muy diferentes, uno relacionado con tecnología y computación y otro con biología y el medio ambiente. ¿Pero tendrán algo en común?

Para poder dar una respuesta es preciso definir inicialmente los términos: Internet de las cosas y microalgas.

Internet de las Cosas (IdC) El surgimiento de las tecnologías inalámbricas y la telefonía celular 3G y 4G, aunado a la caída en los costos de estos sistemas de co18 Investiga TEC

- ENERO 2016

Microalga Chlorella sp.

municación y el inicio del IdC, ha venido a establecer una pirámide de conocimiento en la que los humanos podemos convertir el conocimiento en sabiduría. Así lo define Dave Evans, experto de la empresa Cisco (Evans, 2011): los humanos tenemos la capacidad de convertir los datos en información, la información en conocimiento y el conocimiento en sabiduría. ¿Cómo se logra esto? Muy sencillo, dándole “inteligencia” a los objetos por medio de Internet; es decir, tomamos objetos, por ejemplo una refrigeradora, y la interconectamos a Internet. ¿Qué importancia o uso puede tener? Una refrigeradora con capacidad de IdC nos puede brindar datos sobre lo que hay dentro de ella; por medio de una cámara podemos visualizar imágenes, se genera un listado sobre faltantes y con el conocimiento apropiado es posible sugerir opciones de menú y, por último, la sabiduría permitirá a los usuarios tomar decisiones oportunas.

El IdC ofrece una solución viable y práctica para la integración de múltiples sensores.

Esta sinergia permite explotar las grandes capacidades de procesamiento y almacenamiento disponible por medio de Internet, donde los datos provenientes de múltiples sitios remotos pueden tomar ventaja de técnicas complejas de procesamiento, usualmente conocidas como “fusión de datos de múltiples sensores”, para proveer a los investigadores no solo con un amplio rango de series masivas de datos, sino que además tengan la posibilidad de aplicar procesos predictivos y

de estimación. Por medio del uso de IdC podemos superar las limitaciones más comunes de este tipo de datos en redes inalámbricas convencionales, donde normalmente se tienen altos requerimientos de almacenamiento y de procesamiento computacional para el desarrollo de algoritmos probabilísticos o estadísticos.

Microalgas El calentamiento global es un resultado de las emisiones de dióxido de carbono y se ha convertido en un término importante relacionado con el ambiente.

Las microalgas son un grupo de organismos unicelulares que crece muy rápidamente y una de las más importantes capacidades que tienen es la habilidad de convertir, muy eficientemente, el dióxido de carbono en biomasa. Algo interesante y ventajoso dentro de este proceso es que las microalgas brindan una mayor tasa de crecimiento y de fijación de dióxido de carbono al compararlas con bosques, agricultura y plantas acuáticas (Borowitzka, 1999).

Varios estudios relacionados con la fijación de dióxido de carbono (CO2) por medio de las microalgas han sido descritos en la literatura (Sydney et al, 2010; Wang et al., 2008), donde se logra controlar y mantener las microalgas en condiciones óptimas de crecimiento en un fotobiorreactor. El fotobiorreactor es un receptáculo especialmente diseñado para el crecimiento de diferentes cultivos en medios acuáticos, en donde es

posible someterlos a condiciones controladas de luz, oxígeno y dióxido de carbono, entre otras.

Chrorella es una microalga que ha sido certificada como generalmente reconocida como segura (GRAS, por sus siglas en inglés–Generally Recognized As Safe) desde el 23 de junio de 1981 (Fox, 1996) y puede ser utilizada como alimento sin tener riesgos para la salud. La Chlorella contiene: • 53% de proteína; • 23% de carbohidratos; • 9% de grasa; • 5% de minerales; y • 2% de clorofila.

Además, esta microalga es rica en hierro y vitamina B, específicamente B12. Puede ser utilizada para el tratamiento y prevención de la anemia (Henrikson, 1994).

El futuro del Internet de las cosas más el cultivo de microalgas La importancia de poder integrar el Internet de las cosas más el cultivo de microalgas, es evaluado en la investigación en la cual se pretende explorar sobre métodos estadísticos y algoritmos computacionales con el fin de establecer una metodología para predecir el comportamiento de un cultivo microalgal de Chlorella sp. Las variables relacionadas con la dinámica de crecimiento de las microalgas que se integrarían en un modelo matemático y estadístico pueden ser: temperatura, pH, intensidad de luz y oxígeno disuelto, entre otras.

Definitivamente el Internet de las cosas tiene mucho potencial que puede ser explotado y aplicado en el estudio del crecimiento de las microalgas, en conjunto con algoritmos de predicción que requieran alta complejidad y procesamiento. Además, el hecho de poder acceder a la nube de Internet facilita el manejo de los datos para los investigadores y especialistas que requieran información del estado del cultivo.

El Internet de las cosas y las microalgas tienen algo en común; a pesar de las diferencias entre el mundo tecnológico y el mundo biológico, es posible integrar lo mejor de cada uno para aportar un granito de arena hacia el uso de medios informáticos combinados con la electrónica, que puedan ser útiles en

Representación diagramática del proceso microalgal para la generación de sustancias bioactivas. La luz, el agua y el dióxido de carbono están relacionados con la cinemática de crecimiento de las microalgas. Se produce oxígeno durante el proceso de crecimiento (Rosenberg, 2008).

Información básica sobre el proyecto • Lugar donde se realiza el proyecto: Laboratorio de Bioenergía del Centro de Investigación en Biotecnología (CIB) del Instituto Tecnológico de Costa Rica (TEC).

Sede Central del TEC, Cartago.

• Actividad a la que se dedica el CIB: es la unidad de investigación de la Escuela de Biología del TEC. Sus objetivos son: o Aumentar la eficiencia en procesos productivos de los sectores agrícola, forestal, ambiental e industrial, mediante la investigación y la aplicación de la biotecnología. o Fortalecer y contribuir con las estrategias regionales y mundiales para la conservación de los recursos genéticos. o Desarrollar estrategias alternativas que brinden al sector de salud pública del país una respuesta para tratar afecciones de la piel. o Capacitar profesionales y técnicos que se desempeñen en el campo del cultivo de tejidos y de técnicas moleculares.

nuestra lucha por conservar el ambiente y minimizar nuestra huella de carbono.

Energías renovables El proyecto de microalgas se enmarca específicamente en el área de investigación en energías renovables, el cual tiene como objetivo la bioprospección de macro y microalgas y otras oleaginosas (vegetales de cuya semilla o fruto puede extraerse aceite, en algunos casos comestibles y, en otros casos, de uso industrial).

Además, las propuestas generadas en esta temática buscan ser amigables con el ambiente, establecer fuentes generadoras de

biocombustibles y componentes para la industria farmacéutica, agronómica y alimentaria.

La bioprospección (del griego βιο: vida, y del latín prospectio: exploración), como su nombre lo indica, es el estudio de la naturaleza dedicado al hallazgo de organismos y sustancias con posibles usos para beneficio del ser humano que pueden tener un valor comercial significativo en los sectores industrial, alimentario, cosmético y farmacéutico, entre otros. Se entiende entonces como la búsqueda sistemática, clasificación e investigación de nuevas fuentes de compuestos químicos, genes, proteínas, microorganismos y otros productos con valor ENERO 2016 -

Investiga TEC 19

Cultivo microalgal en el Laboratorio de Bioenergía del Centro de Investigación en Biotecnología (CIB), del Instituto Tecnológico de Costa Rica.

Cultivo microalgal en el Laboratorio de Bioenergía del Centro de Investigación en Biotecnología (CIB), del Instituto Tecnológico de Costa Rica.

económico actual o potencial, que forman parte de la biodiversidad.

Equipo de trabajo El proyecto de investigación sobre microalgas se desarrolla en el TEC por parte de un equipo interdisciplinario de profesionales. Además de la autora de este artículo, ellos son: Maritza Guerrero Barrantes, bióloga graduada en la Universidad de Costa Rica (UCR).

Tiene una maestría en ciencias con énfasis en ecología. Es la coordinadora general del proyecto de microalgas, investigadora del CIB y profesora de la Escuela de Biología del TEC. Karla Meneses Montero, ingeniera en biotecnología graduada del TEC y profesora e 20 Investiga TEC

- ENERO 2016

investigadora de la Escuela de Biología y del CIB. Tiene una maestría en sistemas modernos de manufactura. Se desempeña en el área de investigación en biotecnología ambiental.

Johnny Valverde Cerdas, químico orgánico de la UCR. Obtuvo su doctorado en ciencias naturales de la Universidad de Zurich, Suiza, con estudios de maestría en nutrición y salud del Instituto Politécnico Suizo, ETH. Se incorporó a la Escuela de Química del TEC en el 2013 y desde ese momento está involucrado en investigación en las áreas de biotecnología ambiental e ingeniería ambiental.

Jaime Quesada-Kimzey, químico industrial e inorgánico graduado de la UCR; obtuvo su

doctorado en física atmosférica, fisicoquímica y química inorgánica en la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia, Alemania. Tiene 11 años de laborar en el TEC y durante ocho de ellos ha enfocado su investigación en energías renovables, con particular interés en energía de biomasa residual. Su interés en las energías renovables estriba en su potencial para mitigar o hasta resolver gran parte de la problemática ambiental más acuciante de la actualidad.

Kattia Núñez Montero, profesora e investigadora de la Escuela de Biología del TEC. Es ingeniera en biotecnología.

Olman Gómez-Espinoza, ingeniero en biotecnología graduado en el TEC, investigador de la Escuela de Biología.

Referencias Evans, D., (2011). Internet of Things-How the Next Evolution of the Internet Is Changing Everything. White Paper Cisco Internet Business Solutions Group (IBSG).

Borowitzka, M.A. (1999). Commercial production of microalgae: ponds, tanks, tubes and fermenters. Journal of Biotechnology, 70, 313–321.

Fox, R. (1996). Spirulina production and potential, France: Edisud, ISBN 2-84744883-X. Henrikson, R. (1994) Microalga Spirulina: Superalimento del futuro, Barcelona: Ediciones S.A. Urano.

Rosenberg, J., Oyler, G., Wilkinson, J. and Betenbaugh, M. (2008). A green light for engineered algae: Redirecting metabolism to fuel a biotechnology revolution. Current Opinion in Biotechnology 19: 430–436.

Sydney, E., Sturm, W., de Carvalho, J., Thomaz-Soccol, V., Larroche, C. (2010) Potential carbon dioxide fixation by industrially important microalgae. Published by Elsevier Ltd. doi:10.1016/j.biortech.2010.02.088s.

Wang, B., Li, Y., Wu, N., Lan, C.Q. (2008).

CO2 mitigation using microalgae. Applications in Microbiology. Biotechnology. 79, 707–718. *Arys Carrasquilla Batista es profesora de la Escuela de Ingeniería Electrónica del TEC y coordinadora de la carrera de Ingeniería Mecatrónica. Es ingeniera en electrónica y tiene una maestría en computación con énfasis en telemática del TEC.

E

Proyectos doctorales

studiantes del Doctorado en Ingeniería expusieron proyectos de investigación

Marcela Guzmán O. maguzman@itcr.ac.cr Un grupo de estudiantes del Doctorado en Ingeniería del Instituto Tecnológico de Costa Rica (TEC), expusieron sus proyectos doctorales en una presentación pública.

Como parte de la actividad hubo, además, dos charlas magistrales a cargo del Dr Jorge Cubero, con el tema “Desarrollo de aleaciones nanoestructuradas de aluminio con propiedades superiores obtenidas por deformación plástica severa”; y del Dr. Edgardo Moreno, que dictó la charla “Cómo se llega a ser un científico en países de bajos ingresos”.

El Dr. Teodolito Guillén Girón, coordinador del programa de Doctorado en Ingeniería, explicó que el objetivo de la actividad fue dar a conocer los avances de los proyectos.

Hay estudiantes que llevan casi un año investigando y otros solamente un semestre. Sin embargo, indicó, se quería conocer todos los avances de los proyectos hasta la fecha. Otro objetivo fue poder brindar la realimentación necesaria a los distintos proyectos para mejorar su ejecución en las etapas futuras.

Las presentaciones estudiantiles fueron las siguientes: Estudiante: Ing. Ronny García Ramírez Profesor tutor: Dr. Renato Rímolo (Escuela de Ingeniería Electrónica) Sistema integrado de adquisición de datos en alta frecuencia para aplicaciones de espectroscopía por impedancia eléctrica Hasta ahora, el método más común de caracterización de células en la biología y la medicina es el uso de marcadores de fluorescencia (etiquetas). Sin embargo, este es un proceso lento y que, además, puede degradar las células dificultando o impidiendo su uso en pruebas posteriores. Otros métodos, como el de espectroscopía por impedancia eléctrica, han ganado atención como alternativas en que se puedan analizar múltiples muestras en parale-

lo sin degradar las muestras. Para aprovechar todo el potencial de esta técnica, actualmente se busca automatizar la medición de muchas muestras y ampliar el rango de frecuencias para la medición con respecto a las alternativas comerciales existentes, las cuales no superan los 100 MHz. Para resolver esta necesidad, el presente proyecto se enmarca en el diseño de un circuito integrado para la medición de impedancia en un amplio rango de frecuencias de medición (hasta 10 GHz), basándose en la hipótesis de que la reducción del tamaño del circuito de medición, así como de la longitud de sus conexiones con la muestra, permite disminuir significativamente los efectos indeseables que afectan las mediciones a alta frecuencia. Específicamente, el presente proyecto de doctorado busca profundizar en el módulo de adquisición de datos del sistema, lo cual presenta retos con respecto del ancho de banda y las restricciones de ruido para asegurar la integridad de los datos de medición con una tecnología de fabricación CMOS de 130 nm. La presentación se enfoca en los objetivos del sistema así como los avances y limitaciones encontradas hasta el momento.

Estudiante: MSc. Andrea Araya Sibaja Profesor tutor: Dr. Teodolito Guillén (Escuela de Ciencia e Ingeniería de los Materiales)

Ingeniería de cristales aplicada al irbesartán: formación de cocristales Los cocristales son sólidos moleculares constituidos por un fármaco y otra sustancia llamada coformador, que entra en la red cristalina generando un material con mejores propiedades físico-químicas que el fármaco puro. Esta área de la ingeniería de cristales es ampliamente aplicada a fármacos poco solubles para mejorar su solubilidad y velocidad de disolución. El irbesartán es un fármaco que además de ser poco soluble es administrado en formas farmacéuticas de liberación inmediata, por lo que resulta un candidato interesante para la aplicación de esta técnica.

Además, este fármaco es utilizado en el tratamiento de enfermedades cardiovasculares, las cuales son la principal causa de muerte en el país. Mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC por sus siglas en inglés) se realizó un estudio preliminar para seleccionar los potenciales coformadores. Se analizaron mezclas binarias en proporciones molares 1:1, 1:2 y 2:1 del fármaco-coformador con las siguientes sustancias: cumarina, glutamina y úrea, así como con los ácidos paminobenzoico, benzoico, cinámico, málico, maléico, mandélico, oxálico y salicílico. La presencia de dos señales endotérmicas desplazadas a temperaturas diferentes al punto de fusión del fármaco y del coformador, inENERO 2016 -

Investiga TEC 21

dican la formación de una mezcla eutéctica y la fusión del coformador. Así, se determinó que la glutamina, úrea y los ácidos benzoico, cinámico, málico, maléico, mandélico y salicílico son buenos candidatos a formar cocristales con el irbesartán.

Posteriormente, se aplicaron dos técnicas de cristalización: evaporación de solvente y formación de suspensión (slurry) a las mezclas del fármaco con los coformadores seleccionados. Los sólidos obtenidos fueron caracterizados a través de difracción de rayos-X de polvos, DSC y espectroscopía infrarroja.

Mediante la técnica de suspensión o slurry existe evidencia de formación de un cocristal de irbesartán con el ácido málico 1:1 en metanol; sin embargo, se requieren análisis adicionales para su confirmación. Las cristalizaciones por evaporación de solvente están siendo llevadas a cabo.

Estudiante: Ing. Arys Carrasquilla Batista Profesor tutor: Dr. Alfonso Chacón (Escuela de Ingeniería Electrónica) Sistema electrónico integrado para el procesamiento y control de múltiples variables ambientales por medio de Internet de las Cosas En la actualidad, existe una creciente necesidad en diferentes campos de investigación, producción y en la industria de agricultura de precisión, de almacenar y procesar datos provenientes de múltiples sensores; muchas veces estos dispositivos se encuentran ubicados en lugares remotos. El modo usual de recolección de datos implica el uso de equipos separados para cada variable de interés, lo cual dificulta y encarece la integración y procesamiento conjunto. Se visualiza la posibilidad de incorporar la temática del Internet de las Cosas con el fin de aprovechar las capacidades computacionales y de procesamiento en la nube para brindar información a los investigadores que les permita tomar decisiones oportunas.

Durante el segundo semestre del Doctorado Académico en Ingeniería, específicamente en el curso Investigación en Ingeniería, se diseñó un experimento para estudiar los factores que pueden perturbar el crecimiento en un cultivo microalgal y una investigación que centró su objeto de estudio en los modelos de regresión lineal simple y múltiple; esto, con el fin de establecer las bases para mode22 Investiga TEC

- ENERO 2016

lar y explorar la relación que existe entre las variables de temperatura, luz, pH y oxígeno disuelto y, de esta manera, poder aproximar y predecir el crecimiento del cultivo de microalgas en futuras investigaciones.

Además, en el curso Desarrollo de Proyectos de Investigación se formuló un proyecto para la búsqueda de fondos que permitan financiar las horas investigador y los insumos requeridos para el cumplimiento de objetivos.

Se presentó un artículo y ponencia en el 66th. International Astronautical Congress– IAC 2015, el cual tuvo lugar en la ciudad de Jerusalén, Israel, del 12 al 16 de octubre.

Estudiante: MSc. Liliana Sancho Chavarría Profesor tutor: Dr. Erick Mata (Escuela de Ingeniería en Computación) Visualización de estructuras jerárquicas Hoy en día tenemos información en abundancia pero su utilidad depende de las representaciones y mecanismos disponibles para llevar a cabo el proceso de entenderla, analizarla, alcanzar conclusiones, generar conocimiento y tomar decisiones. La visualización de información es un área de la computación que desarrolla representaciones y mecanismos de visualización con el propósito de que los seres humanos podamos acelerar ese proceso. Nuestra investigación se centra en la visualización y el análisis de información voluminosa con estructura jerárquica, por ejemplo taxonomías. Existen diversas formas en que las jerarquías son visualizadas. Nuestra hipótesis es que a través de árboles de conos interactivos, tridimensionales y animados, se puede lograr una mayor efectividad en la comprensión de la información voluminosa.

Los retos que enfrentamos son: el manejo de la inherente aglomeración de datos en pantalla; la estrategia para minimizar la pérdida de contexto que se puede producir durante la navegación por el árbol; y la propuesta de mecanismos eficientes y novedosos, tanto para editar el árbol como para asistir al usuario en el análisis de la información. En esta charla, presentamos un resumen del estado del arte en visualización de información y “big data”; una demostración de una nueva versión de software para la visualización de estructuras jerárquicas en 3D (árboles de conos) que muestra taxonomías “grandes” en el dominio de la biodiversidad; el diseño de la herramienta para captura y edición de los ár-

boles; y un primer acercamiento a las formas de analizar el cambio en estructuras jerárquicas, por medio de “grafos dinámicos”.

Estudiante: Ing. Manuel Mata Coto Profesor tutor: Dr. Iván Vargas (Escuela de Física) Modelado teórico y simulación numérica de antorchas de plasma de arco no transferido Los modelos de plasma LTE (Local Thermodynamic Equilibrium) y NLTE (Non Local Thermodynamic equilibrium) se basan en los siguientes supuestos: • El plasma se considera como un fluido continuo.

• En el modelo LTE el plasma se caracteriza por una temperatura única T, mientras que en el modelo NLTE distribuciones maxwellianas separadas se asumen para las partículas pesadas y para los electrones, caracterizadas por una temperatura de partícula pesada Th, y una temperatura de electrones Te, respectivamente.

• El plasma está en equilibrio químico; por tanto, su composición es una función de la presión p y T en el modelo LTE y de p, Th, y Te en el modelo NLTE. • La condición de cuasi-neutralidad se mantiene para ambos casos.

• Los efectos de las corrientes Hall, efectos gravitacionales y disipación viscosa se desprecian.

Como parte del trabajo doctoral se ha simulado una antorcha de plasma en condición LTE con las siguientes características: • Configuración axisimétrica • Estado estacionario, flujo laminar de argón, plasma a presión atmosférica • Plasma en equilibrio termodinámico local (LTE=Local Thermodynamic equilibrium) • Disipación viscosa despreciada • Se desprecia el trabajo realizado por la presión en la ecuación de energía • Argón como gas ionizante Estudiante: Ing. Yostin Chacón Varela Profesor tutor: Dra. Carmen Madriz (Escuela de Ingeniería en Producción Industrial) Diseño de un sistema inteligente autónomo para la operación de robots en el proceso de alisto de almacenes automatizados en el sector ferretero latinoamericano.

Los robots actuales son cada vez más capaces de conducta adaptativa y manipulación experta. Estos son capacidades importantes y necesarias en los robots que trabajarán junto a los seres humanos en entornos no controlados. Un aspecto importante con este tipo de entornos es la dificultad para predecir la manera en que los objetos se comportarán.

La posibilidad de predecir el comportamiento objeto puede mejorar en gran medida y aumentar las capacidades de los robots para adaptarse a nuevas situaciones y ser más hábiles en la manipulación. Tradicionalmente, la robótica se ha concentrado en programar el comportamiento del robot por el movimiento del motor de programación. En este estudio doctoral se toma un enfoque diferente: en lugar de concentrarse en el movimiento del robot, ponemos la atención a los objetos que están siendo manipulados. La idea es que una vez que una instrucción para manipular un objeto se le da al robot, el objeto active una serie de algoritmos matemáticos, bases de inteligencia artificial y un área con poco estudio, que es el área cognitiva, que determine lo que el robot debe hacer. El objeto dirige el movimiento del robot. Para lograr esto, el robot debe tener conocimiento de cómo se comporta el objeto. Si el robot sabe cómo responderá el objeto a ciertos estímulos, a continuación el robot puede utilizar estos estímulos para producir la respuesta objeto deseado. Mediante el uso de un modelo de objeto, el robot puede estimar una creencia interna de cómo él debe ser manejado. Usando este modelo, el robot puede predecir los efectos o consecuencias de sus acciones sobre el objeto. Además, esto puede ser usado para crear un sistema que se implementa a la inversa: un controlador que, dado un resultado deseado, produce acciones del robot.

Debido a que estos modelos se componen de propiedades de los objetos y las descripciones matemáticas de la conducta objeto son compactos, una representación simbólica se puede generar para que lo represente. Por lo tanto, estos modelos tienen el potencial de facilitar la comunicación entre la inteligencia artificial y robótica. Lo anterior es lo que da pie al dilema a resolver, que se traduce en un caso de una manipulación especializada que requiere un control de retroalimentación no lineal para una variante en el tiempo no holonómico y sistema dinámico no lineal

Estudiante: Ing. Roy Zamora Sequeira Profesor tutor: Dr. Ricardo Starbird (Escuela de Química) Desarrollo de electrodos modificados con nanotubos de carbono usados en el análisis electroquímico de plaguicidas en medios acuíferos de la producción orgánica y convencional de banano en Costa Rica El uso de electrodos con nanotubos para el análisis de detección preliminar de algunos componentes como el cloropirifos, empleado en la producción bananera en Costa Rica, y que es sumamente dañino para las aguas y para los suelos, puede contribuir con un desarrollo sostenible. La voltametría cíclica es una técnica sumamente usada, la cual permite estudiar una amplia gama de fenómenos en todos los campos de la ciencia. Recientes equipos portátiles reducen costos y permiten enfocarse básicamente en el desarrollo de nuevos materiales y metodologías sencillas, de bajo costo y alta sensibilidad. Dado que la eficacia de la metodología depende en gran parte de la especificidad del electrodo, es importante estudiar el uso de diferentes polímeros conductores tanto como nano-estructuras (nanotubos o grafeno) para mejorar la especificidad y sensibilidad de la técnica en la determinación de ciertos componentes en el agua. Dicho sistema facilitaría a comunidades afectadas tomar medidas preventivas cuando la concentración de dichas sustancias pueda ser peligrosa en los mantos acuíferos.

Estudiante: MSc. Mac Arturo Fernández Murillo Profesor tutor: Dr. Ernesto Montero (Escuela de Física) Fundamentación de la aplicación de los principios espectrofotométricos en el rango visible y ultravioleta para el control de calidad en la producción de tabletas de la industria farmacéutica El color tiene gran importancia en la fabricación de productos farmacéuticos, pues muchos de estos productos son coloreados. No obstante, el control y la evaluación del color de muchos de los productos farmacéuticos utilizan valoraciones cualitativas que dependen en gran medida del método de análisis y de la habilidad del operario. Además, debido a que el costo del proceso productivo de las tabletas coloreadas es mayor al de los productos blancos, la industria farmacéutica de Costa Rica casi no fabrica tabletas de color. Por tanto, un método efectivo y económico para medir el color podría cambiar la perspectiva actual de la industria, pues este se podría incorporar como una variable más del proceso productivo, con el valor agregado que esto conlleva. Este proyecto de investigación tiene como principal objetivo, establecer criterios experimentales para la aplicación de algunas técnicas de espectroscopia óptica y la colorimetría al proceso de control de calidad empleado en la fabricación de comprimidos farmacéuticos. Para realizar esta investiga-

ENERO 2016 -

Investiga TEC 23

ción se cuenta con el apoyo del Laboratorio de Tecnología Farmacéutica de la Facultad de Farmacia de la Universidad de Costa Rica y del Laboratorio de Ensayos de la Compañía CALOX. Estos laboratorios ofrecen su colaboración en el proceso de preparación de las muestras, en los ensayos de aplicación y en el diseño de experimentos y análisis de los resultados. Asimismo, para el desarrollo de esta investigación se cuenta con un grupo de investigadores nacionales del TEC y de la Universidad de Costa Rica, quienes brindarán su asesoría en el proyecto. También, en calidad de asesor externo hemos iniciado el contacto con el Dr. Manuel Melgosa, académico e investigador de la Universidad de Granada en España, quien es un reconocido especialista en temas de color y ha dirigido numerosos proyectos doctorales en áreas similares. Durante el primer semestre del doctorado se han atendido los requerimientos de los cursos teóricos del doctorado, de donde han surgido algunos productos que pueden contribuir al desarrollo del proyecto. También, se ha realizado una amplia búsqueda bibliográfica de los procesos y métodos de la industria farmacéutica (Process Analytical Technology, PAT) y de la aplicación de los principios colorimétricos y espectrofotométricos para la medición de las propiedades de las tabletas, pues todo ello constituye una parte de 24 Investiga TEC

- ENERO 2016

los productos esperados del plan de trabajo.

Además, se han estudiado las características de un espectrofotómetro UV-Vis-NIR que está en proceso de adquisición por parte de la Escuela de Física del TEC y que será utilizado para esta investigación. El desarrollo de este proyecto fortalecerá la capacidad de realizar investigación aplicada en la medición de propiedades ópticas en el Instituto Tecnológico de Costa Rica.

Estudiante: MSc. José Mario Carranza Rojas Profesor tutor: Dr. Erick Mata (Escuela de Computación) Identificación de especies de plantas de Costa Rica utilizando visión por computadora Se estima que la cantidad de especies de plantas de nuestro planeta es cercana a las 400 000. En Costa Rica se han identificado cerca de 11 000 y se espera que el número total llegue a las 12 000. La identificación de plantas es fundamental para estudios de riqueza biológica de una región; inventarios de plantas; monitoreo de poblaciones de animales y plantas en peligro de extinción; impacto del cambio climático en los bosques; y modelado de especies invasoras, entre otros.

La identificación de especies de plantas es un proceso que requiere conocimiento experto y

el uso de llaves dicotómicas, llaves interactivas, o el conocimiento del experto. Esto hace el proceso tedioso, ineficiente y propenso a errores. Esta investigación presenta formas de identificar la especie de las plantas, haciendo uso de visión por computadora, dadas fotos de hojas de la planta. Primero presentamos nuestros resultados iniciales con textura y curvatura de la hoja, que fueron aceptados en la conferencia CLEI 2015 y está peer review en una versión extendida para journal del CLEI. Luego discutimos el progreso en la extracción de características morfológicas de la hoja, basado en retroalimentación de taxónomos del Museo Nacional de Costa Rica.

También presentamos la exploración de cámaras 3D para obtener medidas reales de la hoja. Seguidamente discutimos nuestros primeros intentos para extraer las venas de la hoja usando detección de bordes y ecualización de histogramas. Finalmente, presentamos nuestra forma de detectar daño en la hoja usando SuperPixels, que puede ser útil para limpiar fotos de herbario.

El Dr. Teodolito Guillén Girón indicó que esta es la primera vez que se realiza una presentación de proyectos en el Doctorado, ya que el programa solo tiene un año de existencia. Se espera seguirla realizando al menos una vez al año.