Revista de
Tecnología Journal of Technology Bogotá D.C., Colombia
Volumen 14 • Número 1 • Enero – Junio de 2015 • ISSN 1692-1399 FACULTAD DE INGENIERÍA
revistatecnologia@unbosque.edu.co • tecjournal.uelbosque@gmail.com
Productos y servicios limpios
Fotoilustración cultura ancestral colombiana, Sierra Nevada de Santa Marta Colombia
OBJETIVOS Y ALCANCES
Bogotá D.C., Colombia
Volumen 14 • Número 1 • Enero – Junio de 2015 • ISSN 1692-1399 revistatecnologia@unbosque.edu.co tecjournal.uelbosque@gmail.com http://www.uelbosque.edu.co/publicaciones/ revista_tecnologia_journal_technology/edicion_actual
La Revista de Tecnología – Journal of Technology ISSN 1692-1399 de la Facultad de Ingeniería de la Universidad El Bosque de Bogotá D.C., Colombia, fundada como publicación académica semestral, propone convertirse en un espacio científico y tecnológico para socializar los avances en las diversas áreas del conocimiento que ocupan a las disciplinas de ingeniería. Pretende dar a conocer y difundir la producción intelectual de investigadores de la comunidad científica en el orden nacional e internacional, los resultados obtenidos de procesos de investigación académica, diseño, análisis y reflexión de orden teórico sobre problemáticas y necesidades de la sociedad, presentes en el contexto de la actuación misma, que son abordadas desde la ingeniería mediante la aplicación del conocimiento científico al desarrollo de soluciones traducidas en innovación tecnológica y de gestión, que promueven la cultura por la vida, su calidad y su sentido, se manifiesta en el análisis del impacto que éstas soluciones tendrán sobre el bienestar de las personas, el medio ambiente y la viabilidad de las organizaciones y la sociedad en su conjunto en búsqueda de nuevos contextos civilizatorios de respeto por el ser humano y la naturaleza. La Revista de Tecnología – Journal of Technology va dirigida a la comunidad científica, académica, al sector productivo y a las organizaciones en general, que mediante los proyectos de investigación encuentran diversas formas de evolucionar y a su vez contribuyen a suplir las necesidades de la comunidad en sociedad dentro del marco del papel que corresponde a las universidad como espacio social de utilidad colectiva. Correo electrónico: revistatecnologia@unbosque.edu.co, tecjournal.uelbosque@gmail.com
PUBLICIDAD
AIMS AND SCOPE
La Revista de Tecnología – Journal of Technology ISSN 1692-1399 invita a dirigir sus órdenes publicitarias a la dirección electrónica revistatecnologia@unbosque.edu.co, a romerojaimea@unbosque.edu.co, tecjournal.uelbosque@gmail.com.
Revista de Tecnología – Journal of Technology of the college of engineering at Universidad El Bosque, Bogotá D.C., founded in 2.002 as an academic journal published on a semester-basis, is the technical and scientific forum to share advances in several knowledge fields of the disciplines of engineering. Its aim is to disseminate and spread knowledge produced by national and international researchers and results acquainted from research processes, theoretical design, analysis and thinking on problems and needs of society, tackling them from an engineering point of view by applying scientific knowledge to develop solutions translated into technological and managerial innovation, promoting a culture for life, its quality and meaning, expressed in terms of impact analysis of these solutions on people well-being, environment, organizations and society viability in search for new civilization contexts focusing on respect for human beings and nature.
ADVERTISING Revista de Tecnología – Journal of Technology ISSN 1692-1399 invites to advertise by inquiring sending an e-mail to revistatecnologia@unbosque.edu.co, or romerojaimea@unbosque.edu.co
FORMA DE ADQUISICIÓN
Revista de Tecnología – Journal of Technolgy is directed to the scientific and academic community, to industries and any organization that, by means of research projects find several ways to evolve and bring its contribution to attend needs of communities in society portrayed by the role of university as a social space of collective revenues.
Compra, canje o suscripción. Purchase, exchange or subcriptions. Acheter, echange o de abonnement.
e-mail: revistatecnologia@unbosque.edu.co, tecjournal.uelbosque@gmail.com
Suscripciones y solicitudes de canje. Subscriptions or Exchange. – A besoine D’echange.
REVISTA DE TECNOLOGÍA
Avenida Carrera 9 131A-02 Edificio Fundadores, Piso 3 – ala sur Oficina de Publicaciones de la Facultad de Ingeniería, Universidad El Bosque, Bogotá D.C., Colombia. Tel. + 571 648 9000 ext. 1385 – Fax + 571 625 2030 revistatecnologia@unbosque.edu.co
Avenida Carrera 9 131A-02, Edificio Fundadores, Piso 3 – ala sur, Oficina de Publicaciones de la Facultad de Ingeniería, Bogotá D.C., Colombia Aunque todos los anuncios y demás contenidos de la revista dicen estar conforme a estándares éticos, por su inclusión en esta publicación, el anunciante declara que la responsabilidad por perjuicios o daños a personas o propiedades como resultado de la calidad, confiabilidad de los productos, la negligencia, cualquier uso u operación de los métodos, productos, instrucciones o ideas contenidas en el material corresponde enteramente a quien origina la información publicada.
JOURNAL OF TECHNOLOGY Avenida Carrera 9 131A-02 – Edificio Fundadores, Piso 3 – ala sur, Oficina de Publicaciones de la Facultad de Ingeniería, Bogotá D.C., Colombia Although all advertising and further contents are expected to conform to ethical standards, inclusion in this publication does not constitute a guarantee or endorsement of the quality or value of such a product or the claims made of it by its manufacturer. No responsibility is assumed by the publisher for any injury and/or damage to people or property as a matter of product liability, negligence or otherwise, or form, any use or operation of any methods, products, instructions or ideas contained in the material herein.
©Editorial Universidad El Bosque ©Revista de Tecnología – Journal of Technology ISSN 1692-1399 Abreviatura para notas a pie de página, listas y referencias bibliográficas: Rev. Tecnol. Volumen 14 Número 1 Junio de 2015 Periodicidad semestral Indexada en IBN Publindex (categoría C) Índice Nacional de Publicaciones Seriadas, Científicas y Tecnológicas. Admitida en Latindex Ésta revista tiene productos revisados por los miembros del comité de árbitros Sistema Regional de Información en Línea para Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal. Enero – Junio de 2015
Comité Editorial
Comité Científico
Comité de Árbitros
Editorial Committee
Scientific Committee
Referee Committee
Jairo Lenin Ramón, Ph.D. Ingeniería Tecnologías Industriales. Universidad Politécnica de Cartagena de España
Elizabeth León Guzmán, Ph.D. Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de Colombia
Andrés Giovanni Guarín
Luis Fernando Gutiérrez, Ph.D. Desarrollo, Sostenibilidad y Ecodiseño, Ecólogo Universidad Externado de Colombia Kai Whiting, MSc Abertay University, Dundee, Scotland, UK Yina Patricia Salamanca Blanco, Dr. Sc., Química, Swedish University of Agriculture Science SLU Uppsala, Sweden Mario Opazo Gutiérrez Ing., MSc Decano Facultad de Ingeniería Universidad El Bosque Editor en Jefe Editor in chief Jaime Alberto Romero Infante Ing., MGO, MBA (C) Universidad El Bosque
Luis Alejandro Rodríguez, Ph.D. Facultad de Ciencias Económicas Universidad Nacional de Colombia Gerardo Aristizábal Aristizábal, M.D. Universidad El Bosque, Colombia Jorge Enrique Mejía, M.Sc. Universidad Central, Colombia Holman Diego Bolívar Barón, Ph.D. Facultad de Ingeniería Universidad Católica de Colombia Leonardo D. Donado, M.Sc. Universidad El Bosque Colombia
andres.guarin@profesores.uamerica. edu.co
Carlos Gabriel Correa Chaparro carlos.correa@profesores.uamerica. edu.co
Nadenka Beatriz Melo nadenkamelo@gmail.com
Luis Miguel Casabianca González casabiancaluis@unbosque.edu.co
Jhon Ochoa
jfochoaa@gmail.com
Bellanith Vargas Garzón
bellanith.vargas@gmail.com
Claudio Varini
claudiovarini@gmail.com
Luis Fernando Molina-Prieto lmolinaprieto@gmail.com
Marlene Garzón, M.Sc. Universidad El Bosque
Universidad El Bosque Presidente de El Claustro President of El Claustro José Luis Roa Benavides Presidente del Consejo Directivo President of the Director Council Carlos Alberto Leal Contreras Rector President Rafael Sánchez París Vicerrector Académico Academic Vice President María Clara Rangel Galvis Vicerrector Administrativo / Managerial Vice President Francisco José Falla Carrasco Vicerrector de Investigaciones Vice President of Research Miguel Otero Cadena Decano Facultad de Ingeniería Dean Faculty of Engineering Mario Omar Opazo Gutiérrez
Moritz Velásquez Riaño mvelasquezri@uelbosque.edu.co
Concepto, diseño y cubierta Concept, design and cover Centro de Diseño y Comunicación Facultad de Diseño, Imagen y Comunicación Universidad El Bosque Alexander Castañeda Sergio Cabrera
Editor Asociado Associate Editor Ernesto Villegas R, Arq. Esp, Mgs Universidad El Bosque Colaborador Asociado –OJSSenior Associate
Impresión Print Editorial Kimpres S.A.S.
Gonzalo Forero Buitrago Ing. Universidad El Bosque
SUSCRIPCIONES Y SOLICITUDES DE CANJE Subscriptions or Exchange - A Besoine D’echange Revista de Tecnología – Journal of Technology ISSN 1692-1399 Avenida Carrera 9 131A - 02, Edificio Fundadores, Piso 3 – ala sur, Oficina de Publicaciones de la Facultad de Ingeniería, Bogotá D.C., Colombia Tel. +571 648 9000 ext. 1385 - Fax: +571 625 2030 revistatecnologia@unbosque.edu.co, publicacion.revistatecnologia@gmail.com Se permite la reproducción de contenidos citando la fuente.
Productos y servicios limpios
Contenido / Contents Editorial / Editorial
Hospital Universitario. Tecnología para la salud y calidad de vida
Dr. Rafael Sánchez París................................................................................................................................................................................................................. 4
Assessing land use change in Europe’s protected areas through time
Evaluación del cambio de uso del suelo en las áreas protegidas de Europa a través del tiempo
Ivan Camilo Vera Concha, Ferreira Dos Santos........................................................................................................................................................................... 7
Aprendizaje de la cinemática en robots redundantes utilizando mapas de bézier Learning kinematics redundant robots using maps bézier
Diego Felipe Páez Granados, Oscar Eduardo Gualdron, Jairo Lenin Ramón Valencia......................................................................................................... 23
Reenfoque de las cadenas productivas: caso de estudio, el ensamblaje de buses con valor agregado en Colombia
Refocusing the chain: case study, the assembly of buses with added value in Colombia
Ricardo Prada Ospina, Pablo Cesar Ocampo V.......................................................................................................................................................................... 33
Desarrollo eficiente de aplicaciones empresariales Usando el framework hibernate Efficient enterprise application development using the Framework Hibernate
Christian Mauricio Castillo Estrada, Karina Cancino Villatoro, Luis Antonio Álvarez Oval................................................................................................ 45
Ciudades sensibles al agua: paradigma contemporáneo para gestionar aguas urbanas Water Sensitive Cities: contemporary paradigm for managing urban water
Luis Fernando Molina Prieto, Ernesto Villegas Rodríguez......................................................................................................................................................... 53
El Sistema Prolog Factory como entorno de Aprendizaje Significativo Prolog Factory System as meaningful learning environmen
Fredy Rolando García Bello, Clara Cecilia Nensthiel Zorro..................................................................................................................................................... 65
Calidad biológica de la microcuenca de San Cristóbal en la localidad de Usaquén, a través de estudios de bioindicación con macroinvertebrados bentónicos Biological quality of San Cristóbal´s watershed in Usaquén´s town, through benthic macroinvertebrates as bioindicators
Viviana Osorno Acosta, Sandra Liliana Mayorga León............................................................................................................................................................. 77
Calculo de la capacidad de carga turistica del lago Tarapoto – Puerto Nariño (Amazonas- Colombia) Tourism carrying capacity of the lake Tarapoto - Puerto Nariño (Amazonas Colombia)
Fernando Gutiérrez-Fernández, Sergio Andres Sierra Escribas................................................................................................................................................ 85
Propuesta de fortalecimiento del modelo de reposición de inventarios y programación de rutas de entrega, para la mejora del nivel de servicio del centro de distribución a los puntos de venta de una empresa comercializadora en Bogotá Proposal to strengthen the model of inventory replenishment and programing delivery routes, to improve the level of service distribution center to the points of sales of a marketing company in Bogotá
Martha Ruth Mendoza Torres, Luisa Fernanda Guerra Quintero, Erick Giovanni Sanchez Garcia.................................................................................... 97
Eficiencia técnica de la producción de panela
The technical efficiency of Non Centrifugal Sugar production
María Eugenia Guerrero Useda, Juan Diego Escobar Guzmán...............................................................................................................................................107
Propiedades que definen los materiales resilientes en arquitectura Defining the materials properties resilient in architecture
Oscar Cortés-Cely..........................................................................................................................................................................................................................117
Análisis de la seguridad en la implementación de servicios corporativos sobre el protocolo IPV Safety analysis in the implementation of corporate services on the IPV6 protocol
Bareño Gutiérrez Raúl; Navarro Núñez William; Cárdenas Urrea Sonia; Sarmiento Osorio Hugo; Duarte Acosta Nixon; Germán Gonzalo Vargas Sánchez.........................................................................................................................................................127
Editorial / Editorial Hospital Universitario. Tecnología para la salud y calidad de vida Dr. Rafael Sánchez París, Junio 18 de 2015 University Hospital. Technology for health and quality of life Dr. Rafael Sánchez París, June 18, 2015
Dr. Rafael Sánchez París
El desarrollo tecnológico de la nación, es el baluarte principal del progreso, bienestar de la sociedad y uno de los medios para conseguir una mejor Calidad de Vida. La Universidad El Bosque en asocio con Compensar a desarrollado el proyecto del Hospital Universitario, comenzando en el mes de junio la construcción de una infraestructura con los más altos estándares de calidad y los mejores componentes tecnológicos para la Salud y Calidad de Vida de nuestra nación; estos componentes albergan el equipo humano de altas capacidades científicas y profesionales que a acostumbrado tener la Universidad El Bosque y Compensar. La primera referenciación de un hospital o institución universitaria como hoy la conocemos, data de 1.889 el hospital Johns Hopkins en Boltimore, del cual 4 años más tarde nació la facultad de medicina, generando un cambio significativo en la atención clínica, la educación y la investigación con un componente humanista que aun hoy nos parece pertinente. Luego en 1.910 el informe de Abraham Flexner, se constituye en el pilar que ayuda a definir la forma de educación médica que hoy conocemos. Sin embargo, muchos cambios han ocurrido en los últimos 100 años y se requieren nuevas formas que nos permitan desarrollar lo que la sociedad hoy requiere de las instituciones prestadoras de salud en el mundo entero y Colombia no es una excepción. Para la Universidad El Bosque que nació producto de una donación hecha por los propietarios de la clínica el bosque en 1977, la idea de consolidar un centro académico de salud ha sido siempre uno de sus objetivos más importantes, de hecho en la actualidad la Fundación
Salud Bosque, que fue creada por la Universidad para llevar adelante la operación de un hospital en el cual la atención clínica, la formación de profesionales y especialistas y la investigación son una demostración clara de nuestro compromiso para mejorar el estado de salud y la calidad de vida de los colombianos. Sin embargo, la realidad actual del sistema de salud en Colombia, nos hizo pensar que nosotros los actores como Compensar y la Universidad El Bosque, debíamos trabajar para encontrar mejores formas para alcanzar unos niveles en atención clínica, formación de talento humano en salud y otros, y en investigación, que nos permitan mejorar el futuro de la salud de los colombianos. Es por esto que durante los últimos ya 5 años en conjunto con la caja de compensación familiar Compensar, hemos venido trabajando en la construcción de un Centro Académico de Salud que nos permita mejorar la salud y disminuir el efecto de la enfermedad en la sociedad colombiana, lo cual sin duda va más allá inclusive que la construcción de la Infraestructura Clínica.
Lo anterior nos lleva a afrontar distintos retos a saber: Quizás el más complejo de todos es desarrollar una alianza que desde hoy y hasta siempre nos permita concentrarnos en mejorar la salud y la calidad de vida de nuestros usuarios. Afrontar la complejidad creciente del sector salud al igual que las serias dificultades financieras que atraviesa.
Hospital Universitario. Tecnología para la salud y calidad de vida Dr. Rafael Sánchez París, Junio 18 de 2015
Desarrollar un modelo de atención centrado en el paciente y su familia que haga real los enunciados misionales de ambas instituciones. Desarrollar modelos educativos de profesionales de la salud y de otras áreas del conocimiento, innovadores que permitan asegurar la pertinencia y calidad de los futuros responsables del sistema de salud colombiana.
Infraestructura. Al respecto debemos destacar:
Es una construcción amigable con el ambiente, en el cual todas las decisiones que se desarrollen tendrán siempre en cuenta la auto sostenibilidad y el cuidado del medio ambiente. Luz natural. Hoy es claro en arquitectura hospitalaria la presencia de luz natural en los espacios físicos, este contribuirá a la pronta recuperación de los enfermos.
Lograr que la investigación biomédica, translacional, clínica y de poblaciones nos lleve a mejores prácticas que permitan hacer diferencia en la salud y el tratamiento de la enfermedad de nuestros usuarios.
Centrado en paciente y familia. Esto se plasma con la existencia de modelos de atención y espacios que permitirán que las familias hagan parte del proceso de recuperación de los enfermos.
Construcción de redes o sistemas de atención que permitan trabajar en promoción, prevención y rehabilitación de una mejor manera para todos nuestros usuarios.
Seguro y eficiente. A lo largo de muchos meses y acompañados de expertos en el tema, se construyeron los flujos de pacientes, familias y otros, de tal manera que la seguridad de los pacientes y la eficiencia en el servicio fuesen dos componentes indispensables.
Todo lo anteriormente descrito, deberá llevarnos a que nuestro Hospital sea reconocido al menos por las seis características que a continuación enumeraré: 1. Altos niveles de calidad y búsqueda de la excelencia,
especialmente relacionada con los asuntos que tocan la seguridad de los pacientes, sus familias y toda la comunidad hospitalaria. 2. Experiencia. Habremos construido modelos de atención y servicio que nos llevará a que realmente sea una experiencia el estar en nuestras instalaciones. 3. Costo. Los principios como la eficiencia y la eficacia serán un componente indispensable que nos llevará a tener una relación costo efectividad, superior a los hospitales similares al nuestro. 4. Innovación seremos reconocidos porque la innovación hará parte de nuestro DNA y generaremos maneras distintas de hacer las cosas, lo que nos permitirá ser únicos. 5. Estándares Internacionales. Desde el inicio del trabajo conjunto, el construir un proyecto que permitiera someternos a la acreditación internacional ha sido una preocupación permanente y por eso hoy los diseños se ajustan al cumplimiento de dichos estándares, al igual que a los flujos y procesos actualmente elaborados para el futuro. 6. Complejidad. Estaremos en capacidad de resolver las
situaciones de salud incluidas las de alta complejidad al interior de nuestras instalaciones.
Académico. Este concepto se hace realidad con la existencia de espacios para la discusión y la formación de académicos en todos los espacios de atención clínica, lo cual sin duda alguna no es estándar hoy en el país. Inteligente. Los sistemas de información y relacionados nos permitirán
Realizar una gestión inteligente e integrada de todos los servicios al interior de las instalaciones. Acogedor. La calidad y calidez de los espacios al interior de las instalaciones harán que los usuarios y sus familias se sientan confortables y cómodos. A continuación resaltaremos algunos de los espacios existentes: • El área a construir es de 46.092 m2, distribuidos en 15
pisos. • 220 Camas para hospitalización general. • 46 Unidades de Cuidado Intensivo • 9 Salas de Cirugía • 3 TPRP´S • 23 Consultorios para consulta externa • 1 Salón de teleconferencias de 70 m2 • 1 Salón de Telemedicina de 73 m2 • 1 Estar de estudiantes de 96 m2 • 7 Aulas de clase de 30 m2
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 4-6 ¦ 5
El Autor Dr. Rafael Sánchez París Médico Cirujano con Especialización en Cirugía General y Cirugía Vascular de la Escuela Colombia de Medicina, realizó estudios de Magister en Dirección de Empresas en la Escuela de Dirección y Negocios de la Universidad de La Sabana - INALDE. Primer colombiano en realizar estudios de Dirección de Educación Superior con el American Council on Education. Responsable y gestor de importantes procesos administrativos de la Fundación Salud Bosque y de la Universidad El Bosque. Actualmente se desempeña en el cargo de Rector de la Universidad El Bosque.
Assessing land use change in Europe’s protected areas through time Evaluación del cambio de uso del suelo en las áreas protegidas de Europa a través del tiempo
Ivan Camilo Vera Concha
Abstract
Resumen
rotected area status has become more important than it used to be. Today, protected areas have a crucial role in society, environment and economy. Land use change has become a major issue submitting protected areas to pressures which trigger a number of problems such as biodiversity loss and enhancing global warming, which affects their nature and our livelihoods. The land use/cover change per decade was studied for Europe’s oldest protected areas from 1900 to 2000, within their limits and outside a 10km radio. The land use change was also compared between historic time steps defined by major historic events in Europe’s protected areas history. The study addressed if the protected areas were actually working in limiting or enhancing land use/cover change through time and find if there were substantial differences between time periods. Additionally, it also addressed if the IUCN categorization was affecting land use change within the protected areas. Despite increases in the rate of change of human settlements outside the protected areas, which could lead to negative interactions, protected areas have been effective in limiting the land use change within their boundaries. Based on historic events, 3 time lapses were established. Significant differences were found between time lapses in the rate of change of land cover category
P
l estatus de área protegida debe ser mas importante que para lo que se usa actualmente. En la actualidad las areas protegidas tienen un rol crucial en la sociedad, el medio ambiente y la economia. El cambio de uso del suelo, ha sido el factor que mayor presion ejerce sobre las areas protegidas con un gran numero de problemas ocasionados como el calentamiento global y la perdida de biodiversidad afectando a todos los involucrados. El cambio de uso del suelo por decada, ha sido estudiado por las mas antiguas areas protegidas de Europa, desde los años 1900 hasta el 2000 con un radio de 10 kilometros a su alrededor.El cambio de uso tambien fue comparado con los mas grandes sucesos historicos definidos en el tiempo. Este estudio se dirige a visualizar las diferencias substanciales en periodos de tiempo, con el fin de estudiar si las areas protegidas mejoran y limitan ese cambio de uso del suelo en distintos periodos historicos. Adicionalmente tambien se estudiara si la categorizacion IUCN afecta el cambio de uso del suelo en las areas protegidas. Se establecen entonces tres periodos de tiempo en los que se estudiara que tan efectivo es el establecimiento de areas protegidas en cuanto al cambio en el uso del suelo y si existe un respeto de ese limite para los asentamientos humanos.
E
Recibido / Received: Mayo 08 de 2015 Aprobado / Aproved: Mayo 28 de 2015 Tipo de artículo / Type of paper: Investigación Científica y Tecnológica terminada. Afiliación Institucional de los autores / Institutional Affiliation of authors: Universidad de Utrecht Holanda, Universidad El Bosque. Autor para comunicaciones / Author communications: Ivan Camilo Vera Concha, i.c.vera@students.uu.nl El autor declara que no tiene conflicto de interés.
Ivan Camilo Vera Concha
(Settlements, Cropland and Forest) and in total area. Since the introduction of the IUCN categories, the total areas inside the protected areas is less for the Settlements and Cropland categories and more for the Forest one compared to other historic time lapses. Protected areas are effective in limiting the area of settlements and cropland within their limits..
Palabras clave: Resiliencia Urbana, Ciudades Sustentables, Infraestructura multifuncional, recurso fluvial.
Keywords: Resiliencia urbana, ciudades sustentables, infraestructura multifuncional, recurso pluvial.
Introduction The status of Protected Area (PA), is given to a region due to its ecological, social and economic importance ( Watson et al, 2014). These areas are at the core of efforts towards conserving nature and the services they provide to people (IUCN, 2013). There is evidence that the concept of protected area has been in Europe for several thousand
years and regarding of their purpose, Europe has been establishing them since 1080 ( Walters, 2013). IUCN defines PA as “a clearly defined geographical space, recognized, dedicated and managed, through legal or other effective means, to achieve the long term conservation of nature with associated ecosystem services and cultural value”(IUCN, 2008).
Figure 1.
1087: Firt game - keeping forest (England)
1853: Fontainebleau fores (france),is considered to be the fist protected ares worldwide
1933: The london convention relative to the preservation of fauna and flora in their natural state. Was the first convention to define national parks and nature reserves at international level.
1969: IUCN formally defined the term “National Pak”
1979: The ben 1992: The habiConvention tats directive
1971: Ramsar convention 1930: Letea forest in the danube river delta was declared a nature reserve, with a purpose of protection of its flora and fauna
1600: Forest proteccion for contructing naval ships (Turkey)
1648: The international union for consercvation of nature (IUCN) was set up to promote the conservation of nature worldwide
1978: Firt system of protected areas categorization established by IUCN
1994: New guidelines for protected areas categorization were published by IUCN 2010
1080
1680: Beginnig of the informal landscape design (Great Britain)
1411-1436: Royal forests and game species protección (Hungary)
1909:Sweden became the first country in Europe to estabilish national parks
1884:gammelmosen (Norway, world’s firts protecteted area declared solely for scientific purposes
1932:First billeteral protected area between polan and Slovakia was established in the pienint muntains
1979: The birds directive
1942:The western Hemisphese conventions on nature protection wildfile presentation incorporates four types.
8 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 7-22
1992: natura 2000
Assessing land use change in Europe’s protected areas through time
Time lapse of major events in Europe’s protected areas history. It goes from 1080 to 2010, with a gap between 1087 and 1411due to the lack of relevant events. The first major event in Europe’s PA’s history was in 1087 with the introduction of the first game-keeping forest in England ( Walters, 2013). Almost 400 years later, in 1411 Hungary declares royal forests for the protection of game species; and in 1600 Turkey, begins protecting forest that were used for the construction of naval ships ( Walters, 2013). Since 1087 and the next 800 years, forests in Europe were protected for the use of their natural resources and recreation value. There is a major change in 1844, in Gammelmosen, Norway; an area is declared solely for scientific purposes. Just years after, in 1853 the Fontainebleau Forest in France is given the status of protected area and is considered the first PA worldwide ( Walters, 2013). Major changes start to take place in the last century; in 1909 Sweden became the first country in Europe to establish National parks and in 1930 the Latea forest in Rumania was declared nature reserve, with the purpose of protecting flora and fauna. As new protected areas were established around Europe, an effort to categorize them and clarify terminology began. In 1933 at the International Conference for the Protection of Fauna and Flora, in London, four protected areas categories were established (National Park; Strict Nature Reserve; Fauna and Flora reserve; and Reserve With Prohibition for Hunting and Collecting)(Dudley, 2008). In 1942, the Convention on Nature Protection and Wildlife Preservation In The Western Hemisphere, also incorporated four types: National Park; National Reserve; Nature Monument; and Strict Wilderness Reserve (Holdgate 1999). The IUCN categories were introduced in 1978, but it was not until 1994 when new guidelines for categorizing PA’s were approved by the IUCN. As a result, PA’s were divided into categories (Ia Strict Nature Reserve, Ib Wilderness Area, II National Park, III Natural Monument or Feature, IV Habitat/Species Management Area, V Protected Landscape/ Seascape, VI Protected area with sustainable use of natural resources). Table 1. IUCN Categories
Category
Ia
Main purpose
Strict Nature Reserve: managed mainly for science
Category
Main purpose
Ib
Wilderness Area: wilderness protection
II
National Park: Ecosystem protection and recreation
III
Natural Monument: conservation of specific natural features
IV
Habitat/Species Management Area: Conservation through management intervention
V
Protected landscape/Seascape: Conservation and recreation
VI
Sustainable use of natural resources
Table 1 displays the seven IUCN categories and their main purpose. (IUCN, 2008)
Today there is a strong linkage between society and PA’s, which is vital for our livelihoods (Treves et al, 2005). In addition to conserving biodiversity (La Saout et al, 2013), well-managed protected areas can provide crucial ecosystem services and now PA’s are also seen as crucial component of global climate change mitigation efforts ( Watson et al, 2014). PAs are submitted to different types of pressures such as land use change, land conflicts (use vs adequate use), increase in population, etc. It is expected that in the coming decades, pressures on protected areas will increase depending on the land use and socioeconomic dynamics of the region in which they are located (Defries et al, 2007). Land use and land cover change are among the major problems that prevent PA’s to achieve their socioeconomic and conservation purposes. Land cover change is one of the most important factors leading to biodiversity and habitat loss (Falcucci et al, 2007). Also land use changes are so pervasive that, when aggregated globally, they significantly affect key aspects of Earth System functioning (Lambin, 2001), having a direct impact on biodiversity, contributing to local and regional climate change and enhancing global climate warming (Ellis, 2008). It is well known that changes in land cover are mostly generated by human activities; deforestation, agriculture and urban expansion are major causes leading to land cover change (Ellis, 2008). Scientists recognize that the magnitude of change is large. One estimate holds that the global expansion of croplands
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 7-22 ¦ 9
Ivan Camilo Vera Concha
since 1850 has converted 6 million km2 of forests/ woodlands and 4.7 million km2 of savannas, grasslands and steppes (Lambin, 2001). Some studies assure that the effectiveness of PA’s in preventing anthropogenic land cover/use change (especially in sites of objectively defined biodiversity value) remain uncertain (Cambridge Conservation Initiave , 2010). Figure 2.
Biodiversity and habitat loss
Enhace global warming
Contribute to local and regional climate change
Changes in ecosystem processes/ decreasing effective size
Can lead to Pressures on protected areas Land cover / use change Deforestación
Agriculture
Increase use of natural resources Increase population density
Increase on potencial interactions between human and nature Urban expansion Population grow
Cause effect diagram. Possible resulting effects from the pressures that protected areas are submitted due to population grow. Population grow is the main cause. Each level is and effect of the level behind it. Each level is also the cause for the next level. As land cover change is driven by human activities, the population growth will enhance the change in the coming years. In the next half century population is expected to continue growing (2-4 billion people) (Cohe, 2003). As population increases, the pressure for natural resources does too. Human land use is expanding and intensifying on the land surrounding PA’s, and in some areas population density is leading to more rural settlement in previous Wild areas (Hansen et al, 2007). As proximity between urban areas and PA’s increases, so does the potential for interactions ( Mcdonalds et al, 2009). Population settlements on the edges of PA’s can have negative consequences that may result in changes in ecosystem processes and biodiversity within the PA (Hansen et al, 2007). Studies in Latin America, United
States and Africa suggest that PA’s attract human settlements ( Wittemyer et al, 2008), resulting on changes in land cover. Other studies show that housing growth in and near PA’s in Unites States is decreasing their effective size, and national forests are even threatened by habitat loss due to housing grow within their boundaries (Radeloff et al, 2010). Deforestation agriculture and interaction between humans and nature lead to a land cover/use change which places pressures on PA’s. These pressures on PA’s can lead to different consequences. A potential change in forest area can lead to habitat loss for animals resulting in a decrease of biodiversity. Deforestation release the carbon stored in the trees into the atmosphere which can enhance global warming. Deforestation can also affect the CO2, N, and water cycle, leading to regional and local climate change. As ecosystem needs to have an effective area for natural processes (Naeem et al, 1999), pressures can reduce these areas and interrupt the process of them. As stated before, population growth is resulting in land cover change, which threatens protected areas and its conservation purposes. This research purpose is to analyze the land use change over time in and around Europe’s oldest PA’s and compare them between different historic times. It hypothesized that there is no difference between historic periods of time regarding land use change inside PA’s. McDonalds (2009) stated that potential interactions between humans and protected areas increase with less distance between them. Wittemyer and company (2008) suggested that PA’s attract human settlements. This research also wants to determine if these potential interactions due to potential urban area grow close to the PA’s are submitting them to pressures and resulting in potential changes in land cover/use within the PA’s over time.
Methodology Data Land cover data The land cover/use data set was obtained from model results of the Historic Land Dynamics Assessment (HILDA) version 2.0 (date of the version 27-3-14). The
10 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 7-22
Assessing land use change in Europe’s protected areas through time
data set was developed by the Laboratory of Geo-information Science and Remote Sensing, Wageningen University (NL) under the lead of Richard Fuchs & Martin Herold for the GHG-Europe project (Fuchs et al, 2014a)( Fuchs et al, 2014b)(Fuchs et al, 2013). The land cove/user data set has a spatial resolution of 1 km by 1 km. It contains the land cover/use from Europe per decade from 1900 to 2010. The thematic resolution is divided into six classes.
• Transition: it goes from 1930 to 1970, in this period, the
• Settlements, including green urban area, with three
37 PA’s from Europe were evaluated during the study, each PA had to meet 4 requirements in order to be considered as part of the sample.
density classes: low, medium and high. • Cropland, including orchards and agro-forestry. • Forest, including transitional shrub and woodland, tree nurseries, reforested areas for forestry purposes. • Grassland, including natural grassland, wetlands, pasture and Mediterranean shrub vegetation. • Other Land, including glaciers, sparsely vegetated areas, beaches, bare soil. • Water, including water bodies, Ocean, streams.
Protected areas data The data for protected areas was obtained from the European Environmental Agency (EEA) (date of the version 31-10-2014). It displays the boundaries of PA’s located in Europe. This data set is best known as nationally designated areas. The inventory began in 1995 under the Coordination of Information of the Environment (CORINE) programme of the European Commission (European Environmental Agency, 2014).
categorization work began, and several conferences took place were they established different categories for protected areas (Dudley, 2008) (Holdgate 1999). • Official: the last time lapse comprehends from 19702000, in these decades the IUCN official categories were published (1974) and the new guidelines that we use today were approved in 1994 by the IUCN.
1. Protected areas established between 1900 and 1930,
and the study wanted to assess PA’s before the categorization work began in 1933 ( Walters, 2014). 2. PA’s must be bigger than 1km2 because the spatial resolution from the land cover/use data set is 1km2. 3. The study excluded marine PA’s. The vast majority of Europe’s marine protected areas are established within the ocean. The rate of change for the land use categories important for this study cannot be evaluated, therefore were excluded. 4. PA’s that are mostly covered by water bodies (e.g. lakes) were excluded because the change cannot be evaluated. Figure 3.
Sample The land use change inside protected areas and their surroundings was compared within different historic time periods. These were selected according to Europe’s PA’s time line. Due the time threshold from the Hilda data set (1900-2010), the historic time steps were taken into account from 1900. The historic time lapses were divided according to major historic events that represent a major impact in PA’s history. The major events and the historic time lapses are named below. • Establishment: This period of time goes from 1900 to
1930, refers to the time lapse were the PA’s were established before the official designation work began, which according to Walters (2014) began in 1933. Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 7-22 ¦ 11
Ivan Camilo Vera Concha
Europe map with PA’s. The location of the 37 PA’s across Europe are displayed in red, due to limit data access some countries are not displayed, this does not affect the study. The PA’s sample is located in Denmark, Germany, Czech Republic, Sweden, Slovenia, Latvia, Italy, Slovakia and Switzerland
Example of PA’s with their buffer. Hamra and Sanjallet are two protected areas located in the north of Sweden. For this example, the land cover data from 1910 was used. Each color represents a land cover category.
Procedure
The analysis was divided into two different steps. In the first step the 1900 to 2000 period of time was analyzed, while the second one involves the historic time steps.
Both Data sets were intercepted to obtain the extent of area for each land cover category, this process was repeated once per decade. To detect if a PA is limiting or enhancing the land use change within their limits, it must be compared with its surroundings, which receives less protection (Nagendra, 2008). A 10 km buffer was generated outside the limits of each PA and the process was repeated per decade. With the area data for each land cover class within the boundaries of the park and outside the 10 km buffer, the rate of change was calculated. As a result the rate of change for each class per decade was obtained for the sample and its buffer. Subsequently each rate of change was calculated for each time lapse. Figure 4.
Data analysis
For the purpose of this study, the land cover classes Other land and Water were left out from analysis (They did not vary in the whole time period).
Analysis 1900-200 To identify possible trends in land use, each land cover class area was standardized with the area from the sample (Total area of all PA’s within boundaries). The same process was repeated for the 10 km buffer data (Total area from the 10 km buffers sample) and then plotted. To assess the effectiveness of PA’s in limiting land cover changes and support the trends found, the inside rate of change per decade was compared with the surroundings rate of change. If the rate of change is lower than the outside, this means that the PA’s are effective in lowering the land cover change of that class. On the other hand if the rate of change is bigger, this means that the PA’s enhanced the land cover change. A nonparametric sign test (p>0.05) was used to assess the difference in rate of change. A second sing test (p>0.05) was performed between land cover categories, with the purpose of determining which category had the faster rate of change and which one the slower inside the PA’s
Analysis Historic time steps The total area and rate of change was calculated for each land cover category within each historic step. A Kruskal-Wallis (KW ) (p>0.05) test was implemented to determine possible differences between the historic time steps regarding the total area from each class. A third sing test (p>0.05) was performed for each historic time step, 12 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 7-22
Assessing land use change in Europe’s protected areas through time
the average rate of change per PA inside and outside was tested for each class. And the rates of changes were also comparted with each other. According to Nagendra (2008) the effectiveness of a PA can be assessed by comparing rates of change from inside the PA to their surroundings, “If the rate of land-cover change is lower within the protected area’s boundaries than outside, this indicates that the protected area has been successful in limiting land-cover change”. Following the same order of ideas, if the rate of change inside the PA is bigger than outside, this indicates that the PA’s are enhancing land cover change. This effectivens was also evaluated and compared for each historic time step.
Results
Table 3. Percentages of land cover class outside (10 km buffer) the boundaries of the PA’s sample per decade
1900-2000
Years
Table2. Percentages of land cover class within the boundaries of the PA’s sample per decade
Years
to 2000, followed by Forest (mean=20.9%), Cropland (mean=3.348%) and Settlements (mean=0.262%). The area from Settlements is reducing in size through time, while in the beginning of last century, covered 0.311% at the beginning of the present century covers 0.202%, showing a reduction of 0.109% (equivalent of changing 7.301 km2 of land). Cropland is also decreasing a cross time, with a total reduction of land cover of 2.385% (equivalent of changing 159.512 km2 of land). Forest class shows a different behavior in the hundred years period, increasing the total area per decade, acquiring a total area of 416.241 km2 from 1900 to 2000. In contrast, there is no a clear behavior for the Grassland class, it increases its area for the first half of the century but then it decreases.
Settlements Cropland Forest Grassland (%) (%) (%) (%)
Settlements Cropland Forest Grassland (%) (%) (%) (%)
1900
1.820
17.773
27.868
35.195
1910
2.019
17.680
27.578
35.377
1920
2.020
18.124
27.461
35.050
1900
0.311
4.493
18.456
35.945
1930
2.183
18.071
27.443
34.959
1910
0.311
4.493
18.456
35.945
1940
2.362
18.100
27.772
34.422
1920
0.311
4.308
18.351
36.235
1950
2.408
18.096
27.786
34.366
1930
0.304
3.932
18.382
36.587
1960
2.688
17.883
29.466
32.618
1940
0.300
3.396
18.980
36.529
1970
3.141
16.819
31.788
30.907
1950
0.277
3.107
18.324
37.497
1980
3.236
16.587
33.852
28.981
1960
0.263
3.097
21.476
34.369
1990
3.339
16.286
34.271
28.760
1970
0.228
3.025
22.390
33.562
2000
3.451
14.169
34.983
30.052
1980
0.228
3.067
22.997
32.913
1990
0.214
3.039
23.623
32.328
Mean
2.676
16.980
30.437
32.562
2000
0.202
2.108
24.680
32.215
Mean
0.262
3.348
20.9
34.695
The sum of all the percentages is not 100 %, due to the missing values from the other two land cover categories that were not evaluated for this study. Size of Grassland category revealed to be the one covering most area within the PA’s (mean=34.695%) from 1900
The sum of all the percentages is not 100 %, due to the missing values from the other two land cover categories that were not evaluated for this study. Table 2 illustrates the behavior from the land cover classes area outside the boundaries from the PA’s. The order of size outside the protected areas is the same as inside. Grassland demonstrates to be covering more area outside the boundaries of the PA’s (mean=32.562%)
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 7-22 ¦ 13
Ivan Camilo Vera Concha
for the entire period, followed close by forest (mean=30.437%), Cropland (mean16.980%) and Settlements (mean 2.676%). While Settlements and Forest are gaining area per decade, and showed a total change of 1.631% (equivalent of gaining 410.813 km2) and 7.115% (equivalent of gaining 1,792.688 km2) respectively,
Cropland and Grassland shows a reduction of 907.773 km2 (reduction of 3.604%) and 1,295.729 km2 (reduction of 5.143%) respectively. In the las part of the century, Forest class becomes the bigger in size outside the PA’s, while inside the PA’s Grassland is the biggest class in the whole century.
Figure 5.
Settlements out
0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00
0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00
111S
19 0 19 0 1 19 0 2 19 0 3 19 0 4 19 0 5 19 0 6 19 0 7 19 0 8 19 0 9 20 0 0 20 0 10
111S
% in total area
Settlements in
19 0 19 0 1 19 0 2 19 0 3 19 0 4 19 0 5 19 0 6 19 0 7 19 0 8 19 0 9 20 0 0 20 0 10
% in total area
A
Years 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
Croplands out
222S
19 00 19 10 19 20 19 3 19 0 4 19 0 5 19 0 60 19 70 19 8 19 0 9 20 0 0 20 0 10
222S
% in total area
Croplands in 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00
19 00 19 10 19 20 19 3 19 0 40 19 5 19 0 60 19 7 19 0 80 19 9 20 0 0 20 0 10
% in total area
B
Years
Years
Forest in
Forest out
40 35 30 25 20 15 10 5 0
333S
19 00 19 10 19 20 19 3 19 0 40 19 5 19 0 60 19 7 19 0 80 19 9 20 0 0 20 0 10
333S
% in total area
30 25 20 15 10 5 0
19 00 19 10 19 20 19 3 19 0 40 19 5 19 0 60 19 7 19 0 80 19 9 20 0 0 20 0 10
% in total area
C
Years
Years
444S
40 35 30 25 20 15 10 5 0
Grassland out
444S
19 00 19 10 19 20 19 3 19 0 40 19 5 19 0 60 19 7 19 0 80 19 9 20 0 0 20 0 10
Grassland in % in total area
38 37 36 35 34 33 32 31 30 29
19 00 19 10 19 20 19 3 19 0 40 19 5 19 0 60 19 7 19 0 80 19 9 20 0 0 20 0 10
% in total area
D
Years
Years 14 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 7-22
Years
Assessing land use change in Europe’s protected areas through time
Percentage of each land cover category within and outside the PA’s per decade. On the y axis are standardized values and the x axis the time. A Settlements, B Cropland, C Forest and D Grassland Settlements (A) show a clear trend of reducing area inside the sample, this category is reduced in almost 1/3 of its size (0.1%), while outside is growing on time and duplicates its size. Boundaries seem to be effective in protecting these areas for this class. McDonalds (2009) stated that potential interaction between humans and PA’s increase with less distance between them, this graph shows that even if PA’s surrounding could be attractive for developing Settlements, the limits are effective in controlling the change within the park. Cropland (B) size shows a trend of reduction within the PA’s, while outside there is not a clear trend. The graph suggest that the PA’s are effective in reducing the size of cropland within the PA’s sample, which is reduced in
more than 50%. In the last decades, there is also a reduction from the Cropland area outside the PA’s. Forest (C) illustrates the same trend for inside and outside the sample. In both cases, the land cover class is gaining area, Forest is an important category for determining the effectiveness of protected area, and theoretically they should enhance reforestation or limit deforestation. As outside is behaving the same as inside, the boundaries are not being effective in showing a clear difference trend improving more reforestation or reducing it more than outside. The trend of Grassland (D) inside the sample is irregular, it slowly gains area in the first decades, while then dramatically drops down. The trend outside is steady. There is no clear suggestion regarding on how are the limits of the PA’s affecting this category. It is impossible to tell whether the boundaries of the sample are enhancing or limiting the change in the Grassland class.
Table 4. Rate of change per decade in % in vs out, Settlements and Cropland classes
Difference in vs out
Grassland in (%) Grassland out (%)
Difference in vs out
Decades
Forest in (%)
Forest out(%)
1910-1900
0.00000
0.19935
Inside < Outside
0.00000
-0.09243
Inside <Outside
1920-1910
0.00007
0.00020
Inside < Outside
-0.18525
0.44432
Inside <Outside
1930-1920
-0.00724
0.16289
Inside < Outside
-0.37601
-0.05360
Inside >Outside
1940-1930
-0.00390
0.17926
Inside < Outside
-0.53637
0.02892
Inside >Outside
1950-1940
-0.02304
0.04644
Inside < Outside
-0.28855
-0.00419
Inside >Outside
1960-1950
-0.01404
0.27968
Inside < Outside
-0.01016
-0.21251
Inside <Outside
1970-1960
-0.03474
0.45267
Inside < Outside
-0.07184
-1.06375
Inside <Outside
1980-1970
0.00000
0.09530
Inside < Outside
0.04163
-0.23242
Inside <Outside
1990-1980
-0.01383
0.10293
Inside < Outside
-0.02730
-0.30127
Inside <Outside
2000-1990
-0.01246
0.11191
Inside < Outside
-0.93160
-2.11626
Inside <Outside
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 7-22 ¦ 15
Ivan Camilo Vera Concha
Comparison between rates of change from inside the PA’s with their surroundings for the Settlements and Cropland class. A positive rate of change means that the class is gaining area, while a negative one is the opposite Table 3 corroborates with graph A, while outside the PA’s settlements class increase, inside they decrease, showing the effectiveness of PA’s in lowering the settlements within their boundaries for the 100 years period (sign test, p=0.002).
The comparison between Cropland rates of change is not as clear as the Settlements one. In almost all the decades Cropland is being reduced inside and outside. In 6 decades the rate of change is bigger outside than inside, proving that the outside is losing cropland much faster than inside. In just 3 decades the rate of change was bigger inside. There is no significant difference between the rates of change in this class (sign test, p=3.44)
Table 5. Rate of change per decade in % in vs out, Forest and Grassland classes
Decades
Forest in (%)
Forest out(%)
Difference in vs out
1910-1900
0.00000
-0.28946
inside<Outside
0.00000
0.18255
Inside <Outside
1920-1910
-0.10493
-0.11778
inside<Outside
0.29011
-0.32674
Inside <Outside
1930-1920
0.03108
-0.01760
inside>Outside
0.35217
-0.09170
Inside >Outside
1940-1930
0.59819
0.32890
inside>Outside
-0.05791
-0.53708
Inside <Outside
1950-1940
-0.65575
0.01375
inside>Outside
0.96734
-0.05600
Inside >Outside
1960-1950
3.15197
1.68014
inside>Outside
-3.12778
-1.74731
Inside >Outside
1970-1960
0.91386
2.32243
inside<Outside
-0.80728
-1.71135
Inside <Outside
1980-1970
0.60676
2.06341
inside<Outside
-0.64839
-1.92629
Inside <Outside
1990-1980
0.62586
0.41898
inside>Outside
-0.58472
-0.22064
Inside >Outside
2000-1990
1.05771
0.71288
inside>Outside
-0.11364
1.29147
Inside <Outside
Grassland in (%) Grassland out (%)
16 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 7-22
Difference in vs out
Assessing land use change in Europe’s protected areas through time
Comparison between rates of change from inside the PA’s with their surroundings for the Forest and Grassland class. A positive rate of change means that the class is gaining area, while a negative one is the opposite In almost all the decades the rate of change for Forest is positive, which means that both for inside and outside, this class is gaining area. The rate of change is negative in the first 3 decades outside the sample, and there are two decades (1910-1920 and 1940-1950) when the class is losing area inside the parks (deforestation).It cannot assure that PA’s are enhancing reforestation or limiting deforestation within their boundaries for the 100 years period, even if in 6 decades the rate of change is bigger inside than outside. There is no significant difference between the rates of change (sign test, p=0.754). Furthermore, Grassland does not show a clear behavior in rates of change, most of the decades are losing area inside and outside the PA’s, with an exception in the first decades. Grassland like Forest and Cropland don’t show significance between rates of change (sign test, p=0.754). From 1900 to 2000, Settlements category, showed to be the one changing with the slower rate inside the PA’s and had significant difference with all the other categories (sign test, p<0.05), this means that in the 10 decades the rate of change from the settlements class was smaller than the rate of change of the other categories. On the other hand, Grassland and Forest categories are the ones with the biggest rate of change per decade, which means that they are changing faster than the other ones. There is no significance difference between these two categories, because there is only one decade when the Grassland is changing faster than Forest, but no statistical significance was found between these categories (sign test, p>0.05).
Inside km2 Time lapse
SettleCropland ments
Transition
17.837
211.045
1,356.948 2,373.111
Official
14.346
183.080
1,589.251 2,172.265
There is a strong difference in mean area between historic time steps for the Settlements, Cropland and Forest category. The difference in mean area for the Grassland category between historic time steps is not as significant as the other categories (taking into account the change within the category). The historic time step that differ most form each other is the Establishment against the Official, there is a reduction of 6 km2 for the Settlements class, 104 km2 reduction for the Cropland category and a gain of 385 km2 in Forest mean area. Significant difference was found between Establishment and Official historic time steps for the settlements category (p=0.011), between the other historic time periods there is no significant difference (Establishment-Transition p=0.61, Transition-Official p=0.232). Cropland and Forest also present a significant difference in mean area between historic time steps Establishment and Official (p=0.021 and p=0.03), but not among the other ones (p>0.05). On the contrary the mean area from Grassland doesn’t present a significant difference between historic time steps (p>0.05). Table 7. Mean area for each class per period outside the PA’s
Outside km2
Historic time steps
Inside km2 Time lapse
Establishment
SettleCropland ments
20.665
287.975
Forest
Grassland
1,231.123 2,419.180
Grassland
Mean area for each category per historic time lapse.
Time lapse
Table 6. Mean area for each class per period inside the PA’s
Forest
SettleCropland ments
Forest
Grassland
Establishment
506.507
4,512.682 6,950.252 8,854.372
Transition
667.545
4,465.429 7,357.238 8,333.600
Official
841.929, 3,950.521
8,658.661 7,372.701
Mean area for each category per historic time lapse. There are also strong differences in mean area between historic time steps for the land cover classes outside
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 7-22 ¦ 17
Ivan Camilo Vera Concha
the PA’s. The Settlements class shows a gain of 300 km2 in mean area from the Establishment time lapse to the Official one (p=0.009). In contrary from inside the PA’s, Settlements gain area between historic time steps. Cropland shows to be changing not significantly between historic time steps (taking into account the change within the category) (p>0.05), but the category is reducing the mean area over time. Forest and Grassland differ significantly between Establishment and Official historic time steps (p=0.017 and p=0.009), while forest is gaining more than 1700 km2, Grassland loses more than 1400 km2. Establishment-Transition and Transition-Official historic time steps are not showing significant difference in area one from each other, suggesting to be not changing significantly in all the land cover classes (p>0.05). Table 8. Mean rate of change per historic time step for each land cover class
Time lapse
Outside km2 Settlements
-0,0995
-0,5952
-0,8946
1,9089
1,0998
-1,2796
-1,2771 0,6795
-0,0361
-0,1500 -1,473
3,5099
0,8011
-0,4024
Official
0,6462
0,6297
Transition
-0,776
Establishment
-2,728
out
0,1931
in
0,3264
in out
0,147
out
0,015
in
Grassland
-0,2269
out
Forest
-0,007
in
Cropland
Mean rate of change for each category per historic time lapse. The mean rate of change for each time lapse was calculated for each land cover class, according to what stated before by Nagendra (2008), the green color symbolizes a
positive difference while the red one a negative. In the Official historic time step Forest, the rate of change is negative inside the sample (deforestation) while it is positive outside (reforestation). Establishments historic time step, showed a lower rate of change inside than outside for the Forest category, even if deforestation is taking place, the limits are effective in preventing faster changes than outside. Transition provides a different panorama; the rate of reforestation is bigger within the PA’s. Settlements, Croplands and Grassland show similar results in the 3 historic time steps, always with a positive difference. For the Settlements class, Transition has the best difference in mean rates of change, while outside the area is increasing in 0.327, inside is decreasing in 0.2269. On the other hand, the Official historic time step proves to have the best difference in mean rate of changes for Cropland, decreasing twice fast within the boundaries of the sample. When the rate of change data is evaluated in historic time steps instead of a 100 years period different results are obtained. For the Establishment period, there is significance in the 4 classes (sign test, p<0.05), which means that the rate of change was lower inside the boundaries of the PA’s than outside. Similar results were obtained for the Transition and Official time step, they proved to be having lower rate of change within the PA’s for the Settlements and Cropland class (sing test, p<0.05). For the Forest and Grassland category, there is no significance (sing test, p>0.05) between values from inside and outside the sample, even if the mean values had a positive difference in the Grassland class. There is a substantial difference between time steps. For the Establishment period, Settlements had the slowest rate of change inside the PA’s, all the categories had statistical significance (sing test, p<0.05), except for the Grassland-Forest test. Forest showed to be the one with the faster rate of change. In the Transition time step, Settlements was the category with the slower rate of change and Grassland was tied with Forest for the fastest one, also the Forest-Grassland test was not statically significant. Additionally for the Official period, Settlement was changing with the slowest rate and Forest with the fastest, all categories proved to be statistically significant with each other (p>0.05) except for the Cropland-Forest test.
18 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 7-22
Assessing land use change in Europe’s protected areas through time
Table 9. Summary of PA’s with effective protection
% of PA’s with effective protection
% of PA’s with uneffective protection
% of PA’s with no difference
Settlements
60
0
40
Cropland
48
22
30
Forest
44
43
3
Grassland
54
46
0
Settlements
58
3
39
Cropland
51
19
30
Forest
62
38
0
Grassland
59
41
0
Settlements
56
3
41
Cropland
54
22
24
Forest
59
41
0
Grassland
76
24
0
Protected areas
Establishment 1900-1930
Transition 1930-1970
Official 19702000
The effectiveness of the protected areas for each land cover class per time lapse is illustrated in Table 9. In all the 3 time steps, PA’s have an effective protection regarding Settlement class; only in the last two periods there is an ineffective protection of 3 percent (equivalent to one PA). In the Establishment period, the number of effective PA’s in the protection of the Forest class is almost the same as the number with Ineffective protection (44% vs 43%). This behavior changes in the next two time periods, when more PA’s become effective in protecting this category. It must be taken into account that for this table that only the number of PA’s were taken into account, instead in Table.8 the mean value was from the sum of all PA’s per time lapse. Grassland also shows an increasing number of effectiveness, while in Establishment 54% of the sample is effective, in Transition 51% and in Official 76%. Cropland doesn’t change considerable in the 3 time lapses; the difference between them is small.
Discussion The HILDA data set is a reliable source of information according to Fuchs and company (2014), “our model has improved quality of land change trends over the whole
period as we have more measured data sources available to rely on. Spatial data streams also provide detailed information about where land changes happened, which improves the allocation of land cover change information in our model… Our model takes more accurate quantification methods of land changes into account.” The high quality of the data set gives confidence that the results found are reliable. The findings suggest that PA’s are effective, especially in limiting and reducing the area of settlements within their limits. The results also propose that they are effective in reducing the use of cropland and enhancing reforestation for a hundred year period. Wittemyer and compay (2008) stated that PA’s in Sout America, United States and Afria attract human settlements. The change in the sorroundings of the PA’s sample was drastic, a major increase in human settlements was found since they were established, suggesting that in Europe, the PA’s also could attract human settlements. Even if PA’s seems to be attracting human settlements, the boundaries of them are effective in avoiding negative land use changes for the Settlements (increase), Cropland (increase) and Forest (decrease) uses.
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 7-22 ¦ 19
Ivan Camilo Vera Concha
The results also suggest that since the IUCN categories were introduced, the PA’s have decrease the area of settlements and cropland within their limits, and increase the forests area, this suggests that the official designation and categorization of PA’s was useful not only for establishing a worldwide common language, but also for assuring that PA’s are being effective in achieving their purposes and limiting the land use change within their limits. It is important to underline that PA’s and the IUCN categories are being effective tools to prevent the land use change in zones where the biodiversity and natural elements need protection. The results in area show a trend for Settlements, Cropland and Forest categories through the time steps, this proposes that the Transition historic time step is truly a period of change that links the other two, suggesting that the land use changes obey a trend and events that could affect dramatically the area of a category (for example a wild fire inside a PA) did not occur. Some PA’s had a big difference in area from other ones inside the sample, this difference may have influenced the results, and the trend of few big PA’s could have affected the changes in total area and rates of change. Above suggestion can be the explanation of the major drop in area for the Grassland category in the 1950-1960 decade. Additionally, this also can be the reason of the negative mean rate of change of Forest for the Official historic time lapse. It is interesting to compare the results with similar studies. The results are similar to the ones found by Nagendra (2008), 65% of the PA’s studied by them were effective in limiting deforestation since the PA’s were established, while our study showed that 62% and %59 of the PA’s in the Transition and Official historic time steps were effective in limiting the land use change of forest, even though similar criteria was implemented. In other study, Bruner and company (2001) reported that only 3% of the 93 protected areas they studied were in the same or worse condition compared to the surrounding landscape (regarding to forest category). This differ with our study, we found bigger percentage of ineffective PA’s for the 3 historic time steps, even if the criteria used for the methodology was similar. The comparison between rates of change within the limits of PA’s and their surroundings is a good method
to establish the effectiveness of PA’s, but it must be taken into account that lower rates of change inside PA’s can not only be attributed to the limits of them. The lower rates of change of some PA’s can be consequence of other variables such as the location of them. It is inadequate to attribute that differences in time step were only cause of major historic events, which is why more variables such as location, social and economic dynamics should be taken into account for further studies. These type of studies can be used as basis to determine possible future land use changes within the PA’s and their surroundings. With the continue increase in population and expected global warming, PA’s may arise as an effective tool to contra rest land use changes that enhance global warming and contribute to a sustainable use of the land. Even if PA’s suggest to be effective in limiting land use change, not all of them are meeting their goals and further investigation and measures should be taken to assure all of them perform as they should.
Bibliography [1] (IUCN), I. U. (2013, November 4). IUCN. Opgehaald van IUCN: https://www.iucn.org/about/work/ programmes/gpap_home/pas_gpap/ (accessed on 25/02/2015) [2] Andrew J. Hansen, R. D. (2007). Ecological Mechanisms Linking Protected Areas to Surrounding Lands. Ecological Society of America, 17, pp. 974-988. [3] Cambridge Conservation Initiave . (2010, February 1). Do Protected Areas work? Assessing long-term land-cover change in priority sites for conservation in Africa using remote sensing. Retrieved from Factsheet: http://www.conservation.cam.ac.uk/ collaboration/do-protected-areas-work-assessinglong-term-land-cover-change-priority-sites [4] Cohen, J. E. (2003). Human Population: The Next Half Century. Science, 302, pp. 1172-1175. [5] Dudley, N. (Editor) (2008). Guidelines for Applying Protected Area Management Categories. Gland, Switzerland: IUCN. x + 86pp. WITH Stolton, S., P. Shadie and N. Dudley (2013). IUCN WCPA Best Practice Guidance on Recognising Protected Areas and Assigning Management Categories and Governance
20 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 7-22
Assessing land use change in Europe’s protected areas through time
Types, Best Practice Protected Area Guidelines Series No. 21, Gland, Switzerland: IUCN.pp
[15] Nagendra, H. (2008). Do Parks Work? Impact of Protected Areas. AMBIO, 37, pp. 330-337.
[6] Ellis, E. (2013). Land-use and land-cover change. Retrieved from http://www.eoearth.org/view/ article/154143
[16] Osvaldo E. Sala, F. Stuart Chapin , Juan J. Armesto, Eric Berlow, Janine Bloomfield, Rodolfo Dirzo, Elisabeth Huber-Sanwald, Laura F. Huenneke, Robert B. Jackson, Ann Kinzig, Rik Leemans, David M. Lodge, Harold A. Mooney, Martı́n Oesterheld, N. LeRoy Poff, Martin T. Sykes, Brian H. Walker, Marilyn Walker, Diana H. Wall. (2000). Biodiversity: global biodiversity scenarios for the year 2100. Science, 287, pp. 1770–1774.
[7] Eric F. Lambin, B.L. Turner, Helmut J. Geist, Samuel B. Agbola, Arild Angelsen, John W. Bruce, Oliver T. Coomes, Rodolfo Dirzo, Günther Fischer, Carl Folke, P.S. George, Katherine Homewood, Jacques Imbernon, Rik Leemans, Xiubin Li, Emilio F. Moran, Michael Mortimore, P.S. Ramakrishnan, John F. Richards, Helle Skånes, Will Steffen, Glenn D. Stone, Uno Svedin, Tom A. Veldkamp, Coleen Vogel, Jianchu Xu. (2001). The causes of land-use and land-cover change: moving beyond the myths. Global Environmental Change, 11, pp. 261–269. [8] Falcucci, A., Maiorano, L., & Boitani, L. (2007). Changes in land-use/land-cover patterns in Italy and their implications for biodiversity conservation. Landscape Ecology, 22, pp. 617-631. [9] George Wittemyer, Paul Elsen, William T. Bean, A. Coleman O. Burton, Justin S. Brashares. (2008). Accelerated Human Population Growth at Protected Area Edges. Science, 321, pp. 123-125. [10] Harvey Locke, Philip Dearden. (2005). Rethinking protected area categories and the new paradigm. Enviromental conservation, -, pp. 1-10. [11] James Watson, Nigel Dudley, Daniel B. Segan Marc Hockings. (2014). The performance and potential of protected areas. Nature, 515, pp. 67-73. [12] Lisa Naughton-Treves, Margaret Buck Holland, Katrina Brandon. (2005). The role of protected areas in conserving biodiversity and sustaining local livelihoods. Annual Review of Environment and Resources, 30, pp. 219-252. [13] Lawrence Walters, Kristijan Čivić. (2013). European protected areas: Past, present and future. Journal for Nature Conservation, 21, pp. 122-124. [14] Lucas N. Joppa, Scott R. Loarie, Stuart L. Pimm. (2008). On the protection of “Protected Areas”. Academy of Sciences, 105, pp. 6673-6678.
[17] R.A. Houghton, J. L. Hackler, K. T. Lawrence. (1999). The U.S. carbon budget: contribution from land-use change. Science, 285, pp.574–578. [18] Robert I. Mcdonald, Richard T.T. Forman, Peter Kareiva, Rachel Neugarten, Dan Salzer, Jon Fisher. (2009). Urban effects, distance, and protected areas in an urbanizing world. Landscape and Urban Planning, 93, pp. 63-75. [19] Ruth Defries, Andrew Hansen, B. L. Turner, Robin Reid, and Jianguo Liu. (2007). Land use change around protected areas: Management to balance human needs and ecological function. Ecological Application, 17, pp. 1031-1038. [20] R. Fuchs, M. Herold, P.H. Verburg, J.G.P.W. Clevers, J. Eberle (2014a). Gross changes in reconstructions of historic land use for Europe during the 20th century. [21] R. Fuchs, M. Herold, P.H. Verburg, J.G.P.W. Clevers (2014b). Dusty Knowledge - How long-lost historic land cover information can contribute to greenhouse gas and climate change assessments. [22] R. Fuchs, M. Herold, P.H. Verburg, J.G.P.W. Clevers (2013). A high-resolution and harmonized model approach for reconstructing and analysing historic land changes in Europe. [23] Soizic Le Saout, Michael Hoffmann, Yichuan Shi, Adrian Hughes, Cyril Bernard, Thomas M. Brooks, Bastian Bertzky, Stuart H. M. Butchart, Simon N. Stuart, Tim Badman, Ana S. L. Rodrigues. (2013). Protected Areas and Effective Biodiversity Conservation. Science,342, pp 803-805 [24] T.N. Chase, R. A. Pielke Sr., T. G. F. Kittel, R. R. Nemani, S. W. Running. (1999). Simulated impacts
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 7-22 ¦ 21
Ivan Camilo Vera Concha
of historical land cover changes on global climate in northern winter. Climate Dynamics, 16, pp. 93–105. [25] Volker C. Radeloff, Susan I. Stewart, Todd J. Hawbaker, Urs Gimmi, Anna M. Pidgeon, Curtis
H. Flather, Roger B. Hammer, David P. Helmers. (2010). Housing growth in and near United States protected areas limits their conservation value. Proceedings of the National Academy of Sciences, 107, pp. 940-945.
El Autor Ivan Camilo Vera Concha Ingeniero ambiental egresado de la Universidad El Bosque. Actualmente desarrollando su maestría en la universidad de Utrecht, Holanda en el ámbito del desarrollo sostenible con énfasis en ecosistemas, cambio climático y cambio en el uso de la tierra.
22 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 7-22
Aprendizaje de la cinemática en robots redundantes utilizando mapas de bézier Learning kinematics redundant robots using maps bézier
Diego Felipe Páez Granados, Oscar Eduardo Gualdron, Jairo Lenin Ramón Valencia
Resumen
Abstract
n este trabajo se plantea como novedad un aprendizaje de la cinemática directa empleando mapas de Bézier, técnica que proporciona exactitud del posicionamiento en robots manipuladores, todo ello es debido a que en estos tipos de robots es complejo modelar su comportamiento dificultando con ello el cálculo de la cinemática inversa y por tanto su posicionamiento. A partir del uso de esta técnica se pueden aplicar diversos métodos de aproximación y minimización de funciones que permitan obtener una configuración específica para cada posición en el espacio cartesiano. Dicho entrenamiento logra una coordinación ojo-herramienta, aprendiendo a partir de muestras referenciadas al sistema coordenado de una cámara fija; igualmente se introduce un método de simplificación en el aprendizaje para posicionar y orientar el efector final del robot a partir del entrenamiento basado en posiciones.
E
odel the behavior of redundant robot manipulators is highly complex, which makes difficult inverse kinematics calculus and so on its positioning, to present a solution for this issue we use a very accurate technique named kinematics Bezier maps which learn positioning the end effectors and starting from this we prove some methods of approximation and minimization to solve a specific configurations for each position on Cartesian space. This training does a tool-eye coordination learning from samples of coordinate system referenced to a fixed camera, simultaneously introduces a simplified method flearning to position and orient the end effectors of the robot from position-based training
M
Keywords: Inverse kinematics, kinematics Bezier maps, redundant robots, approximation to inverse kinematic, learning in redundant robots..
Palabras claves: Cinemática inversa, mapas cinemáticos de Bézier, robots redundantes, aproximación cinemática inversa, robots redundantes de aprendizaje
Recibido / Received: Agosto 14 de 2014 Aprobado / Aproved: Marzo 06 de 2015 Tipo de artículo / Type of paper: Investigación Científica y Tecnológica. Afiliación Institucional de los autores / Institutional Affiliation of authors: Universidad de Pamplona, Ciudadela Universitaria. Pamplona, Norte de Santander, Colombia. Universidad El Bosque, Bogotá, Colombia. .Autor para comunicaciones / Author communications: Diego Felipe Páez Granados, dfpaezg@gmail.com Los autores declaran que no tienen conflicto de interés.
Diego Felipe Páez Granados, Oscar Eduardo Gualdron, Jairo Lenin Ramón Valencia
Introduction El desarrollo de métodos para solucionar la cinemática inversa en robots redundantes es un campo de estudio amplio en el cual se buscan técnicas que permitan optimizar un parámetro durante el posicionamiento del manipulador como la distancia de desplazamiento, el esfuerzo, el torque o la evasión de obstáculos, lo cual permite tener factores adicionales para dar solución a un problema de infinitas posibilidades; con este fin se han planteado métodos a partir de algoritmos de aproximación, sistemas neuronales, sistemas geométricos entre otros. Es importante que se resalte de los métodos de aprendizaje para el control de manipuladores el hecho de disminuir errores por factores geométricos en el posicionamiento dado que el aprendizaje se realiza con una calibración ojo-herramienta, generando mayor adaptabilidad en el sistema al tener cambios en los sensores utilizados, en la configuración de trabajo o incluso en el mismo robot. Un robot manipulador puede definirse como una cadena cinemática abierta, compuesta por elementos rígidos denominados eslabones, los cuales están unidos entre sí por otros elementos llamados articulaciones, que dan la movilidad al robot, y según el movimiento que ejecutan se clasifican de forma básica en dos tipos: prismáticas, con movimientos rectilíneos sobre una guía; y rotacionales, con movimientos circulares sobre un eje [1]. El movimiento independiente que ejecuta cada articulación respecto a la anterior se denomina grado de libertad (GDL), normalmente por cada articulación el robot ha de obtener un grado de libertad. En el espacio euclidiano tridimensional los grados de libertad mínimos requeridos para localizar un objeto son seis: tres para posicionar (uno por cada eje x, y, z), y tres para orientar (uno por ángulo respecto a cada eje) [2], pero los manipuladores con más de seis GDL son considerados como redundantes y pueden tener múltiples soluciones, es decir, para alcanzar una misma posición y orientación pueden hacerlo a través de diferentes configuraciones, lo cual permite evitar configuraciones singulares, evadir obstáculos, evitar colisiones internas además de la posibilidad de optimizar las configuraciones minimizando esfuerzos, torques y mejorar el desempeño cinemático y dinámico [3-4].
Modelamiento Técnicas de aprendizaje y aproximación a la cinemática inversa. Partiendo de un modelo de la cinemática directa entrenado con muestras del espacio articular y el cartesiano referido al sistema de visión artificial, se desarrollan algoritmos para obtener la cinemática inversa, [5-7].
Gradiente descendiente Este método es utilizado para obtener el mínimo de una función, por esto considerando el error se puede utilizar para obtener la cinemática inversa. Se toman los valores iníciales de posición y ángulos de los encoders, se calcula el error cuadrático medio (ECM) en posición, se obtiene su derivada utilizando el Jacobiano de la función seguido a esto se multiplica por un factor de proporcionalidad μ y se obtiene un incremento en ángulos con el cual se recalcula la posición, el error y se repite el proceso. Este método se basa en las ecuaciones 1, 2, 3; donde el error y su derivada son descritos en detalle para una posición en el espacio. E( θ ) =
2 1 F (θ)− PD ) ( 2
δE = ( F (θ)− PD ) δ F / δθ δθ
(1)
(2) (3)
δx δx δE = ( x(θ)− x D ) δ x / δθ+( y(θ)− y D ) / δθ+( z(θ)− z D ) / δθ δθ
RMRC El método de resolución de control de la tasa de movimiento RMRC (Resolved Motion Rate Control) [8], utiliza las derivadas parciales de la función, o velocidades para obtener los incrementos en ángulos como reflejan las ecuaciones 4, 5, 6; en este método se intenta seguir los lineamientos del movimiento articular humano, que en un espacio cartesiano sigue la trayectoria más corta, generalmente una línea recta.
24 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 23-32
Aprendizaje de la cinemática en robots redundantes utilizando mapas de bézier
x = xobjetivo − xinicial
(4)
Sistema de visión artificial
θ = J# x
(5)
La visión artificial (CV ), es la transformación de datos de una cámara de video o fotográfica en una decisión o en un nuevo tipo de representación. Estas transformaciones son hechas para lograr una meta particular, a través de la contextualización de la información; para localizar en el espacio al manipulador robótico se hace uso de la librería OpenCV, las cuales permiten obtener la posición de un patrón de calibración en una imagen, este patrón se ha definido como un tablero con cuadros blancos y negros (figura 1), dado que permite de forma más precisa y exacta obtener la orientación y posición del efector final del robot [9], [10].
stepIengt x( i ) = xinicial + i * xonjetive − x start dist
(
)
(7)
Con estas posiciones se procesa el Jacobiano y la pseudoinversa del Jacobiano para la posición de inicio ( J y J# para ^ θ (i-1)) y al multiplicar la pseudo-inversa por el incremento en posición para cada paso se obtiene el incremento en los ángulos para el siguiente punto de la trayectoria (ecuaciones 8, 9). θ ( i ) = θ ( i − 1) + j # x
(8)
θ ( i ) → KB-Maps → x( i )
(9)
El segundo método utiliza las ecuaciones 10, 11, 12, 13 del RMRC, con descendiente directo aproximando el incremento de ángulos necesarios para alcanzar la posición deseada, al multiplicar el vector de diferencia de la posición deseada y la posición actual inicial del brazo, ( x = xonjetive − xinicial ) aunque teóricamente este incremento representa un avance directo al objetivo, se implementa un algoritmo de iteraciones variando el punto inicial por el punto alcanzado en cada aproximación para con ello llevar a una exactitud determinada.
θ = j# x θ = θ + θ
(10)
θ → Kb-Maps → x actual
(12)
x = xobjetivo − x actual
(13)
(11)
Figura 1. Gráfico de transformación entre la imagen del tablero y su posición real. (Bradski & Kaebler, 2008)
Al tener la imagen bidimensional del patrón se debe considerar que esta es una homografía plana (relación entre figuras) del verdadero tablero respecto al virtual y para conocer la posición real de este respecto a la cámara se utiliza una transformación de coordenadas homogéneas entre el punto real Q = [X Y Z 1]T y su imagen en el plano Q =[X Y 1]T, con la ecuación 14. ^
A partir de este método se prueban dos algoritmos diferentes, el primero se basa en la idea de dividir el espacio en una trayectoria compuesta por posiciones objetivo intermedias así se utiliza la ecuación 7,
^
para, J y J# para ^ θ
^
(6)
^
θ = θ + θ
q = sHQ
(14)
Donde s es un parámetro arbitrario de escala y H es el parámetro de salida convencional o matriz de homografía, el cual tiene dos partes, una es la transformación física que localiza el objeto que se está observando, esto se hace con la suma de una rotación R y una traslación t que relacionan la imagen plana con el tablero, y dado que se trabaja con coordenadas homogéneas se combinan en una sola matriz de transformación homogénea (ecuación 15).
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 23-32 ¦ 25
Diego Felipe Páez Granados, Oscar Eduardo Gualdron, Jairo Lenin Ramón Valencia
( )
R= Rt
(15)
La segunda parte es la proyección que introduce la matriz intrínseca de la cámara, M (ecuación 16). f x M= 0 0
0 fy 0
cx cy 1
Para ello se hace uso de la normalización de los vectores obtenidos de las derivadas parciales del modelo, así la ecuación 17, muestra las direcciones de los dos primeros ejes del sistema coordenado. A ' A '' , A' A'
(16)
^
Dando así como resultado H=MW; por lo cual q q ^
=sMWQ Q .
Método desarrollado para el aprendizaje de la cinemática inversa completa
(17)
Este diseño matemático para la obtención de la orientación es dependiente del valor que se le dé a la primera derivada, por lo cual la orientación predicha estará desfasada de la orientación real; pero este desfase es una transformación matemática constante para cada modelo, por lo cual solo se debe tener en cuenta el transformar las poses objetivo (posición y orientación) a su representación en KB-Maps (ecuación 18). T = OFK −1*0 D
Aquí se plantea un método que utiliza la función creada a partir de los puntos de control de la cinemática directa (el modelo en KB-Maps) para obtener la orientación del efector final (figura 2); teniendo como única restricción que éste no se encuentre sobre el eje de rotación de la última articulación[11],[12], es decir, que el TCP(Tool Center Point) del manipulador no se encuentra sobre el eje Z de la articulación final; en este orden se presenta A como el modelo cinemático respecto a la última articulación, A’ como la derivada del modelo respecto a la dicha articulación, y A’’ la segunda derivada del modelo, con estos datos y considerando que para cualquier curva definida como una función vectorial en el espacio sus derivadas primera y segunda son perpendiculares entre sí; por lo cual se puede generar un sistema coordenado en la posición del TCP que representará una orientación para cada posición en el espacio.
Donde OFK-1 es la inversa de la orientación predicha por el modelo de KB-Maps y OD es la orientación real deseada. Basado en este método se plantea un algoritmo que incluye la aproximación de la orientación para obtener la cinemática inversa en posición y orientación.
Figura 2. Método de obtención de la orientación a partir del modelo en mapas de Bézier.
Para obtener muestras del movimiento del robot se desarrolla un software de capturar de las posiciones articulares, utilizando una configuración especial del robot WAM conocida como compensación de gravedad; la cual permite mover el manipulador como una interfaz háptica sin generar esfuerzos en sus actuadores, es así como se obtienen datos en el espacio de trabajo y se puede generar un modelo que incluye la mayor parte del volumen alcanzable considerando restricción y límites articulares.
Resultados Modelo cinemático del robot WAM Las pruebas realizadas se efectúan en un manipulador antropomórfico de siete grados de libertad de la compañía Barrett Technology nombrado robot WAM, este se encuentra en el laboratorio de humanoides del Instituto de Robótica Informática Industrial [13], dado que es un sistema redundante no existen herramientas de posicionamiento exacto.
El modelo entrenado en mapas de Bézier se representa a través de los puntos de control (puntos verdes en la 26 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 23-32
Aprendizaje de la cinemática en robots redundantes utilizando mapas de bézier
figura 3), y es el que sistema utilizado para recrear el movimiento articular del robot en el volumen de trabajo (puntos azules), por tanto para conocer el nivel de exactitud en este se hace uso de un conjunto de posiciones aleatorias en este espacio(en color magenta), las cuales han permitido generar la figura 4, representación del error en la posición para cada una de ellas, encontrando un máximo de 32 micrómetros y un promedio de 2.16 Amstrongs. Figura 3. Muestras de aprendizaje en el espacio cartesiano y puntos de control del modelo en mapas de Bézier.
así como la independencia respecto a la distancia euclidiana de desplazamiento. En la figura 5 se observan los resultados de pruebas de tiempo de procesamiento versus exactitud de la respuesta entregada para un conjunto de posiciones en el espacio las cuales parten de una configuración aleatoria siempre a 0,8 metros de distancia del objetivo. En esta figura en color azul se muestra la prueba para de aproximación por gradiente descendiente, en color verde la aproximación por RMRC (Resolved Motion Rate Control) usando pasos fijos en una trayectoria; en color cian el método RMRC con dos series de pasos comenzando por pasos largos para acercarse al punto deseado y terminando con pasos cortos para incrementar la exactitud, y por último en rojo la aproximación usando RMRC descendiente directo, donde se utiliza la pseudo-inversa del jacobiano para minimizar la función a la posición objetivo de forma iterativa basándose en el algoritmo de optimización Newton-Raphson [14], [15]. Figura 5. Pruebas de los métodos de aproximación a la cinemática inversa.
Figura4. Representación del error en la posición.
Método de aprendizaje para la cinemática inversa en posición El primer conjunto de pruebas desarrolladas durante el proyecto son para la selección del método o técnica más apropiada para posicionar el robot en el espacio entre los algoritmos planteados y métodos implementados. A partir de pruebas realizadas aleatoriamente desde de diversas posiciones en el espacio se realiza el proceso de comparación de los métodos teniendo como criterios evaluativos: el tiempo de respuesta en el procesamiento, la exactitud del resultado entregado, la generalización de los resultados para todo tipo de pruebas sin importar las posiciones en el espacio entre las cuales deba moverse;
Comenzando por el método del gradiente descendiente se observa en los datos que no hay una dependencia entre la distancia inicial al punto deseado y la exactitud de resultante, sin embargo es un método cuyos tiempos de procesamiento son altos para trabajar con un robot en tiempo real, además de presentar resultados singulares en algunos casos con menor exactitud y mayor tiempo de procesamiento, por lo cual no se considera el más óptimo para la aplicación. En el método de RMRC con trayectorias se observa que el tiempo de procesamiento puede ser constante para recorrer una misma distancia entre diversas posiciones usando una trayectoria con pasos fijos, sin embargo
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 23-32 ¦ 27
Diego Felipe Páez Granados, Oscar Eduardo Gualdron, Jairo Lenin Ramón Valencia
también mejora significativamente al utilizar dos series de pasos teniendo como resultado una mejor exactitud en todos los puntos y un tiempo menor. Sin embargo se puede concluir que la técnica más apropiada por su velocidad y exactitud en la respuesta es el RMRC de descendiente directo. Los resultados de pruebas realizadas sobre el robot WAM en el posicionamiento a través del RMRC descendiente directo son los presentados en la figura 6, donde todas las pruebas dan como resultado un error inferior a 9,5 milímetros con un promedio de 1,8mm; y en tiempo de procesamiento se obtienen resultados con promedio de 65 milésimas de segundo. Figura 6. Resultados de pruebas realizadas sobre el robot WAM en el posicionamiento a través del RMRC descendiente directo
• Distancia inicial:Δx=‖xKB-xinicial ‖ • diff=Δx
• While (Δx>exct) & (diff>0,1)
1. Calculo de jacobiano y pseudoinversa. J y J# para ^ θ # 2. Δθ=J Δx 3. If Δθi>π Tolernace++ Calculo J#→SVD Δθ=J# Δx 4. ^ θ =^ θ +Δθ 5. ^ θ →Kb-Maps →xactual 6. Δx=‖x_objetivo-x_actual ‖ 7. diff=‖Δx-Δx0 ‖ 8. Δx0=Δx
En la gráfica de la figura 8 se aprecia el nivel de exactitud de la cinemática inversa, presentando en color rojo la exactitud en posición y en azul la de orientación, aquí se toma el centro de la circunferencia como el punto con error cero. Figura 8. Exactitud en el posicionamiento para el robot WAM.
Cinemática inversa completa El algoritmo presentado en la figura 7 representa la lógica principal en el proceso de obtención de la cinemática inversa siguiendo los pasos explicados anteriormente; solo se debe considerar que después de ejecutarse este algoritmo entra en un ciclo de aproximación por RMRC con trayectoria, lo cual otorga mayor exactitud y disminuye el tiempo de procesamiento; así se obtiene que los promedios de exactitud son: para la orientación de 0,0042 rad, en posición de 0,0018 m, y en tiempo es de 0,52 segundos. Figura 7. Algoritmo para la cinemática inversa completa.
Inicio →θinicial, xobjetivo
^ θ →Kb-Maps →xinicial • Objetivo en KB-Maps:xKB=xobjetivo T-1
Relación cámara herramienta El sistema mostrado en la figura 9 es la configuración usada para el entrenamiento y validación de datos en el
28 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 23-32
Aprendizaje de la cinemática en robots redundantes utilizando mapas de bézier
manipulador redundante WAM, en el cual se hace uso del patrón e calibración y el sistema de visión artificial en openCV para computar las posiciones en el espacio cartesiano.
Para este modelo se toman 6100 muestras a partir de las cuales se entrena la cinemática directa y con un conjunto de posiciones de prueba se genera la figura 11, evaluando el modelo de la cinemática inversa.
Figura 9. Toma de muestras con la cámara y el robot WAM.
Figura 11. Muestras en el volumen de trabajo de la cámara
Tomando en consideración esta configuración la figura 10 representa las localizaciones de los sistemas coordenados y sus relaciones, así se ha de observar la transformación del TCP al sistema coordenado Sn del patrón de visión artificial definida como Y, la transformación entre el sistema coordenado S0de la base y el sistema coordenado de la cámara Sc que es la matriz nombrada T; y la relación que se desea obtener,la matriz A, es decir la cinemática inversa de la herramienta a la cámara. Si se aplicara la transformación Y seguida de T a las posiciones de la cinemática directa FK obtenidas del robot se tiene virtualmente la relación conocía como A; sin embargo este procedimiento es el que se desea evitar aprendiendo directamente un modelo con muestras de la posiciones del sistema de visión artificial y de las articulaciones. Figura 10. Transformaciones entre sistemas coordenados.
El resultado obtenido para el aprendizaje tanto de la cinemática inversa como la directa del sistema referido a la cámara fija, muestra tener un alto grado de error con promedio de 8,66 cm en las posiciones de prueba; esto muestra una exactitud baja contrastando con los modelos obtenidos del robot WAM, por lo cual se evalúa el método de visión artificial como un sistema ineficiente para este aprendizaje.
Análisis de resultados Un resultado sobre el cual se importante comentar es el método de obtención de la orientación a partir de las derivadas de la posición de la última articulación, el cual según se ha expuesto entrega resultados positivos para cálculos de modelos exactos, y representa un método nuevo e interesante de modelar la orientación del manipulador, sin embargo, en la práctica para modelos más inexactos este nuevo método lo hace impreciso y la representación entregada deja de ser una orientación ortonormal, lo anterior es debido al hecho de depender de la forma tomada por los puntos de control y las curvas de Bézier,. Por otro lado, en el modelo final a partir de las coordenadas dadas por el sistema de visión artificial, se debe considerar que el error tanto de exactitud como de precisión del método de visión es muy alto, sobre todo en profundidad, lo cual impide un correcto aprendizaje de la cinemática; pero cabe resaltar que el modelo en mapas de Bézier acepta y corrige este ruido, dado que los métodos de interpolación y extrapolación entregan posiciones previstas para ruido con distribución uniforme.
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 23-32 ¦ 29
Diego Felipe Páez Granados, Oscar Eduardo Gualdron, Jairo Lenin Ramón Valencia
Conclusiones
Referencias
El aprendizaje de la cinemática directa en mapas de Bézier se puede concluir como un método exacto que ha demostrado para el robot WAM cumplir en todo caso un gran nivel de exactitud, con un promedio de error de 3,19 micrómetros, además de ser un método en el cual sin importar el sistema de referencia ha sido posible entrenar y aprender satisfactoriamente, este hecho indica que el método es completamente independiente de las condiciones geométricas del manipulador, y representa una gran ventaja para el aprendizaje llevando a resultados más reales donde se incluye las deformaciones y cambios en las articulaciones o eslabones del robot.
[1] Ibarra, J., Colmenero, S, Método de optimización global para el cálculo de la cinemática inversa de robots redundantes,CINVESTAV, 2006.
Del proceso de selección de métodos y evaluación de estos es de resaltar que durante el proyecto se tomaron bases de diferentes autores y técnicas reconocidas mundialmente para optimización de funciones, sin embargo los algoritmos obtenidos no son solo una implementación de estas, si no son resultados de evaluar los métodos en la cinemática con mapas de Bézier, siendo los productos finales entregados al instituto de Robótica i Informática Industrial y que harán parte de las librerías de mapas de Bézier. Un aporte significativo es el método planteado para obtener la orientación del efector final del robot a partir de un modelo entrenado solo de posiciones, dado que representa una forma sencilla de obtener la cinemática directa e inversa completa del robot sin necesidad de aumentar los parámetros de aprendizaje. Para finalizar, el trabajo desarrollado en torno a la cinemática inversa y la relación entre la cámara y el efector final del robot redundante, ha mostrado ser no solo una aplicación de diversos métodos a un problema específico si no una solución alcanzable para todo tipo de manipuladores antropomórficos con respuestas exactas, que no necesita de parámetros geométricos en su aprendizaje, lo que es un avance en la investigación de los modelos alternativos de la cinemática usando mapas de Bézier, esto podría llevar a descripciones más exactas del moldeamiento de un robot, a un aprendizaje que se aproxima más al funcionamiento del cerebro humano, donde pese a no tener conocimientos exactos de las dimensiones de los brazos éste es capaz de movilizarlos en espacios reducidos y con obstáculos, en trayectorias complejas alcanzando los objetivos.
[2] Gutiérrez J, Martínez E, Peña C. “Desarrollo de un módulo didáctico de robótica paralela y visión artificial con un sistema de sujeción universal”. Revista tecnologías de avanzada, volumen 1 numero 21, 2013. [3] Martínez, Edison. Diseño y construcción de un Robot Paralelo para operaciones de “Tomar y Colocar”. Trabajo de Grado de Maestría De La Universidad de Pamplona. 2011. [4] Contreras, Duber y Morgado, Carlos. Análisis Cinemático, Simulación Y Control De Un Robot Paralelo De Estructura Delta. Trabajo De Grado De Pregrado de la Universidad de Pamplona. 2011 [5] Wang, J., Hu, Q., Jiang, A, lagrangian network for kinematic control of redundant robot manipulators,IEEE Transactions on neural networks, Volume 10, Issue5, p.p 1123-1132, 1999. [6] Choi, B., Lawrence, C,Inverse kinematics problem in robotics using neural network.Cleveland: National Aeronautics and Space Administration (NASA), 1992. [7] Yunong, Z., Zhiguo, T., Ke, C., Zhi, Y., Xuanjiao, L, Repetitive motion of redundant robots planned by three kinds of recurrent neural networks and illustrated with a four-link planar manipulator’s straight-line example, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Volume18, 2012. [8] Ivlev, O., Gräser, A, An analytical method for the inverse kinematics of redundant robots,Intelligent Automation and Active Systems, Institute of Automation Technology, p.p. 416-421, Bremen (Alemania),1997. [9] Peters, J., Nguyen-Tuong, D,real-time learning of resolved velocity control on a Mitsubishi PA-10,IEEE, International Conference on Robotics and AutomationPasadena, p.p 2872-2877, USA, 2008.
30 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 23-32
Aprendizaje de la cinemática en robots redundantes utilizando mapas de bézier
[10] Ulbrich, S., Ruiz, V., Asfour, T., Torras, C., Dillmann, R,Kinematic Bézier Maps.Institut de Robotica i Informatica Industrial. Barcelona, 2010. [11] Bradski, G., Kaebler, A,Learning OpenCV: Computervision with the openCV library, O´Reilly Medina Inc, USA, 2008. [12] Sun, G., Scassellati, B, Reaching through learned forward models, IEEE-RAS/RSJ International Conference on Humanoid Robots (Humanoids), Volume 1, pp. 93-112, Los Angeles, USA, November, 2004.
[13] Ángel, Luis. (2005). Control Visual de Robots Paralelos. Análisis, Desarrollo y Aplicación a la Plataforma Robotenis. Tesis Doctoral de la Universidad Politécnica de Madrid. [14] Marshall, Martin. Aplicaciones De La Visión Artificial, Visión Por Computador: Imágenes Digitales Y Aplicaciones. RA-MA. 1993. [15] Amend, Jhon y Rodenberg Nicholas. A Positive Pressure Universal Gripper Base the Jamming of Granular Material. Ieee Transactions Robotics. 2012.
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 23-32 ¦ 31
Diego Felipe Páez Granados, Oscar Eduardo Gualdron, Jairo Lenin Ramón Valencia
Los Autores Diego Felipe Páez Granados Ingeniero en Mecatrónica- Universidad de Pamplona Colombia -2010, Magister en bioingeniería y robótica- Universidad de Tohoku Japon – 2014, Estudiante de Doctorado en BioingenieríaUniversidad de Tohoku Japon.
Oscar Eduardo Gualdron Guerrero Ingeniero Electrónico Universidad de Pamplona 2000, Doctor en ingeniería Electrónica - Universidad Rovira i Virgili España - 2006, Profesor asociado Facultad de Ingenierías Universidad de Pamplona.
Jairo Lenin Ramón Valencia Investigador del grupo de Investigación Osiris de la Universidad El Bosque. Profesor asociado del programa de Bioingeniería, Editor de Revista de Tecnología, Facultad de Ingeniería, Doctor en Ingenierías Tecnológicas Industriales- Universidad Politécnica de Cartagena, España 2012. Ingeniero Biomédico- Universidad Manuel Beltrán, Bucaramanga.
32 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 23-32
Reenfoque de las cadenas productivas: caso de estudio, el ensamblaje de buses con valor agregado en Colombia Refocusing the chain: case study, the assembly of buses with added value in Colombia
Ricardo Prada Ospina, Pablo Cesar Ocampo V
Abstract
Resumen
he research offers insight into the refocusing of the Company’s Assembly Buses towards value-added business processes standardized, involvement of suppliers and customers, which through a five-year period has been able to improve their business practices, constituting point interest of multinational companies assembling quality products, meeting international standards.
T
One of the essential characteristics of the research has been analyzing consumer needs, tracking the customer order, business process management, collaborative work between the provider group, meeting the indicators of market share, increasing customer satisfaction and promoting the development of new products for Transmilenio. TRANSMILENIO S.A. is responsible for managing, organizing and planning of the mass transport service in Bogota, Colombia and its influence area, according to the motorized terrestrial modality under the conditions of the current regulations, the competent authorities and its own norms. [1] He tried to learn
a investigación ofrece una visión sobre el reenfoque de la Compañía de Ensamblaje de Buses, hacia procesos operacionales con valor agregado estandarizado, en el involucramiento de proveedores y clientes, la cual a través de un quinquenio ha podido mejorar sus prácticas empresariales, constituyéndose en punto de interés de empresas multinacionales ensamblando productos de calidad, cumpliendo con las normas internacionales.
L
Una de las características esenciales de la investigación ha sido, el análisis de las necesidades del consumidor, el rastreo de la orden del cliente, la gestión por procesos, el trabajo colaborativo entre el grupo de proveedores, cumpliendo con los indicadores de participación en el mercado, el aumento de la satisfacción de los clientes y el favoreciendo en el desarrollo de nuevos productos. El caso de estudio, se desarrolló apoyado en el método de entrevista semiestructurada al personal capacitado de la empresa, donde se determinaron las fortalezas y los puntos de mejora
Recibido / Received: Julio 23 de 2014 Aprobado / Aproved: Septiembre 11 de 2014 Tipo de artículo / Type of paper: Investigación Científica y Tecnológica. Afiliación Institucional de los autores / Institutional Affiliation of authors: Facultad de Posgrados. Universidad EAN Autor para comunicaciones / Author communications: Pablo C. Ocampo V., pabloc.ocampo@ean.edu.co Los autores declaran que no tienen conflicto de interés.
Ricardo Prada Ospina, Pablo Cesar Ocampo V
firsthand how business leaders share strengths and weaknesses, to make a Colombian company potencialice in different processes for strategic, tactical and operational levels and improve service levels.
Palabras Clave: Cadena de abastecimiento, gerencia por procesos, tercerización de procesos, ensamblaje de buses, buenas prácticas empresariales, productividad, competitividad.
The case study was developed supported in the method of semi-structured interview to qualified enterprise, where the strengths and areas for improvement were identified staff. Keywords: Supply Chain Management, manufacture, business process outsourcing, competitiveness, productivity, business process reengineering, buses, best practices, refocusing.
Introduction La Compañía de Ensamblaje de Buses fue creada en diciembre 2001 bajo la directriz de la casa matriz brasilera de ensamblaje de buses, con una experiencia de más de 60 años. Esta Compañía de Ensamblaje de Buses cuenta con un 50% de participación de una empresa multinacional brasilera y el otro porcentaje restante corresponde a FANALCA, compañía Colombia del sector automotor, con gran experiencia en el quehacer del transporte de pasajeros en países como Chile, Panamá, y la representación de la marca de vehículos Honda en Colombia.
El porcentaje de participación de los accionistas de la Compañía de Ensamblaje de Buses frente a los vínculos con otras compañías de buses alrededor del mundo, es el siguiente:
De igual forma, en el caso anterior, se ve claro la aplicación de la estrategia de tercerización de servicios, enmarcada dentro del modelo Business Process Outsourcing - BPO, donde por la buena reputación de los proveedores, hay confianza por parte de los grupos de interés para desarrollar un determinado producto [2].
• Metalsur Argentina (propietaria del 51 % de las
La compañía de ensamblaje de buses en Colombia, es una de las plantas más tecnificadas en Latinoamérica, pero la planta de Brasil es un referente importante en la región que está ubicada en la ciudad brasileña de Caxias do Sul, estado de Río Grande del Sur. Esta Compañía de Ensamblaje de Buses posee más de 14 plantas a nivel mundial donde ensamblan buses en países tales como Brasil, Argentina, Australia, México, EEUU, Rusia, China, Sudáfrica y Canadá, Egipto, India.
• Metalpar Argentina (propietaria del 50 % de las
• Marcopolo (casa matriz). • Ciferal Brasil (propietaria del 100 % de las acciones) • Volare Brasil (propietaria del 100 % de las acciones) • Volgren Australia Pty (propietaria del 75 % de las
acciones). acciones en sociedad con Metalpar Argentina). • Tata Marcopolo India (propietaria del 50 % de las
acciones). • Polomex México (propietaria del 50 % de las
acciones) acciones). • Superpolo Colombia (propietaria del 50 % de las
acciones). • Neobus Brasil (propietaria del 40 % de las acciones).
[3] En el año 2008, la operación de la Compañía de Ensamblaje de Buses, estaba ubicada en el barrio el Perdomo de
34 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 33-44
Reenfoque de las cadenas productivas: caso de estudio, el ensamblaje de buses con valor agregado en Colombia
Bogotá, Colombia, en un espacio reducido de alrededor de 8000 m2 pero gracias a su vertiginoso crecimiento, y bajo los nuevos direccionamientos del programa de ordenamiento territorial de la ciudad de Bogotá, la compañía cambia su localización al Parque Industrial del kilómetro 1.6 vía Siberia - Cota, con un área construida de 27000 metros cuadrados y está incrementado su planta hasta 76.000 m2, con el fin de mejorar el tiempo de ciclo de la producción por cada línea de producción, ligado a las necesidades de las ventas. En promedio el recurso humano en la compañía, es del orden de 1.200 personas para baja temporada, pero en alta temporada (2 periodos en el año) puede llegar hasta las 2000 personas, dependiendo de los proyectos que se encuentran en operación actualmente. Uno de los puntos clave del caso, es observar como la Compañía de Ensamblaje de Buses ha venido evolucionado la manera de gestionar la operacionalización del transporte en Colombia, debido a que hace 50 - 60 años, por ejemplo, en Bogotá se concentraba el transporte público en empresas familiares, existiendo empresas tales como, Transportes Sidauto, Transportes Bermúdez, Transportes Metropolitana de buses, Buses Amarillos, Buses Rojos y otros, donde cada uno operaba de manera informal, hasta que la exigencia producto de la globalización y la internacionalización de los mercados han hecho que los buses, deban cumplir con unas requerimientos en torno de la seguridad activa, pasiva, el impacto al medio ambiente, la mejora en la ergonomía y el óptimo mantenimiento para las flotas. Así mismo, debido a la llegada de los sistemas masivos como Transmilenio y a normas internacionales, se ha mejorado el control de los recorridos de los buses, pasado de un transporte no estandarizado con colectivos, buses obsoletos, busetas sin seguridad y sin aplicación de normas, pasando hoy a mejorar la gestión del mantenimiento de las flotas, a través de la actualización de conceptos de los administradores de la gestión del transporte, asegurando los parámetros de manejo de los equipos y focalizándose en la seguridad activa y pasiva, para la preservación de la vida de los pasajeros. Adicionalmente, todas las empresas que eran urbanos corrientes, se convirtieron en operadores de transporte, que se asociaban y hacían la inversión en un bus articulado que su valor puede estar por encima de $1.000.000 millones de pesos.
Hoy en día, la Compañía de Ensamblaje de Buses es una de las compañías que más buses está ensamblando para el sistema de transporte masivo de Transmilenio, principalmente en Bogotá, con una participación de un 50% en estos proyectos. En Colombia el transporte masivo se encuentra operando en Bogotá, Bucaramanga, Barranquilla y en proceso de licitación se proyecta por el gobierno una nueva ordenanza en ciudades como Cartagena, Cali y Santa Marta. La competencia de la compañía es la empresa Busscar S.A.S, dentro del segmento de los vehículos articulados; en buses de carretera tipo berlinas es Autobuses AGA; en el segmento sabanero es la empresa de carrocerías JGB, y para los pequeños carroceros que llegan a fabricar 5 unidades día es Non Plus Ultra S.A. La Compañía de Ensamblaje de Buses fabrica 220 buses al mes y exporta de 3000 buses promedio al año a varios países. La empresa fabrica las carrocerías, y el chasis lo suministra el cliente, ensamblando marcas reconocidas como Mercedes Benz, Volvo, Scania, Chevrolet, Hino, Hyundai, Volkswagen y otros. La certificación que actualmente posee la Compañía de Ensamblaje de Buses en Colombia es la ISO 9001, versión 2008 y se tiene planeado actualizar a la próxima versión que sale al público en el segundo semestre del 2015, en los próximos dos años. La compañía tiene una gran directriz hacia la gestión por procesos y la calidad. En el segundo semestre del año 2014, el cargo de la dirección general de la Compañía de Ensamblaje de Buses fue relevado por una persona preparada por 15 años al interior de la empresa, con conocimiento directo desde el rol de supervisor hasta gerente, donde su directriz ha sido hacia el liderazgo y la estrategia de la compañía. Referente al criterio de ambiente laboral, la Compañía de Ensamblaje de Buses viene desarrollando planes preventivos con el fin de concientizar a las personas, bajo la máxima de un mejoramiento a los indicadores de productividad diaria, el aseo en las celdas de manufactura, la entrega final al cliente, control y gestión de la herramienta. Algo para resaltar del caso, es que la Compañía de Ensamblaje de Buses, posee incentivos para todos los empleados de la compañía, pero más específicamente a las áreas de operaciones, por mejoras de calidad. Sin embargo, no sobra decir que cuando las cosas se hacen
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 33-44 ¦ 35
Ricardo Prada Ospina, Pablo Cesar Ocampo V
bien acorde a lo establecidos por los requerimientos de los grupos de interés, es pertinente el incentivo a todos los niveles tanto operacional, táctico y estratégico.
Resultados y Discusión Actualmente la organización ha implementado una herramienta para gestionar de manera eficiente los diferentes procesos de la compañía mediante indicadores de gestión para satisfacer las necesidades y expectativas de nuestros clientes y así agregar valor en las relaciones comerciales, mediante el uso de indicadores de gestión, lo que anteriormente no era posible realizar. Un tema fundamental dentro de los indicadores de gestión inmersos es el criterio de la competitividad, con el fin de gestionar de manera eficiente los procesos y actividades para lograr en el Balance Score Card - BSC: * Tasa-Hora inferior a $24.500. * Eficiencia superior al 64%. * Obtención de un margen de contribución de carrocerías superior al 23,5 % * Costo de materiales inferior al 57% con respecto a las ventas. * Rotación de inventario materia prima - días inferiores a 73 días * Nivel de desperdicio inferior a 14,5% * Daños en planta inferiores a $50´350.000 Dentro del factor competitivo, un elemento determinante es el porcentaje de los costos de materiales que tiene un valor de 5 en una escala de 1 a 5, dentro los primeros 9 primeros meses del año 2014. O sea bien valorada dentro de este criterio, como se muestra a continuación:
Costo de Venta Materiales Venta de Carrocerías El segundo criterio es el de Rotación Cartera (Días), con la fórmula: Saldo Neto de cartera (Antic 27) X 30 Promedio Facturación 3 últimos meses Gráfica 2. Rotación de Cartera en Días 2014
Rotación Cartera (Dias) 5
5
5
Rotación Cartera
5 3
0
Ene
Mar
3
May
5
5
5
5
5
5
5
3
Jul
3
Sep
El tercer indicador denominado, el giro del stock, bajo la siguiente formula: Promedio consumo mensual del trimestre anterior Total inventario materia prima Gráfica 3. Giro de stock 2014
Giros de Stock 5
5
5
5
5
Porcentaje costo de materiales 5
3
En la gráfica 2 se muestran los 4 primeros meses del año 2014 hasta abril, donde la calificación fue de 5, pero a partir del mes de mayo cae la rotación de cartera a 3 hasta el mes de noviembre, lo que indica que se redujo en dos puntos el ritmo de la rotación de los deudores de la compañía, corroborándose que hay más tiempo y tranquilidad en cuanto a las deudas de los acreedores a la compañía. Entonces el flujo de capital va ser más lento.
Gráfica 1.- Porcentaje de costo de materiales 2014 5
3
Fuente. Elaboración propia.
5
5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 0
5
5
5 3
5 0
Ene
Mar
May
Jul Giro de Stock
3
3
Sep
Fuente: Elaboración propia Ene Feb Mar Abr May May Jun Jul Ago Sep Oct Porcentaje de costos de materiales
Fuente: Elaboración propia
En la gráfica 3, se observa que el inventario del mes de enero hasta julio, presenta una rotación a buen ritmo que fue valorado con su mayor valor, pero luego entre
36 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 33-44
Reenfoque de las cadenas productivas: caso de estudio, el ensamblaje de buses con valor agregado en Colombia
julio y octubre del mismo año, el valor se redujo a 3, lo cual indica que el stock no rotó tanto como el primer semestre del año. Se podría incurrir en obsolescencia de inventario y quizá en un sobre costo frente al costo de mantener y/o pedir, costos administrativos del manejo de los inventarios.
(Precio Lista - Precio Venta) Precio Venta Gráfica 5. Porcentaje de descuento 2014
Porcentaje de Descuento 5
5
5
5
5
Otro criterio fundamental dentro de los indicadores es el Cumplimiento que se caracteriza por las siguientes actividades: * Alcanzar una satisfacción del cliente en cuanto a entrega del producto superior al 85%, * Un cumplimiento en la facturación de acuerdo al presupuesto de ventas para cada mes * lograr y mantener una participación en el mercado por encima del 38 % *lograr una satisfacción del cliente en cuanto a producto, talleres y servicio superior al 89%. Un cuarto indicador para tener en cuenta, es la participación en el mercado Nacional con la formula siguiente: Ventas Empresa de ensamblaje de buses Nacionales Ventas Industria Nacional Gráfica 4. Participación de mercado 2014
Participación de mercado nacional 5
5
5
5
5
3
Ene
0
Ene
Mar
May
Jul
Sep
Porcentaje de descuento Fuente. Elaboración propia
Se observa que los primeros cuatro meses de año la compañía aplica su política de descuentos con una valoración de 5 y luego en el mes siguiente (abril) se reduce dos puntos quedando con 3, luego se precipita a 0 indicando que no hay ningún tipo de descuentos en el mes de julio y luego se reactiva nuevamente los valores a una escala media de 3 con descuento entre los meses de julio a noviembre. Predomina un mejor desempeño de política de descuento en el primer semestre del año. A continuación se presenta la gráfica del indicador, margen de contribución de carrocerías
5
Margen de contribución de carrocerías
0
Mar May Jul Sep Participación de mercado nacional
Fuente. Elaboración propia
3
El siguiente indicador es porcentaje de descuento con la formula siguiente:
3
3
3
5
5 3
2 1 0
En la gráfica 4 se observa que en los picos, en los meses de febrero, mayo, agosto, septiembre hasta noviembre, la participación en el mercado fue representativa con un máximo valor en la tabla de 5 y luego baja la participación a 3 en el mes de abril. La máxima participación al mercado fue de un 10%.
5
5
5
0
3
0
0
4 0
3
Gráfica 6. Margen de contribución 2014
3 0
3
0
0
Ene Feb Mar Abr
May Jun
Jul
Ago Sep Oct
Margen de contribución de carrocerías Fuente: Elaboración propia
En la gráfica 6 se observa que los meses de máximo valor en la escala, en los meses de marzo, julio, agosto y septiembre obtuvo una calificación de 5 y para los meses de enero, abril, junio y septiembre tiene un valor de 3. Por último los meses de febrero y mayo tienen un valor de 0.
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 33-44 ¦ 37
Ricardo Prada Ospina, Pablo Cesar Ocampo V
También, otro criterio importante es la facturación bajo la fórmula siguiente: Facturación nacional = Carrocerías Repuestos Gráfica 7. Facturación mensual 2015
Facturación mesual 5
5
5
5
5
5
5
5
5
3
0 Ene
Mar
May
Jul
Sep
Factura mensual Fuente: Elaboración propia
En la gráfica 7 se observa que en los meses 1 al 4 y del 7 al 12 del año del año 2014, hubo una óptima facturación con su mayor valoración de 5, lo cual refleja que el flujo de activos es adecuado acorde al plan de pago de la compañía. Por otro lado el indicador, denominado Grado de satisfacción de Clientes (Producto-Talleres-Servicio, bajo la fórmula: Promedio resultado encuesta de satisfacción clientes (Producto - Talleres - Servicio) Gráfica 8. Satisfacción de clientes
Grado de satisfación de clientes (Producto - Talleres - Servicio) 4
5
5
5
3
2
0
5
Ene
3
3
Mar May Jul Grado de satisfación de clientes (Producto - Talleres - Servicio)
3
Sep
Fuente: Elaboración propia
En la gráfica 8 se observa, que en los primero (3) meses de año y (9) mes el grado de satisfacción de los talleres,
los productos y el servicio fue valorado en su mayor escala con 5, lo que representa un óptimo acuerdo nivel de servicio pero mayo, abril y julio reduce la satisfacción 2 puntos ubicándose en la escala 3, por otro lado en el mes de julio y agosto, es pertinente evaluar porque se reduce a 0 el grado de agrado de los clientes frente al servicio y al producto. De este modo termina este indicador con una calificación de 3 entre los dos meses finales del año. Referente al tercer gran tema dentro de los indicadores se encuentra, el aspecto de la calidad, entendido como “Satisfacer las necesidades y expectativas de nuestros clientes con productos de calidad internacional, logrando disminuir los deméritos por unidades producidas en el mes <=700 y el porcentaje de costo de garantías y campañas inferior al 0,5% de las ventas”. En este punto se analiza es el Porcentaje de Costos de Garantías y Campañas. El último criterio evaluado dentro de los indicadores es la CULTURA, a través de los siguientes objetivos estratégicos establecidos: * Mantener nuestra cultura Seis Sigma en porcentaje mayor a 90 % * Promover nuestros valores corporativos de tal manera que el resultado de las encuestas estén superior al 90 % * Dar cumplimiento a nuestros programas de Capacitación y Entrenamiento * Promover cultura de autocuidado que genere condiciones de trabajo seguras Una muy buen práctica de la compañía, es el involucramiento de la metodología de mejoramiento continuo Seis sigma. Ampliando un poco el concepto, el proceso “Seis sigma” es un método sistemático que utiliza datos, rigurosamente medidos y analizados, para identificar las fuentes de error (causas raíces de un problema) y las formas de eliminarlas generando mayor satisfacción del cliente y ahorros económicos sustanciales. Se apoya en herramientas estadísticas y de análisis y propone el desarrollo de grupos de trabajo dinamizadores, trabajando con datos en su búsqueda de la causa raíz al problema estudiado y favoreciendo la toma de decisiones justificada numéricamente [4].
38 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 33-44
Reenfoque de las cadenas productivas: caso de estudio, el ensamblaje de buses con valor agregado en Colombia
Seis Sigma es una metodología de trabajo para conseguir la máxima eficiencia de los procesos analizando su variabilidad y proponiendo soluciones basadas en datos. Un criterio dentro de este gran indicador Seis sigma de la total compañía, se encuentra enmarcado dentro de la siguiente formula: Promedio Valor real auditoria Seis Sigma Valo r esperadoa
Área de la compañía
Calificación 6’s septiembre
Calidad
84%
Postventa - Asistencia Técnica
90%
Postventas - Repuestos
100%
Mantenimiento - Industrial
84%
Mantenimiento - Informatica
81%
Tabla 1. Seis Sigma
82,4%
Área de la compañía
Calificación 6’s septiembre
Gestión estatégica
87%
Sistemas de Gestión - Gestión de calidad
88%
Sistemas de Gestión - Gestión Ambiente
83%
Sistemas de Gestión - SYSO
89%
Comercial
86%
Ingeniería Administración
83%
Ingeniería Desarrollo
89%
Planeación de operaciones
85%
Sector 1-2 y 3 - Estructura
75%
Sector 4 - Montaje A
65%
Sector 5 - Pintura
71%
Sector 6 - Montaje B
89%
Sector 7 - Patio
77%
Sector 8 - Subensambles
79%
Sector 10 - FDC
80%
Sector 11 - Fibra
81%
CDI
76%
Suministros - Compras
92%
Suministros - Logística
78%
Suministros - Admon Mat
87%
Gestión Humana
83%
Fuente: Elaboración propia
En la tabla 1 se observa un promedio general de 82,4%, dentro de 28 criterios evaluados dentro de la metodología de Seis sigma. Para resaltar hay 3 ítems, que se encuentran dentro de un 90%, que son asistencia técnica dentro del proceso de postventa; un 92% referente a CDI y un valor de un 100%, para el proceso de repuestos, lo que habla muy bien de la compañía frente al soporte de servicio. (Repuestos). Dentro del panorama de riesgo, con el color amarillo, con la cifra menor de 83% (Gestión Ambiental) hasta el valor de 89% (ingeniería de desarrollo), que genera una oportunidad de trabajo colaborativo entre los diferentes equipos de trabajo de la compañía como ingenieros de producto, proveedores, gerentes de proyectos, todos aunados a un solo propósito consolidar un productos acorde a los estándares internacionales para la fabricación de buses y requerimiento de los clientes. En la tercera parte de la tabla dentro del color rojo se encuentra el ítem de calidad dentro del 64%, lo que requiere de un programa de fortalecimiento en la compañía en compañía con los proveedores de nivel 1 y 2. Por otro lado se requiere que los procesos operacionales en las celdas de manufactura, oficinas de producción, estructuras, montaje, patios, deben fortalecer sus prácticas frente a lo que requiere la metodología Seis Sigma. Siguiendo con una valoración bajo la metodología Seis sigma, total de la compañía durante el año 2014, se observa que su máxima evaluación está en los meses de febrero y julio con un valor de 5. La calificación de 3 está en los meses de enero, marzo ,abril, mayo, agosto, septiembre , octubre y finalizando con noviembre.
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 33-44 ¦ 39
Ricardo Prada Ospina, Pablo Cesar Ocampo V
Gráfica 9. Seis Sigma Total Compañía
Gráfica 10. Ratio de eficiencia
Ratio de eficiencia, Rotación del inventario 10/13
6’S Total compañia 5
5
20
4
10 3
3
3
3
3
3
3
0
2
Ene
Mar
2013 Carrocerias el sol
Fuente: Datos obtenidos en EMIS, 2015
0
0
2010 2011 2012 Empresa analizada Buscar
May Jul 6’S Total compañia
Sep
Fuente: Elaboración propia
Los buses aproximadamente posee una vida útil de 12 años y el portafolio ABC de los productos ensamblados en planta está dirigido gran parte a los buses intermunicipales denominados por la compañía como los buses de carretera, escolares y buses para el transporte a la sabana de Bogotá. De otra parte, se realizó un análisis mediante la base de datos de la herramienta financiera EMIS de las principales empresas de carrocerías, del mismo sector de la empresa analizada. Las dos empresas que se compararon fueron Carrocerías El Sol y Busscar. A continuación se observa la relación de las tres compañías y el criterio de evaluación fue “Ratio de eficiencia” del año, que es uno de las máximas que le apuntan al comportamiento operacional de la compañía, a pesar de ser una herramienta de carácter financiera. Para explicar la fórmula de la rotación del inventario: costo de la mercancía vendida/inv total. Ratios de eficiencia / rotación del inventario
Años
2010
2011
2012
2013
Empresa Analizada
5,18X
7,73X
6,14X
6,39X
Busscar
5,5X
1,83X
5,43X
5,12X
Carrocerías el Sol
8,01X
12,99X
2,26X
4,53X
En la gráfica 10 se observa que en el año 2010, dentro del ratio de eficiencia dentro del ítem rotación del inventario la empresa Carrocerías El SOL con un valor de 8.01X, en segundo lugar se encuentra la empresa de Carrocerías Busscar 5.5X y la Compañía de Ensamblaje de Buses obtiene 5.18X Siguiendo con el análisis de la gráfica 10, para el año 2011, el primer lugar lo obtiene carrocerías El Sol con un valor de 12.99X, en segundo lugar se encuentra la Compañía de Ensamblaje de Buses que tiene un valor de 7.73X, y último puesto se encuentra la empresa Busscar con 1.83X. Evaluando el año 2012, el comportamiento de la rotación del inventario cambia un poco, se reduce casi en algunos puntos a la mitad. Sin embargo el primer puesto lo tiene la Compañía de Ensamblaje de Buses con un valor de 6.14x, en segundo lugar se encuentra la empresa Busscar con 5.43X y tercer lugar está la empresa de Carrocerías El Sol con un valor de 2.26X. En este año se observa que la Compañía de Ensamblaje de Buses comienza a tener un buen desempeño en la rotación del inventario superando a las empresas Busscar y el SOL. Finalmente en el año 2013, vuelve a repuntar la Compañía de Ensamblaje de Buses con un valor de 6.39X, segundo puesto lo tiene Busscar con un valor de 5.12X y tercer puesto lo tiene Carrocerías El Sol con un valor de 4.53X. Por segundo año consecutivo el manejo y rotación de los inventarios fueron adecuados comparados con las otras dos empresas del sector. Gráfica 11.Resultados Operacional
La unidad de medida de este indicador corresponde al número de veces que el costo de la mercancía vendida dentro de la mercancía vendida o costo de venta, representado por la letra X.
Margen de Ganancias operativas
Años Porcentaje
40 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 33-44
2010 6.32%
2011 9.09%
2012 1.48%
2013 5.41%
Reenfoque de las cadenas productivas: caso de estudio, el ensamblaje de buses con valor agregado en Colombia
En la tabla anterior se observa que dentro de ratio de rentabilidad de la Compañía de Ensamblaje de Buses, el indicador de margen de ganancias operativas es directamente proporcional al margen de la Compañía entre los años 2010 al 2013. El año para resaltar en este periodo fue 2011 con un valor de 9.09%; luego disminuye al 1.48% en el año 2012, lo que genera un mensaje preocupante para los líderes de la empresa debido a que se reduce el margen de ganancias operacionales, pero luego tiene un repunte en el año 2013 de 5.41%. Es pertinente evaluar cómo sigue el comportamiento entre los años 2014 y 2015, para determinar si subió o al contrario decreció. Uno de los éxitos de la compañía con la serie G7, que viene en varias versiones según los pedidos personalizados por cliente:
Fuente. [6]
De igual forma se han desarrollado dos nuevos modelos de autobuses sub-urbanos correspondientes a la Generación 7, el Paradiso Double Decker 1800 (dos pisos) y el Paradiso Low Driver 1600 (con el conductor posicionado más para abajo) lanzados por la Compañía de Ensamblaje de Buses, empresa especializada en unidades de transporte con planta en Caxias do Sul, Brasil y en varias plantas alrededor del mundo incluyendo Colombia. Los buses de la serie G7 con un valor promedio de $ 700 millones COP, dependiendo dicho monto de los aditamentos especiales requeridos por el cliente y excluyendo el cupo exigido por la empresa que presta el servicio de transporte. La Compañía de Ensamblaje de Buses posee muchas más líneas de producto, pero para este caso se muestra el bus más moderno de la empresa. Siguiendo con la explicación de los productos de última generación de la compañía, se encuentran buses
orientado al segmento berlinas de uno y dos pisos. En Colombia, tanto empresarios como pasajeros siempre han deseado tener la oportunidad de invertir en estos grandes aparatos, para ser reconocidos por la comodidad, seguridad y ergonomía, para prestar un óptimo servicio a los pasajeros. Como parte de la promoción y divulgación de los nuevos modelos, la compañía ha estado en Medellín, Colombia, acompañados con empresarios del sector transportador, tal es el caso de la Asociación de transportadores por carretera y otras agremiaciones más. De otra manera, la compañía posee todo el año una gran producción de vehículos, entre tanto, para los meses de abril, agosto, septiembre y la producción es baja. Por consiguiente, gran parte del éxito de los negocios de la Compañía de Ensamblaje de Buses, ha sido la participación en licitaciones de carácter nacional, donde su gestión política tanto la gestión comercial y el cumplimiento a los requerimientos de los clientes ha hecho que gane gran parte de las licitaciones para ensamblar buses a nivel nacional e internacional. De igual importancia, haciendo un análisis de la rentabilidad de la compañía, tiene un mínimo esperado de un 10%, que finalmente es lo que espera los accionistas. Hasta ahora, uno de los diferenciadores en la Compañía de Ensamblaje de Buses es el producto y la calidad, además el grupo obliga que se cumplan los estándares internacionales por ejemplo la seguridad pasiva y activa para mitigar el riesgo a los pasajeros, conductores y peatones, las normas del ensamblaje de una de las series de los productos, que tengan bajo impacto al medio ambiente. Así mismo y como ya se ha mencionado, la gestión política es un gran criterio de decisión para la materialización de la negociación. También se observa que la compañía frente a los indicadores de productividad tales como la gestión comercial (cumplimiento de las ventas, participación del mercado, satisfacción de clientes y el uso de los recursos, la capacitación y el entrenamiento cada área tiene sus indicadores). A pesar que la Compañía de Ensamblaje de Buses invirtió en un programa de Balance Score Card, es importante fortalecer los indicadores de las operaciones alineadas a la gestión logística y servicio, porque son ficha clave para que la gestión de las operaciones cada vez esté más
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 33-44 ¦ 41
Ricardo Prada Ospina, Pablo Cesar Ocampo V
armonizada entre el sistema de gestión de calidad y el cumplimiento de los niveles de servicio en la promesa de valor de la compañía. De la misma forma, la compañía posee una estrategia ética importante, con el fin que ningún empleado de la compañía reciba prebendas por parte de proveedores. De nuevo, la compañía enfocándose en el producto, aplica criterios de innovación en cada una de sus unidades (buses), donde se observa productos con una imagen similar a un tren bala de los países desarrollados. Por otro lado la producción en línea de la compañía, hace que de manera simultánea se fabriquen desde bio-articulados, buses de carretera, suburbanos y otros, donde el recurso humano posee una gran experiencia con roles polivalentes, donde en caso que haya un cambio en la líneas de producción, los operarios se adapten rápidamente a la nueva labor, generando una mayor flexibilidad en la operación del ensamblaje. Las compañías se ven enfrentadas a trabajar de manera colaborativa, para el desarrollo de nuevos productos desde la fase inicial hasta la entrega final al cliente, tal es el caso de la estrategia Early Supplier Involvement, ESI [7] donde la Compañía de Ensamblaje de Buses no puede ser la excepción. Lo anterior asegura que desde las primeras fases del proyecto, se involucre a los proveedores en el diseño, desarrollo e implementación de nuevos productos a la compañía. Las exigencias de calidad como de logística se convierten en toda una cultura organizacional que lo que busca es un óptimo seguimiento a la orden del cliente. De la misma manera la Compañía de Ensamblaje de Buses ha sido ganadora de premios donde se garantiza la calidad y la aplicación de las normas. Además se ha determinado que una de los criterios de la calidad de la compañía, es la entrega oportuna de los buses a sus clientes. A pesar de que la compañía viene trabajando con el sistema de Balance Score Card, la organización debe fortalecer este criterio (indicadores de gestión), para continuar la dinámica dada por la dirección que es la cultura del mejoramiento continuo. Por otro lado a pesar que los empleados tienen adecuadas condiciones de trabajo, se está observando un fenómeno con algunos empleados del área de operaciones que por
un leve incremento en el salario, ellos desean cambiar de lugar de trabajo, generando alta rotación en el recurso humano y así el impacto en la curva de aprendizaje y quizá en el tiempo de entrega del vehículo. También se observa que operadores del transporte como el SITP, les ofrecen condiciones similares a los operarios donde los trabajadores en ocasiones toman la decisión de cambiar de empleador. Con el propósito de mejorar el indicador de la calidad que afecta a la compañía, se tomó un problema particular que sucede con los vehículos (buses) que es la filtración de humedad en la parte posterior y lateral de las carrocerías, también se evaluó mediante los indicadores de gestión evaluados mediante la herramienta de Balance Score card. El proceso de fabricación del vehículo (bus), comienza con el requerimiento especifico del cliente con los detalles específicos y serial, luego llega a la planta de producción el chasis con sus debidas protecciones, después se procede a retirar las protecciones que trae el chasis de la casa matriz, inicio del proceso de fabricación de la carrocería, luego se monta las plantillas de poliuretano para aislar el ruido, el calor, luego cobertura de fibra de vidrio, después se realiza el laminado. Este último proceso principal debido a que tiene dos paralelos, uno es el de pintura y por el otro lado está el de montaje de os componentes de la carrocería tanto internos como externos y culmina con la inspección final del bus. Algo para destacar igualmente es que la Compañía de Ensamblaje de Buses ha venido trabajando en la implementación e interiorización de la cultura de seis sigmas, a pesar que uno de los criterios más bajo fue la calidad la compañía está trabajando fuertemente en la estandarización de sus prácticas empresariales, aplicando la gestión por procesos. Con las nuevas políticas que viene implementando la compañía, la solución a los problemas de humedad en carrocería de los vehículos, se da dando un óptimo acompañamiento al cliente, donde se requiere una adecuada capacitación al personal de operación de ensamblaje como también un entrenamiento a los puntos de servicio a nivel nacional. Otro de los criterios importantes en la solución del problema es la utilización de piezas originales como la aplicación de sellantes acorde a al manual
42 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 33-44
Reenfoque de las cadenas productivas: caso de estudio, el ensamblaje de buses con valor agregado en Colombia
del fabricante y finaliza con las pruebas de humedad en los lugares donde se presentó el inconveniente. Es pertinente hacerle seguimiento a este tipo de problemas en las carrocerías, con el fin de tener un plan integral de mantenimiento que vaya desde lo preventivo, pasando por el detectivo y culminando con el correctivo.
Conclusiones La Compañía de Ensamblaje de Buses en Colombia posee muy buenas prácticas empresariales debido a que sigue las exigencias a nivel mundial de la fabricación de buses de todo tipo, transporte masivo, berlina, suburbano, busetas y otros. Posee una participación importante dentro del sector del transporte y es una de las compañías más importante de fabricación de buses en Colombia, bajo la directriz Hub de la casa matriz en Brasil, entregando productos orientados a las exigencias de la normatividad internacional del transporte de pasajeros por tierra, apuntándole a la seguridad, la ergonomía, el involucramiento de tecnologías para la innovación de materiales, trabajando de manera colaborativa con proveedores, clientes, personas de apoyo en planta, diseñadores e ingeniero y otros. La valoración de los procesos bajo la metodología seis sigma, para toda la compañía está alrededor del 80%, lo cual se requiere continuar en el seguimiento y la inclusión de este tipo de estrategias de mejora continua en la compañía. A pesar que los indicadores referente a los planes de estrategia, los sistemas integrales de gestión, aplicación de estándares medio ambientales y otros, se encuentran por encima del 85%, lo cual hay una gran oportunidad de mejora de este indicador. El indicador del sistema de gestión de calidad requiere un tratamiento más detallado, debido a que es uno de los valores que llama más la atención y que impacta a los usuarios finales, tal es el caso de la filtración de humedad en las carrocerías. El indicador de servicio postventa, evidencia un positivo tratamiento por parte
de la gerencia en el manejo de los repuestos, puesto que está por encima del 90%. En el año 2012 y 2013, la Compañía de Ensamblaje de Buses posee una adecuada rotación del inventario comparándose con dos empresas del mismo sector dentro de la relación de eficiencia de la herramienta EMIS, soportada por los datos de la superintendencia de sociedades.
Bibliografia Internet [1] (See more at: http://www.transmilenio.gov.co/en/ articles/object-and-functions#sthash.mAFW0hcb. dpuf, 2015) Libro [2] Vashistha, A. (2006). Sourcing to Third Party Service Providers, The Offshore Nation (pág. 157). EEUU: Mc Graw Hill. Internet [3] http://es.wikipedia.org/wiki/Marcopolo. (12 de mayo de 2015). Obtenido de http://es.wikipedia. org/wiki/Marcopolo. [4] http://www.caletec.com/consultoria/seis_sigma/. (13 de mayo de 2015). Obtenido de http://www. caletec.com/consultoria/seis_sigma/. Agremiaciones [5] ACOLFA. (2014). Manual Estadístico No.34. Bogotá: ACOLFA. [6] http://www.camionesybuses.com/cms/modelos/ dos-nuevos-autobuses-esta-lanzando-marcopolo/. (13 de mayo de 2015). Libro [7] Pires, S. R. (2007). Gestión de la Cadena de Suministros . En S. R. Pires, Gestión de la Cadena de Suministros (pág. 33). España: Mc Graw Hill.
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 33-44 ¦ 43
Ricardo Prada Ospina, Pablo Cesar Ocampo V
Los Autores Pablo Cesar Ocampo Vélez Ingeniero Industrial, Universidad Autónoma de Colombia, Master en Sistemas de administración logístico, Escuela Politécnica Federal de Lausanne, EPFL, Instituto Internacional de gerencia logística, IML, Suiza. Certificado por la Asociación logística Europea, ELA. En la actualidad es profesor asociado de la Facultad de Posgrados, de la Universidad EAN. Sus líneas de investigación son: Estrategia de Gerencia de la Cadena de Abastecimiento (Supply Chain Management), para los sectores defensa, automotriz, servicios y multisourcing, Tel:5936464 Ext. 1228, E – Mail: pabloc.ocampo@ean.edu.co, pablo4610@yahoo.com Ricardo Prada Ospina Candidato a Doctor en Ciencias Empresariales por Universidad Antonio de Nebrija España MBAMagister en Administración de la Universidad de LSalle Especialista en Ingeniería de Producción de Universidad Fco. J de Caldas Ingeniero Mecánico de Universidad de América Profesor Asociado Facultad de Posgrados Universidad EAN Director Especialización en Gerencia de Procesos y Calidad. Mail: rpradao@ean.edu.co,Teléfono 5936464 ext 2159
44 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 33-44
Desarrollo eficiente de aplicaciones empresariales Usando el framework hibernate Efficient enterprise application development using the Framework Hibernate
Christian Mauricio Castillo Estrada, Karina Cancino Villatoro, Luis Antonio Álvarez Oval
Abstract
Resumen
his paper presents a comprehensive description of the Hibernate technology, noting its importance in the development of enterprise applications as an efficient means of access to large databases and also focuses on architectures that Hibernate provides for implementation. In addition, the powerful Hibernate Query Language, which is designed as a minimal extension of SQL focused on retrieving objects, proving to be a bridge between the relational model and the objectoriented paradigm is discussed. Hibernate is one of the most powerful ORM solutions and high performance that exists today for the implementation of Persistence. Finally, the easy integration with other frameworks like Hibernate Java Server Faces ( JSF), Spring or Struts has also been discussed in the paper; allowing the rapid construction of enterprise applications based on a model of N-tier architecture.
T
l artículo presenta una descripción de la tecnología Hibernate, señalando su importancia en el desarrollo de aplicaciones empresariales, como un medio eficiente de acceso a grandes bases de datos y también se centra, en las arquitecturas que ofrece Hibernate para su implementación. Se aborda el poderoso Lenguaje de Consulta de Hibernate, el cual está diseñado como una extensión mínima de SQL enfocado a la recuperación de objetos, resultando ser un puente de comunicación entre el modelo relacional y el paradigma orientado a objetos. Hibernate es una de las soluciones ORM más poderosa y de alto desempeño que existe hoy en día para la implementación de Persistencia. La fácil integración de Hibernate con otros frameworks como Java Server Faces ( JSF), Spring o Struts, también se discute en este artículo; permitiendo la rápida construcción de aplicaciones empresariales basado en un modelo de arquitectura de N-Capas.
E
Keywords: Databases, ORM, Persistence, Hibernate, HQL. Palabras Clave: Bases de Datos, ORM, Persistencia, Hibernate, HQL.
Recibido / Received: Abril 06 de 2014 Aprobado / Aproved: Marzo 13 de 2015 Tipo de artículo / Type of paper: Investigación científica y tecnológica. Afiliación Institucional de los autores / Institutional Affiliation of authors: Universidad Autónoma de Chiapas, México. Universidad Politécnica de Tapachula, México. Universidad Autónoma de Chiapas, México. Autor para comunicaciones / Author communications: Christian Mauricio Castillo Estrada, cmce@unach.mx Los autores declaran que no tienen conflicto de interés.
Christian Mauricio Castillo Estrada, Karina Cancino Villatoro, Luis Antonio Álvarez Oval
Introduction relevante en el desarrollo de una aplicación empresarial es la creación y mantenimiento de la información, es decir, la implementación de una capa de Persistencia que permita la interacción con la base de datos mediante el uso de objetos de forma rápida y segura. El almacenamiento de información ordenada a gran escala juega un papel importante en la mayoría de las aplicaciones comerciales, tales como catálogos, listas de clientes, datos de contacto, texto publicado, y los diseños arquitectónicos. Con la aparición de la World Wide Web, la demanda de bases de datos se ha incrementado; en la actualidad, los clientes de las librerías y periódicos en línea hacen uso de bases de datos; la aplicación que interactúa con ellos, se encuentra en constante comunicación con una base de datos para consultarla y dar una respuesta al cliente; en ese contexto, Hibernate simplifica la comunicación con las bases de datos relacionales. [1] En muchas ocasiones los desarrolladores recurren al uso de prácticas costosas y problemáticas al implementar una capa de datos creada desde cero.
Framework Hibernate Hibernate es una herramienta de mapeo objeto-relacional (ORM) para el lenguaje Java, que proporciona un framework para el mapeo de un modelo de dominio orientado a objetos a una base de datos relacional tradicional. Hibernate ayuda a resolver problemas de tipo ObjetoRelacional respecto al desajuste de impedancia mediante el reemplazo del acceso directo a las bases de datos relacionales, e implementando la persistencia con funciones de alto nivel de manipulación de objetos. Los ORM son herramientas para la representación y la traducción de los datos entre la base de datos y el lenguaje de programación orientado a objetos; proporciona soporte para las colecciones y las relaciones entre objetos, así como el manejo de tipos compuestos. Hibernate es una de las mejores soluciones ORM que existen en la actualidad, ha sido liberado bajo la Licencia Pública GNU. La versión 2.1 de Hibernate resultó ganadora del Jolt Award en el año 2005.
Una de sus principales características, radica en su fácil integración otros frameworks como son: Java Server Faces ( JSF), Spring o Struts; los cuales ofrecen clases y anotaciones específicas que permiten establecer una rápida comunicación con Hibernate. En el caso del Spring provee una clase llamada HibernateTemplate, la cual ofrece los métodos necesarios para implementar las operaciones básicas CRUD (Create-Replace-UpdateDelete) en una aplicación; los cuales resultan ser simples ocupando una sola línea de código.
Arquitectura de Hibernate Resulta difícil decidir que arquitectura es la que mejor describe la estructura y funcionamiento de Hibernate; la flexibilidad que ofrece permite que sea implementado en múltiples maneras, provocando la generación de diferentes arquitecturas; sin embargo, en este artículo se ilustran las dos arquitecturas principales. En la figura 1, se muestra una arquitectura compacta desde una perspectiva de alto nivel, en la cual se observa cómo Hibernate utiliza la base de datos y los datos de configuración para poder proporcionar los servicios de persistencia y los objetos persistentes a la aplicación que se encuentra en una capa superior. Fig. 1. Arquitectura básica
Application Persistent Objects
Hibernate Hibernate properties XML Mapping Database Una aplicación que utiliza Hibernate debe utilizar un solo archivo de configuración, el cual contendrá información relativa a la dirección URL del servidor de base de datos, el nombre de usuario / contraseña, nombre de clase del archivo del controlador, entre otras preferencias. Este archivo de configuración puede estar basado en XML (hibernate.cfg.xml) o puede ser un archivo de propiedades Java (hibernate.properties) con la combinación de clave y valor. [2]
46 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 45-52
Desarrollo eficiente de aplicaciones empresariales Usando el framework hibernate
java> junto con el código que ayuda a los desarrolladores a entender la estructura de la tabla relacional y los objetos Java de tipo POJO simultáneamente. [3]
Fig. 2. Arquitectura completa
Transient Objects
Application Persistent Objects
Sessiónfactory
Session
Transation Connection factory Provider JNDI
JDBC
Transaction
JTA
Database Por otra parte, en la figura 2 se ilustra una versión completa de la arquitectura Hibernate, observándose algunos componentes importantes, tales como: SessionFactory que permite mantener un caché de datos que es reutilizables entre transacciones; ConnectionProvider para el manejo de múltiples conexiones JDBC, JTA o transacciones CORBA; Objetos persistentes, los cuales se encuentran asociados a una sesión y son de corta duración; y Objetos transitorios, las instancias de clases persistentes que no están asociados a una sesión.
Mapeo Objeto-Relacional El Mapeo Objeto-Relacional es una técnica de representación de datos a partir de un modelo de objetos para un modelo de datos relacional y viceversa; este mecanismo se utiliza para la selección, inserción, actualización, eliminación y consulta de registros de las tablas subyacentes. Para realizar la implementación del mapeo objeto-relacional se requiere del uso de un archivo XML, el cual debe ser guardado usando el formato <nombre_de_ clase.hbm.xml>, por ejemplo: Clientes.hbm.xml. Este archivo de asignación XML define la estructura de transformación de los datos de POJO (Plain Old Java Object) a las tablas de bases de datos y viceversa. Por otra parte, en las últimas versiones de Hibernate, se implementa el uso de Anotaciones representando una nueva forma de definir las asignaciones sin utilizar archivos XML; siendo la forma más eficaz de proporcionar los metadatos para el objeto y la estructura de la tabla relacional. Todos los metadatos son incluidos en un archivo de tipo clase java usando el formato <nombre_de_clase.
Otro aspecto relevante en los ORM, es el mapeo de las asociaciones entre las clases de entidad y las relaciones entre las tablas. Hibernate define cuatro modos en que la cardinalidad de la relación entre los objetos se puede expresar, siendo estos: Many-to-One, One-to-One, Oneto-Many y Many-to-Many. [4] Una asociación de mapas puede ser unidireccional y bidireccional.
Estados de objetos Hibernate soporta los siguientes estados de objetos:
Transient: un objeto es transitorio, sólo si ha sido creado mediante una instancia usando el operador new, y no está asociado con una sesión de Hibernate. No tiene ninguna representación persistente en la base de datos y no tiene valor identificador se le ha asignado. Las instancias transitorias serán destruidas por el recolector si la aplicación no tiene una referencia más. Persistente: una instancia persistente tiene una representación en la base de datos y un valor de identificador. Es posible, que el objeto pudo haber sido guardado o recuperado, en el ámbito de una sesión. Hibernate detectará los cambios realizados en un objeto en estado persistente y sincronizará su estado con la base de datos cuando la unidad de trabajo sea completada. Independiente: es un objeto que ha sido persistente, pero su período de sesión se ha finalizado; es decir, la referencia al objeto sigue siendo válida, en ese sentido, la instancia independiente podría incluso ser modificada en este estado. Una instancia de este tipo puede añadirse a una sesión, en un tiempo posterior, lo cual provocaría que se encuentre activa nuevamente y sus modificaciones realizadas se conviertan en persistentes.
Lenguaje de Consulta Hibernate - HQL Hibernate Query Language (HQL), es un lenguaje de consulta orientado a objetos que provee la plataforma Hibernate, similar al lenguaje SQL; sin embargo, a diferencia de trabajar con tablas y columnas como en el
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 45-52 ¦ 47
Christian Mauricio Castillo Estrada, Karina Cancino Villatoro, Luis Antonio Álvarez Oval
caso del lenguaje SQL, este lenguaje trabaja con objetos persistentes y propiedades. Las consultas creadas con HQL son traducidas en sentencias SQL de manera automática, para mejorar el desempeño de la manipulación de tablas de una base de datos relacional.
Consultas en HQL Para escribir una consulta usando HQL, resulta importante conocer que las palabras claves como SELECT, FROM y WHERE no son sensibles al uso de mayúsculas y minúsculas; sin embargo, el uso de algunas propiedades como nombres de tablas o columnas, sí son sensibles en HQL. La cláusula SELECT ofrece un mayor control sobre los resultados que se desean obtener; si deseas obtener ciertas propiedades de los objetos en vez de obtener el objeto completo es necesario el uso de esta cláusula; por ejemplo, si deseamos obtener únicamente los valores de la propiedad nombre de la clase Clientes:
Query q = session.createQuery (“SELECT C.nombre FROM Clientes C”);
SELECT persona.NOMBRE AS {persona.nombre},
persona.EDAD AS {persona.edad},
persona.TEL AS {persona.telefono}
FROM PERSONA persona WHERE persona.NOMBRE LIKE :nombreVAR </sql-query> List resultado = session.getNamedQuery(“personas”) .setString(“christian”, nombreVAR) .list(); Así también, una consulta SQL llamada puede devolver un valor escalar; por tal motivo, se debe declarar el alias de columna y el tipo de dato usado en Hibernate:
<sql-query name=”mySqlQuery”> <return-scalar column=”nombre” type=”string”/> <return-scalar column=”edad” type=”long”/> SELECT p.NOMBRE AS nombre,
Query q = session.createQuery (“SELECT C.nombre FROM Clientes C”);
List resultado = q.list ();
</sql-query>
En ocasiones resulta necesario seleccionar objetos específicos basándose en ciertas condiciones; para este tipo de situaciones, podemos usar la cláusula WHERE; la cual nos permitirá filtrar los objetos que deseamos obtener, veamos el siguiente ejemplo:
Query q = session.createQuery (“FROM Clientes C WHERE C.edad > 30”); List resultado = q.list ();
Consultadas predefinidas o nombradas Las Consultas SQL o creadas con HQL, pueden ser definidas en el archivo de mapeo de una Clase, especificando un alias para poder ser identificada.
<sql-query name=”personas”> <return alias=”persona” class=”eg.Persona”/>
p.EDAD AS edad,
FROM PERSONA p WHERE p.NOMBRE LIKE ‘K%’
Consultas Nativas Existe la posibilidad de utilizar SQL nativo para expresar las consultas. A partir de la versión 3 de Hibernate, se permite el uso de SQL, incluyendo procedimientos almacenados, para crear, actualizar, eliminar, y las operaciones de carga; por lo anterior, es necesario hacer uso del método createSQLQuery () de la interfaz Session. Después de pasar la cadena que contiene la consulta SQL al método createSQLQuery (), es posible asociar el resultado con una entidad existente, una combinación, o un resultado escalar utilizando los métodos addEntity (), addJoin (), y addScalar () respectivamente. La consulta SQL más básica, es obtener una lista de valores escalares de una o más tablas:
String sqlnativo = “SELECT idc, nombre, edad FROM clientes”;
48 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 45-52
Desarrollo eficiente de aplicaciones empresariales Usando el framework hibernate
SQLQuery q = session.createSQLQuery (sqlnativo);
r.add (Restrictions.eq (“edad”, 30));
q.setResultTransformer _MAP);
List resultados = r.list();
(Criteria.ALIAS_TO_ENTITY
List resultados = q.list (); La siguiente sintaxis permite obtener objetos de entidad en su conjunto de una consulta SQL nativa especificando el nombre de la clase mediante el método addEntity ().
String sql = “SELECT * FROM clientes”; SQLQuery q = session.createSQLQuery (sql); q.addEntity (Clientes.class); List resultados = q.list (); Si la entidad posee una cardinalidad de muchos-a-uno con otra entidad diferente, entonces se requiere también devolver dicha entidad al momento de realizar la consulta nativa, de lo contrario se producirá un error específico indicándose que “una columna no encontrada”. Las columnas adicionales serán automáticamente devueltos cuando se utiliza la notación *.
Dependiendo de la situación, se pueden implementar diferentes tipos de restricciones que ofrece Hibernate, tales como: validar propiedades nulas, comparar el valor de una propiedad entre rango de valores, validar propiedades que inician con un carácter en específico, entre otras. La clase org.hibernate.criterion.Projections es una fábrica de instancias de Proyección, que puede ser aplicada a una consulta con el fin de recuperar algunos valores especiales como: valores máximos y mínimos, valor promedio de una propiedad o para contar el número de objetos que se obtiene en una consulta. Por ejemplo, si necesitamos conocer el promedio de salarios que poseen los Clientes de cierta compañía, podríamos implementar una proyección para el cálculo de promedios AVG respecto a la propiedad salario de la clase Clientes.
Criteria c = session.createCriteria (Clientes.class). setProjection (Projections.avg (“salario”));
Uso de Criterios
Integer prom = (Integer) criteria.uniqueResult ();
Hibernate ofrece varias alternativas para la manipulación de objetos y en los datos disponibles a su vez en las tablas RDBMS. Una de estas alternativas, es el API de Criterios, la cual permite crear un objeto de consulta basado en criterios de programación donde se pueden aplicar reglas de filtrado y condiciones lógicas para generar una consulta. La interfaz Session de Hibernate ofrece el método createCriteria () que devuelve instancias de la clase de persistencia especificada, cuando la aplicación ejecuta la consulta basada en criterios. A continuación, se muestra un ejemplo de este método para obtener una lista de todos los objetos de la clase Clientes.
Criteria r = session.createCriteria (Clientes.class); List resultados = r.list(); Así también, podemos añadir Restricciones para obtener información específica, por ejemplo, si necesitamos obtener todos los Clientes que poseen una edad igual a 30 años, podríamos agregar la siguiente restricción:
Criteria r = session.createCriteria (Clientes.class);
Fácil integración con otras plataformas Una de las grandes virtudes de Hibernate es la integración con otros frameworks, como: Struts, Spring o JavaServer Faces ( JSF), facilitando el desarrollo de aplicaciones basadas en un entorno web. Para poder realizar este tipo de integración, se requiere del uso de un modelo de arquitectura de N-Capas, tal como se ilustra en la figura 3; en la cual se observa diferentes niveles o capas: [5] Capa de presentación: Tiene la responsabilidad de atender las solicitudes de los usuarios y de remitir las respuestas a través del navegador web. Proporciona a los usuarios diferentes vistas, para ello, es posible el uso de los frameworks: Struts, Spring o Java Server Faces ( JSF); así también, el uso de componentes: Java Server Pages ( JSP) o Servlet; y documentos HTML. Capa de negocio: Es la responsable de manejar la lógica de negocio y realizar diversas operaciones como
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 45-52 ¦ 49
Christian Mauricio Castillo Estrada, Karina Cancino Villatoro, Luis Antonio Álvarez Oval
la gestión de transacciones; regularmente, en esta capa se definen clases y procedimientos; en ese sentido, está capa es manejada por el framework Spring, el cual posee características como la programación orientada a aspectos y la inyección de dependencia. Así también, esta capa hace referencia a la interacción con la capa de datos o de persistencia, para ello, es posible usar el componente Spring DAO, que ofrece una compatibilidad con Hibernate. Capa de persistencia: Se utiliza generalmente con el propósito de establecer la conectividad con la base de datos; ocupándose del mapeo entre la capa de negocio y la capa de base de datos. Aquí por lo general se implementan las herramientas ORM como iBATIS ó JPA; sin embargo, para el caso de estudio que se presenta, se utiliza Hibernate, el cual permite una conectividad más eficiente, mediante la eliminación de los tediosos mecanismos relacionados con el manejo de errores de conexión que provoca el uso de JDBC. Fig. 3. Modelo de arquitectura de N-Capas
Navegador Web (Chrome, Firefox, internet Explorer, etc. Solicitud / Request
Cliente / Usuario
Respuesta / Response
Struts, Java Server Faces ( JSF), java Server pages ( JSP), Servlet y HTML
Capa de Presentación
Spring Framework (Usando los conceptos de IoC y AOP)
Capa de Lógica de Negocio
Hibernate Framework
Oracle, DB2, MySQL y PostgreSQL
Capa de Persistencia
Capa de Datos RDBMS
Conclusiones Como resultado del estudio realizado se logró corroborar que el framework Hibernate es uno de los principales
ORM de código abierto que ofrece un alto desempeño comparable a muchos otros de tipo comercial; es notable, que los desarrollo de aplicaciones en los cuales se haga uso de Hibernate pueden reducir en gran medida la cantidad de tiempo y esfuerzo necesarios para codificar, probar e implementar la persistencia. El framework Hibernate se ha logrado posicionar como una de las mejores soluciones ORM de alto desempeño que existen hoy en día; su fácil integración con otros framework como: Struts, JSF y Spring, la convierten en una herramienta poderosa para el desarrollo de aplicaciones empresariales, favoreciendo el acoplamiento y separación de las tecnologías en capas. Así también, con la tecnología de almacenamiento en caché que posee, para una rápida recuperación de los datos mejora el rendimiento del sistema; de tal forma, que si usamos los patrones de diseño y la integración de frameworks adecuados, podremos garantizar la calidad del software. Podemos concluir que Hibernate persigue un objetivo de diseño bastante interésate, el cual es liberar al desarrollador del 95% de las tareas de programación relacionadas con la persistencia de datos comunes, eliminando la necesidad del procesamiento de los datos de forma manual haciendo uso de SQL y JDBC. Sin embargo, a diferencia de muchas otras soluciones de persistencia, Hibernate no oculta el poder que aporta SQL; al contrario, trata de garantizar que los conocimientos enfocados al modelo relacional son tan válidos y útiles como siempre.
Referencias [1] Joseph B. Ottinger, Dave Minter, Jeff Linwood (2013) “Beginning Hibernate”. Editorial Apress, 3ra. Edición. [2] Madhusudhan Konda (2014), “Just Hibernate - A lightweight introduction to the Hibernate framework”. Editorial O’Reilly, 1ra. Edición. [3] “Hibernate Annotations”. Consultado en el mes de Abril de 2015 en el sitio web http://www.tutorialspoint.com/hibernate/hibernate_annotations.htm [4] “Association Mappings”. Consultado en el mes de Abril de 2015 en el sitio web http://www.tutorialspoint.com/hibernate/hibernate_or_mappings.htm
50 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 45-52
Desarrollo eficiente de aplicaciones empresariales Usando el framework hibernate
[5] Ankur Bawiskar, Prashant Sawant, Vinayak Kankate.”Integration of Struts, Spring and Hibernate for an University Management System”. ISSN 2250-2459, Volume 2, Issue 6, June 2012. [6] Red Hat, Inc. (2015). “Hibernate Developer Guide”. Consultado en marzo de 2015 en http://docs.jboss. org/hibernate/orm/4.2/devguide/en-US/html/ [7] “Using Hibernate in a Web Application”. Consultado en el marzo de 2015 en https://netbeans.org/ kb/docs/web/hibernate-webapp.html
[8] Steve Perkins (2013). “Hibernate Search by Example”, Editorial Packt Publishing, 1ra. Edición.. [9] Oracle. “Hibernate Tutorial: Developing a Hibernate Application”. Consultado en el mes de marzo de 2015 en http://docs.oracle.com/cd/E13224_01/ wlw/docs101/guide/index.html [10] Elizabeth Thomas (2014). “Building Java Web Application Using Hibernate With Spring”. Consultado en marzo de 2015 en http://www.javacodegeeks. com/2014/03/building-java-web-application-usinghibernate-with-spring.html
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 45-52 ¦ 51
Christian Mauricio Castillo Estrada, Karina Cancino Villatoro, Luis Antonio Álvarez Oval
Los Autores M.C.E. Christian Mauricio Castillo Estrada Licenciado en Sistemas Computacionales por la Universidad Autónoma de Chiapas, México y posee el grado de Maestro en Comercio Electrónico con la Especialidad en Tecnologías de Información por el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, México. Actualmente, se desempeña como Profesor de Tiempo Completo en la Universidad Autónoma de Chiapas; así mismo, pertenece al Sistema Estatal de Investigadores (SEI) del Consejo de Ciencia y Tecnología del Estado de Chiapas (COCYTECH), México; se especializa en el desarrollo de aplicaciones empresariales basadas en web, aplicaciones móviles y realidad aumentada. M.C.C. Karina Cancino Villatoro Licenciado en Sistemas Computacionales por la Universidad Autónoma de Chiapas y posee el grado de Maestría en Ciencias de la Computación con Especialidad en Bases de Datos por la Universidad Valle de Grijalva, México. Actualmente, colabora en la Universidad Politécnica de Tapachula, como Profesor de Tiempo Completo. Así también, pertenece al Sistema Estatal de Investigadores (SEI) del Consejo de Ciencia y Tecnología del Estado de Chiapas (COCYETCH), México; se especializa en el área de minería de datos, bigdata, base de datos distribuidas.
M.C. Luis Antonio Álvarez Oval Ingeniero en Computación por la Universidad Autónoma de Guadalajara, México; posee el grado de Maestro en Ciencias de la Computación por la Universidad de Houston Campus Clear Lake, USA. Actualmente, colabora en la Universidad Autónoma de Chiapas, como Profesor de Tiempo Completo; y se especializa en las áreas de Diseño y Administración de Base de Datos.
52 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 45-52
Ciudades sensibles al agua: paradigma contemporáneo para gestionar aguas urbanas Water Sensitive Cities: contemporary paradigm for managing urban water
Luis Fernando Molina Prieto, Ernesto Villegas Rodríguez
Resumen
Abstract
n el último decenio los efectos del cambio climático se han desplegado con gran rigor en las ciudades, y además, las migraciones campociudad han incrementado de manera inusitada la densidad demográfica de las urbes en todo el mundo. Estas nuevas condiciones climáticas y poblacionales han generado dos retos para las ciudades del presente siglo: i) asegurar la distribución sostenible de agua a poblaciones en continuo crecimiento; y ii) desarrollar estrategias para el manejo de las aguas pluviales, de manera que las zonas urbanas minimicen las inundaciones o se tornen resilientes frente a ellas. El artículo reflexiona en torno a la Water Sensitive Citie, concepto australiano que ha traspuesto las fronteras de su país de origen, logrando transformar la visión tradicional del diseño urbano a nivel mundial, y proponiendo —por primera vez en la historia de las ciudades— armonía y sinergia entre la planificación hidrológica y el ordenamiento urbano.
E
n the last decade the effects of climate change have been felt with great rigor in cities , furthermore, rural-urban migration have increased so unusual population density of cities worldwide. These new climate and population conditions have created two challenges for cities of this century: i) ensure sustainable water distribution in cities with growing populations; and ii) develop strategies for storm water management, so that urban areas minimize floods or from becoming resilient to them. The article reflects on the Water Sensitive Cities, Australian concept that has transposed the borders of their country of origin, managing to transform the traditional vision of urban design worldwide, which are the first in proposing for the first time in the history of the cities: harmony and synergy between water planning and urban planning.
I
Keywords: Urban resilience, sustainable cities, multifunctional infrastructure, rainwater resource.
Palabras clave: Resiliencia urbana, ciudades sustentables, infraestructura multifuncional, recurso pluvial.
Recibido / Received: Agosto 08 de 2014 Aprobado / Aproved: Marzo 06 de 2015 Tipo de artículo / Type of paper: Artículo de reflexión. Afiliación Institucional de los autores / Institutional Affiliation of authors: Universidad de América, Grupo de Investigación Territorio y Habitabilidad; Universidad El Bosque, Grupo de Investigación Agua, Salud y Ambiente. Autor para comunicaciones / Author communications: Luis Fernando Molina-Prieto, lmolinaprieto@gmail.com y Ernesto Villegas Rodríguez, villegasermesto@unbosque.edu.co Los autores declaran que no tienen conflicto de interés.
Luis Fernando Molina Prieto, Ernesto Villegas Rodríguez
Introduction Las ciudades del siglo XXI enfrentan nuevos retos y para afrontarlos requieren estrategias diferentes a las tradicionales. Las urbes contemporáneas deben encarar los efectos del cambio climático: rigurosas sequías, olas de calor, inundaciones devastadoras y tormentas inesperadas [1]. Además se enfrentan a un inusitado crecimiento demográfico que, sumado a las migraciones campo-ciudad, genera ciudades densamente pobladas [2]. Algunos investigadores asocian las grandes migraciones — tanto internas como regionales— con las zonas del planeta más afectadas por los efectos del cambio climático [3]. Otros, tomando como premisa que en las ciudades los efectos del cambio climático se concentran y multiplican, analizan las posibilidades de adaptación de ciudades localizadas en diversas regiones del mundo, y concluyen que las oportunidades de adaptación varían en relación al estatus económico y el nivel de desarrollo de cada una, siendo muy variadas las posibilidades [4]. En este escenario los paradigmas tradicionales para la gestión del agua en las ciudades se ven amenazados por cuatro factores: 1) el crecimiento demográfico y las migraciones desbordan la capacidad de suministro de las infraestructuras existentes, de modo que el acceso al agua se ve restringido o no se puede garantizar de manera sostenible; 2) el envejecimiento de las redes de alcantarillado construidas en siglos anteriores las torna obsoletas e inoperantes, y no son fáciles de reemplazar o ensanchar al ritmo creciente de la población; 3) los sistemas de drenaje de aguas pluviales colapsan frente a los picos de lluvia generados por el cambio climático, e impactan las áreas urbanas con inundaciones incontrolables; y 4) la contaminación y la degradación de las fuentes hídricas —superficiales y subterráneas— disturbia, deteriora y destruye los ecosistemas y la biodiversidad, amenazando incluso la vida de los seres humanos. Para enfrentar estos retos se están desarrollando nuevas estrategias urbanas que tienen en cuenta conceptos clave como sostenibilidad, habitabilidad, resiliencia, productividad, prosperidad, capacidad de adaptación, integración e interdisciplinariedad; y se están gestando nuevos paradigmas para el manejo de las aguas urbanas que renuevan los modelos antiguos e inoperantes a tres niveles: las políticas y normativas urbanas, los enfoques de las inves-
tigaciones, y el diseño de las infraestructuras urbanas destinadas a la gestión de las aguas urbanas [5]. Haciendo alusión al cambio de paradigma que requiere la gestión del agua urbana, Nelson et al [6] señalan que las infraestructuras del pasado nos protegieron de enfermedades, sequías e inundaciones, pero que son esas mismas infraestructuras —ahora obsoletas—, las que ponen en peligro a las ciudades y a sus habitantes. En el mismo sentido, Bacchin et al [7] subrayan que las infraestructuras urbanas para aguas pluviales se has concebido históricamente de manera independiente a la planificación y al diseño urbano, construyéndose bajo tierra y ocultas, y por tanto, en muchas ocasiones se generan conflictos e incompatibilidades entre esas infraestructuras y su contexto urbano. El desafío entonces es comprender los procesos hidráulicos naturales e intentar imitarlos con éxito en las ciudades, de modo que se diseñen nuevas estrategias para la gestión del recurso pluvial urbano que se aparten del tradicional sumidero superficial y la tubería subterránea. Por su parte Elmer & Fraker [8], hablan de la ‘quinta infraestructura’ al referirse a los sistemas de conducción de agua pluviales, cuando son concebidos de manera integral con el diseño urbano; cuando se establecen en las ciudades como elementos clave para el ordenamiento del paisaje; y cuando son de uso multifuncional, por lo que actúan como instrumentos de adaptación al cambio climático. Esta ‘quinta infraestructura’ alcanza esos objetivos al mimetizarse con la naturaleza, de manera que la ciudad aproveche los recursos hídricos in situ (como el agua lluvia que se colecta in situ), y la gestión de las aguas pluviales se realice de manera superficial, permitiendo que en parte se infiltren, en parte se evaporen, y en parte sean conducidas —embelleciendo el paisaje urbano— por un cause preestablecido, como sucede en cualquier cuenca natural. El artículo reflexiona en torno a la Water Sensitive Citie, concepto australiano que ha traspuesto las fronteras de su país de origen, logrando transformar la visión tradicional del diseño urbano a nivel mundial, y proponiendo —por primera vez en la historia de las ciudades— armonía y sinergia entre la planificación hidrológica y el ordenamiento urbano.
54 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 53-64
Ciudades sensibles al agua: paradigma contemporáneo para gestionar aguas urbanas
Metodología El proceso de investigación se adelantó en cuatro momentos. Primero: revisión de documentos oficiales de agencias del gobierno australiano como la Cooperative Research Center for Water Sensitive Cities-CRCWSC (Centro cooperativo para la investigación en ciudades sensibles al agua) que cuenta con sedes en Brisbane, Melbourne, Perth y Singapur; Water by Design; Healthy Waterways y International Water Centre. Segundo: revisión de artículos producto de investigación de universidades australianas como Monash University, The University of Western Australia, Griffith University, The University of Adelaide y The University of Queensland. Tercero: valoración del impacto que ha tenido el concepto de Water Sensitive Cities en agencias mundiales como Flood Resilience Group de UNESCO-IHE1 y centros de investigación públicos y privados de otros países, especialmente de Holanda, Reino Unido y Estados Unidos. Cuarto: interpretación de los resultados, elaboración del discurso y redacción de las conclusiones.
Resultados Water Sensitive City es un concepto de origen australiano que actualmente se considera el estado ideal de la ciudad en términos de habitabilidad, productividad, sustentabilidad y resiliencia en cuanto a inundaciones y acceso sostenible al agua. Por interactuar con el ciclo natural del agua y fortalecerlo, ofrece prosperidad a las ciudades, fomenta el aprovechamiento de recursos hídricos de diversas fuentes, protege la salud de los cuerpos de agua —así como la biodiversidad que depende de ellos—, y crea espacios públicos que acopian, purifican y hacen uso de las aguas pluviales, al tiempo que aportan belleza y serenidad al paisaje urbano. De otra parte, las estrategias que este nuevo concepto plantea para la gestión de las aguas pluviales, muchas de ellas a cielo abierto, reducen el fenómeno de islas de calor y colaboran con el secuestro de carbono [9]. Si bien 1. UNESCO-IHE Institute for Water Education, es el centro internacional de posgrados en el tema del agua más grande del mundo y tiene su sede en Delft, Holanda. El Instituto otorga grados de maestría totalmente acreditados, y un doctorado en colaboración con los socios en los Países Bajos.
sus alcances son muy amplios, aún no se cuenta con una definición formal de la Water Sensitive City, y son muchas las investigaciones que se requieren para lograr el cambio de enfoque en la gestión del agua que propone, o establecer los instrumentos para educar a las comunidades que forman parte esencial de este nuevo paradigma [10]. El equipo de investigación de la Monash University —con sede en Melbourne— que trabaja en la Water Sensitive City, asocia ese concepto con los siguientes principios. Es esencial la equidad intergeneracional en el tema del acceso al agua. La importancia del agua no se limita a su ‘costo’ financiero, sino que radica en su ‘valor’ social, económico y ambiental. La gestión del agua potable, pluvial y servida debe ser integral y ningún componente debe quedar aislado. Se deben aprovechar las diversas fuentes de agua y descentralizar su acceso. El agua de una ciudad debe administrarse como se administra una cuenca, minimizando la importación de agua potable y la exportación de aguas residuales, y optimizando el uso y el aprovechamiento de las aguas pluviales. Los cuerpos de agua deben considerarse elementos esenciales de las ciudades, y de su salud ecológica depende el poder aprovecharlos para regular el clima local y generar ambientes de esparcimiento, recreación pasiva y ecoturismo. Las comunidades deben ser educadas y capacitadas para que se consoliden como el capital social y humano que permitirá la puesta en práctica, eficiente y sostenible, de la Water Sensitive City [11]. De otra parte [12] identificó los temas que abarca actualmente el concepto de Water Sensitive City: uso sostenible y conservación de los recursos hídricos; protección del ambiente; aprovechamiento de fuentes de agua alternativas como aguas pluviales y aguas grises; acceso y uso de la población a los recursos hídricos no convencionales; disposiciones y normativas urbanas para el apropiado suministro de agua; evaluación económica del recurso hídrico y estimativos del costo final para los usuarios; análisis de los riesgos que pueden correr las distintas fuentes de agua tanto tradicionales como alternativas por efecto de las ciudades; identificación de los riesgos para la salud que se derivan de las diversas fuentes de agua; mitigación y/o adaptación a las inundaciones; herramientas financieras que permitan avanzar en los objetivos de la
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 53-64 ¦ 55
Luis Fernando Molina Prieto, Ernesto Villegas Rodríguez
Water Sensitive City; investigación; y sensibilización de las comunidades.
Water Sensitive City: orígenes y evolución del concepto La primera mención oficial de la Water Sensitive City se realizó en 2004, al incluirla como uno de los objetivos de la Australian Commonwealth’s National Water Initiative (Iniciativa Nacional del Agua de la Comunidad Australiana). En ese documento —aprobado por el gobierno federal australiano junto con seis gobiernos estatales: New South Wales, Victoria, Queensland, South Australia, Australian Capital Territory y Northern Territory—, se vinculó el tema de la Water Sensitive City en el capítulo dedicado a las reformas del manejo de las aguas urbanas, específicamente en la Cláusula 92: “Innovación y desarrollo de capacidades para crear ciudades australianas sensibles al agua” [13]. Aunque en sus orígenes el concepto y los alcances de la Water Sensitive City no estaban del todo definidos, ya era claro que se trataba de una desviación significativa del manejo tradicional de las aguas urbanas, puesto que debería basarse en una política de gestión del agua que ofreciera soluciones a tres graves problemáticas que afrontaban las ciudades australianas en ese momento, y que el manejo tradicional de las aguas urbanas no lograba solucionar: acceso sostenible al agua por parte de una población en constante crecimiento, degradación de los ecosistemas acuáticos e inundaciones cada vez más frecuentes e incontrolables [14], [15], [16]. En 2006 [17] planteó que cuando una ciudad se comporta como un sistema resiliente, los disturbios —como las inundaciones o la degradación de los ecosistemas acuáticos— ofrecen un gran potencial para crear oportunidades de innovación sistémica, al tiempo que se generan nuevas y más sostenibles vías de desarrollo. Por el contrario, cuando una ciudad es un sistema vulnerable, incluso pequeñas perturbaciones como una tormenta prolongada, pueden causar colapsos urbanos perturbadores con consecuencias socioeconómicas catastróficas. Teniendo en cuenta el factor de vulnerabilidad planteado por [17], los promotores de la Water Sensitive City vincularon la noción de resiliencia urbana a ese paradigma en gestación.
El concepto de Water Sensitive City ha cuestionado profundamente los enfoques convencionales de la gestión del agua urbana, al tiempo que propicia investigaciones orientadas al fomento de nuevos modelos para su gestión, exigiendo la re-formulación del diseño urbano, puesto que requiere espacios exclusivos para las aguas pluviales como reservorios, caminos de agua y sistemas de amortiguación frente a las tormentas. Water Sensitive City es un concepto que ha evolucionado vertiginosamente —tanto en Australia como en otros países— y son numerosos los investigadores que trabajan por definir sus alcances: conservación y/o restauración de los ecosistemas acuáticos; seguridad del suministro de agua a poblaciones urbanas en rápido crecimiento; sostenibilidad económica de las ciudades y salud pública de sus habitantes. Pese a la evolución, complejidad y profundización que ha alcanzado el concepto de Water Sensitive City, continúa fundamentado en los tres pilares básicos que le dieron origen: 1) las ciudades deben planificarse como cuencas que permitan el acceso de la población a diversas fuentes hídricas, en un escenario de infraestructuras centralizadas y descentralizadas que faciliten el suministro de agua a muy diversas escalas; 2) las ciudades deben proporcionar servicios a los ecosistemas, es decir: lo construido debe apoyar las funciones de los ambientes naturales; y 3) las ciudades deben generar comunidades ‘sensibles al agua’, que sean la base socio-política para la toma de decisiones, y que adopten comportamientos orientados al cuidado del agua [18], [19]. Finalmente, Brown et al [20] señalan que para que se logren los innumerables objetivos que plantea la Water Sensitive City se requiere: desarrollar un nuevo enfoque del diseño urbano que incluya espacios públicos independientes para las aguas pluviales; fortalecer una cultura urbana que valore y proteja el agua y lograr que esa transformación cultural permee tanto las instituciones como las comunidades; y generar opciones tecnológicas sostenibles para su implementación.
De la ‘ciudad que suministra agua’ a la Water Sensitive City Algunos investigadores consideran que la Water Sensitive City es producto de la evolución que ha tenido la forma en que las ciudades gestionaron sus aguas pluviales, pota-
56 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 53-64
Ciudades sensibles al agua: paradigma contemporáneo para gestionar aguas urbanas
bles y servidas, durante los dos últimos siglos. Entre 2002 y 2008 un equipo de la Monash University adelantó una investigación en cuatro ciudades australianas —Sídney, Melbourne, Perth y Brisbane—, a partir de la cual se formuló una teoría que incluye seis estados que las urbes transitan para alcanzar el estatus de ‘sensibles al agua’. De acuerdo con [20], el primer estado, la Water Supply City [ciudad que suministra agua], fue producto de la colonización de Australia por los europeos a principios del siglo XIX, y logró asegurar, mediante sistemas hidráulicos, el abastecimiento y el acceso de los habitantes de las ciudades al agua.
El sexto y último estado, la Water Sensitive City [ciudad sensible al agua] busca la equidad intergeneracional y la resiliencia urbana frente a los efectos del cambio climático. Por tanto, su diseño urbano es especialmente adaptable y sus infraestructuras poseen un carácter multifuncional.
El segundo estado, la Sewered City [ciudad con alcantarillas], proporcionó buenos niveles de saneamiento y salud pública a los ciudadanos, y a mediados del siglo XIX era una realidad en gran parte de Australia.
Fases de transición: de la Drained City a la Waterway City
El tercer estado, la Drained City [ciudad de los drenajes] surgió tras la Segunda Guerra Mundial, y otorgó a las urbes australianas protección contra las inundaciones mediante el drenaje y la canalización de las aguas pluviales. El cuarto estado, la Waterways City [ciudad de los caminos de agua] rompió con la evolución lineal que mantienen los estados anteriores, puesto que afloró en respuesta a los movimientos ambientalistas de las décadas de 1960 y 1970, los cuales evidenciaron que los cuerpos de agua naturales y artificiales de las ciudades, se estaban degradando de manera acelerada por el mal manejo de los residuos sólidos y líquidos. En consecuencia, los objetivos de la Waterways City son de carácter primordialmente ambiental, y si bien, algunas ciudades australianas avanzaron hacia ese estado, otras se encuentran aun superando los límites que les impiden lograrlo, pues para alcanzarlo se requieren, además de normativas, buenas prácticas en relación a los cuerpos de agua por parte de las comunidades. El quinto estado, la Water Cycle City [ciudad del ciclo del agua] reconoce los límites de los recursos naturales y en consecuencia, vela por la protección y la conservación de las fuentes de agua —superficial y subterránea—, fomentando normativas que apuntan a la sostenibilidad social, económica y ambiental de las ciudades y sus regiones de influencia. Estado que, según los investigadores, aún no ha sido totalmente asumido por ninguna ciudad australiana.
Si bien no hay un solo ejemplo en el mundo de este tipo de ciudad, algunas ciudades de Australia, Nueva Zelanda y Singapur han incorporado los lineamientos de la Water Sensitive City en políticas, normativas y estrategias de diseño urbano.
Basados en la teoría de la transición de las ciudades arriba mencionada, Brown & Clarke [21] estudiaron el caso de la ciudad de Melbourne, donde reconocieron los cuatro estados iniciales de la transición —Water Supply City, Sewered City, Drained City, Waterway City— y sus correspondientes épocas, y además, lograron identificar entre 1960 y 2006, cuatro fases sucesivas que atravesó la ciudad en su tránsito del tercer estado [ciudad de los drenajes] al cuarto [ciudad de los caminos de agua]. Las fases se describen a continuación. Fase 1. 1960 a 1989– El rápido crecimiento de Melbourne durante la postguerra, sumado a la gestión tradicional de las aguas de la ciudad, es decir, el vertimiento de las aguas pluviales, grises y negras a los causes de agua, degradó y contaminó los ríos y arroyos de la ciudad, y por ende, polucionó la bahía —Port Phillip Bay—. La contaminación era tal que los avisos de prevención se hicieron frecuentes en las playas públicas pues el agua representaba alto riesgo para la salud humana. Para 1987 la dinámica económica de la ciudad ya estaba afectada: la pesca de mejillones, renglón económico relevante, fue prohibida debido a la polución de la Port Phillip Bay. En 1988 se informó oficialmente de la proliferación de algas tóxicas en la bahía, y las entidades encargadas de la salud pública de la ciudad alertaron a la población respecto a los peligros del consumo de mariscos, lo que agravó aún más la situación de las empresas del sector pesquero. Se generó entonces un movimiento ambientalista que cuestionó la validez de la gestión tradicional de las aguas urbanas, pues comprometía la integridad ecológica de
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 53-64 ¦ 57
Luis Fernando Molina Prieto, Ernesto Villegas Rodríguez
los cuerpos de agua dulces y salados, degradaba los espacios para la recreación y el turismo, y desestabilizaba las dinámicas socioeconómicas de la urbe. Dentro de los logros alcanzados en este período se destacan: el primer trabajo de evaluación ambiental de la Port Phillip Bay, realizado entre 1968 y 1973 por el Fisheries and Wildlife Department of Victoria [Departamento de Pesca y Vida Silvestre de Victoria], cuyos hallazgos sentaron las bases para el desarrollo de la primera política pública de protección del ambiente en el estado de Victoria. Un año después, Birell et al [22] publicaron un libro titulado Port Phillip Bay: The Case for Alarm, y al mismo tiempo, el Australian Water Resources Council [Consejo de Recursos Hídricos de Australia] elaboró las primeras Directrices Nacionales de Calidad del Agua. En 1980 el diario The Age realizó una campaña para recuperar el río Yarra, el más importante de la ciudad, denominada “Give the Yarra a Go!”, y gracias a ella, ese mismo año el Premier del estado de Victoria asignó el presupuesto necesario para la recuperación del río, y además, para la construcción de un malecón de 12 kilómetros para peatones y ciclistas en sus márgenes. Todo eso abrió el camino para futuras políticas de protección de los recursos hídricos de la ciudad [21]. Fase 2. 1990 a 1995– El período se destaca por la creación de los Centros de Investigación Cooperativa —CRC por sus siglas en inglés— en todo el territorio australiano, los cuales vinculan instituciones de carácter académico como Monash University o University of Melbourne, con entidades estatales como Melbourne Water del Estado de Victoria. En 1992 se fundó la CRC for Catchment Hydrology [CRC para la hidrología de cuencas] y en 1993, la CRC for Freshwater Ecology [CRC para la ecología del agua dulce]. En 1992 se realizó en Sidney el primer simposio sobre gestión de aguas pluviales, y tres años después se llevó a cabo el segundo en Melbourne. En 1991 se adelantó el segundo estudio ambiental de la Port Phillip Bay, y en 1992, el tercero. En cuanto a la gestión de las aguas pluviales, se incorporaron a los planes de desarrollo de la ciudad una serie de nuevos humedales con el fin de amortiguar las inundaciones. Hacia el final de esta fase, surgió en la ciudad de Perth la noción de Water Sensitive Urban Design-WSUD [Diseño
Urbano Sensible al Agua], enfoque vinculado al ciclo del agua que fue inicialmente considerado como ‘radical’. Hacia 1995 el concepto de WSUD empezó a filtrarse como clave para la gestión de las aguas pluviales de Melbourne. Finalmente cabe subrayar que en este período se empezaron a cuestionar las enormes limitaciones que tenía la gestión del agua pluvial ‘al final del tubo’ —es decir, la gestión tradicional—, para reemplazarlas por prácticas preventivas que custodiaran la calidad del agua ‘en la fuente’, fundamentadas en innovaciones de diseño y planificación urbana y respaldadas por campañas educativas dirigidas a todas las comunidades [21]. Fase 3. 1996 a 1999– Esta fase se destaca por abrirle un espacio a la Gestión de Calidad de las Aguas Pluviales Urbanas —USQM por sus siglas en inglés—, como respuesta a los resultados del tercer estudio ambiental de la Port Phillip Bay, publicados en 1996, que recomendaban como prioridad una reducción de mil toneladas de nitrógeno en las descargas que recibía la bahía, con relación a los niveles de 1993. Para lograrlo, se pusieron en marcha varios proyectos, como el de reducir las descargas contaminantes que recibía la Planta de Tratamiento Occidental, así como la construcción de diez humedales artificiales —que a mediano plazo se consolidaron como emblemas de Melbourne—, para aprovechar los procesos de depuración del agua que realizan de manera natural. El proceso de la construcción de los humedales se publicó en el libro Managing Urban Stormwater using Constructed Wetlands [23]. De otro lado, cabe mencionar en esta fase, la exigencia del adecuado manejo de aguas pluviales como requisito para expedir licencias de construcción. Adicionalmente se creó el Comité de Aguas Pluviales de la ciudad, el cual publicó en 1999 el libro Urban Stormwater. Best Practice Environmental Management Guidelines [Agua Pluvial Urbana -Guía de buenas prácticas para la gestión medioambiental] y generó una serie de lineamientos para recuperar los cuerpos de agua de la ciudad, como la reducción del 80% de la carga anual de sólidos en suspensión y una reducción del 45% del nitrógeno y del fósforo que se vertían en los cuerpos de agua. Al finalizar esta fase habían cambiado las actitudes de la gente frente a los cuerpos de agua, y en consecuencia, se redujeron notablemente los desechos que anteriormente
58 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 53-64
Ciudades sensibles al agua: paradigma contemporáneo para gestionar aguas urbanas
se arrojaban a ellos. Los cuerpos de agua dejaron de ser botaderos de basura a cielo abierto en el imaginario de la ciudadanía, para constituirse como elementos esenciales del paisaje urbano y ambientes apropiados para la recreación y el disfrute de la naturaleza [21]. Fase 4. 2000 a 2006– En esta fase la Gestión de Calidad de las Aguas Pluviales Urbanas alcanzó legitimidad institucional y acogida por parte del sector privado. En el año 2000 se realizó en Melbourne la primera conferencia sobre Water Sensitive Urban Design con el patrocinio de la Oficina del Agua de Melbourne, la CRC for Catchment Hydrology, la Asociación de Ingenieros de Australia y la Asociación de Industrias para Aguas Pluviales de ese país. El objetivo de la conferencia fue reunir profesionales, investigadores y creadores de políticas públicas para valorar la viabilidad de aplicar el concepto de Water Sensitive Urban Design en las cuencas urbanas. El interés que despertó la conferencia hizo que se realizara cada dos años: en Brisbane en 2002, en Adelaide en 2004 y en Melbourne en 2006. De otro lado, en 2001 se desarrolló el software Modelo para Mejorar la Conceptualización de las Aguas Pluviales Urbanas —MUSIC por sus siglas en inglés—, herramienta de modelado que permite crear diseños alternativos para la gestión de las aguas pluviales urbanas, prediciendo sus beneficios espaciales y temporales, la cual fue puesta a disposición de los profesionales y la industria. En 2004 se lanzó el proyecto Clean Stormwater – A Planning Framework [Aguas pluviales limpias–Un marco para la planificación] cuyo objetivo principal fue el de asegurar que el desarrollo y el crecimiento urbano no afectaran la bahía. Algunos de sus objetivos se incluyeron en el documento Melbourne 2030. Adicionalmente, en esta fase se produjeron y publicaron tres libros decisivos para la implementación del nuevo paradigma para la gestión del agua en las ciudades australianas: City of Melbourne’s Water Sensitive Urban Design Guidelines (2005), Melbourne Water’s Water Sensitive Urban Design Engineering Procedures: Stormwater (2005), y Engineers Australia’s Australian Runoff Quality (2006). Todos estos avances teóricos permitieron que el concepto de Wter Sensitive City arraigara en la ciudad de Melbourne como uno de los principales lineamientos para su planificación y diseño [21].
Limitantes a la Water Sensitive City La Water Sensitive City es un estado de las ciudades contemporáneas que se encuentra en su fase teórica, y aunque muchos científicos, planificadores y diseñadores urbanos trabajan por su concreción y puesta en práctica, hace falta superar una serie de limitantes inherentes a la organización —urbana, cultural, socioeconómica, política y administrativa— de las ciudades actuales, puesto que por estar firmemente arraigada a los paradigmas urbanos del siglo XX, no es compatible con el nuevo concepto de Water Sensitive City. Las barreras y limitantes más importantes se pueden agrupar en seis categorías: Las socioculturales: las comunidades no manejan buenas prácticas en relación a las fuentes hídricas, y en muchos casos, en vez de velar por su protección y conservación, las utilizan como vertederos de residuos sólidos y líquidos o como cloacas a cielo abierto. Las institucionales: la ausencia de políticas públicas, reglamentaciones y normativas urbanas de carácter vinculante u obligatorio, permiten la permanencia y continuidad de paradigmas obsoletos e inadecuados para la gestión actual del agua urbana. Las educativas: la falta de información junto con el desconocimiento de los beneficios generales y particulares que se derivan de conservar las fuentes hídricas y gestionar de manera eficiente las aguas lluvias, impiden que el cambio de paradigma se genere desde las comunidades. Las financieras: los costos que entraña la sustitución de los antiguos sistemas para la gestión del agua urbana — como sumideros y tuberías subterráneas— hoy obsoletos, se estiman desde una perspectiva individualista, simplista y netamente financiera, sin calcular las grandes ganancias económicas que esta sustitución puede generar en la ciudad y sus comunidades. Las técnicas: aunque los desarrollos técnicos y tecnológicos para poner en práctica los lineamientos de la Water Sensitive City ya existen, hacen falta herramientas de evaluación comparativa que permitan informar a la clase política cuáles son los beneficios del cambio de paradigma. Las conceptuales: los estrategas del agua en las ciudades carecen todavía de una visión clara de lo que
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 53-64 ¦ 59
Luis Fernando Molina Prieto, Ernesto Villegas Rodríguez
puede ser una ciudad sostenible en términos del agua, o resiliente en el tema de las inundaciones [24], [25], [26].
Acelerando la transición a la Water Sensitive City En centros de investigación y entidades gubernamentales se trabaja con el objetivo de superar las limitantes arriba mencionadas, y se proponen diversas estrategias para acelerar la transición de las ciudades al estado de Water Sensitive City. A nivel nacional el International Water Centre junto con el gobierno federal de Australia, desarrollaron una serie de talleres en torno al tema de la transición de las ciudades de ese país al estado de la Water Sensitive City. Los talleres se llevaron a cabo en 2009 en las cinco capitales estatales (Sídney, Melbourne, Brisbane, Perth, Adelaida) y en Camberra. Como resultado se publicó un documento [27] que aporta una serie de estrategias para que las ciudades australianas logren cuanto antes tal transición. En ese libro se identificaron las acciones prioritarias a llevar a cabo, estableciendo su prelación a partir de valoraciones porcentuales, como se describe a continuación. El 42% de las acciones requeridas para la transición se encuentra en el campo institucional: es esencial que el gobierno revise en profundidad el modelo de gestión de las aguas urbanas, y que las instituciones generen incentivos fiscales y/o financieros que fomenten un entorno adecuado en el que se consolide la nueva cultura del agua. El 26% de las acciones requeridas se relaciona estrechamente con el concepto de la Water Sensitive City, de manera que es fundamental definirla en profundidad para que así, se puedan generar políticas de planificación y normativas urbanas que sean fruto de sus postulados. El 19% de las acciones requeridas se vincula con la materialización de la Water Sensitive City: se sugiere la realización de proyectos demostrativos mediante los cuales se puedan detectar y establecer metodologías claras, al tiempo que se valoren los costos reales de las obras, dos aspectos que facilitarán la toma de decisiones en el futuro. El 14% de las acciones requeridas se relaciona con la creación de conciencia entre las comunidades, puesto
que son ellas las que aportarán sostenibilidad al nuevo modelo de gestión de los recursos hídricos. A nivel local, Ferguson et al [28], a partir de una serie de talleres coordinados por la Monash University, establecieron una senda para lograr el estado de la Water Sensitive City en la ciudad de Melbourne. Los investigadores subrayan que establecer una visión de futuro —en este caso la Water Sensitive City— es esencial para que se produzca el cambio, puesto que a partir de esa visión los diferentes actores involucrados en la gestión del agua actuarán en pro de un objetivo compartido. Los talleres se desarrollaron con base en cuatro temáticas: salud ecológica y social; conectar comunidades; prosperidad compartida; y nuestro sistema hídrico; cada una de ellas asociada estrechamente con el agua como elemento fundamental. Como resultado de los talleres se identificaron nueve temas esenciales para la transición: • Cristalizar la visión de la Water Sensitive City • Fomentar conexiones entre las comunidades y el
agua • Constituir al agua en pilar de la transformación cultural • Respaldar las innovaciones en la gestión del agua • Integrar y difundir todos los valores del agua • Armonizar la planificación urbana con la gestión del agua • Desarrollar un portafolio de recursos hídricos • Mantener o recuperar la sanidad de los ecosistemas urbanos • Prepararse para la incertidumbre A partir de los nueve temas identificados, Ferguson et al [28] reconocieron cinco temas estratégicos en la senda de la transición. Implementación como primer paso que permitirá valorar los efectos de implementar los lineamientos de la Water Sensitive City. Estudio del nuevo sistema de gestión del agua y su capacidad real, de manera que las instituciones y organizaciones involucradas apoyen la innovación y el cambio, y el sistema funcione bajo la premisa de continua adaptación y flexibilidad. Visión unificada que vincule al gobierno de la ciudad al sector del agua, a otros sectores oficiales urbanos, al sector privado y a las comunidades, de modo que actúen
60 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 53-64
Ciudades sensibles al agua: paradigma contemporáneo para gestionar aguas urbanas
en una misma dirección. Conectividad que enlace a los individuos, las edificaciones y las comunidades con el agua; y que además, establezca compromisos firmes entre el sector agua y otros sectores urbanos. Resiliencia como cualidad de una ciudad que genera diseños urbanos flexibles, adaptables y multipropósito, para hacer resilientes las economías, las comunidades, las infraestructuras y los ecosistemas urbanos.
Water Sensitive City fuera de Australia El concepto de Water Sensitive City no solo está modelando y re-definiendo el diseño urbano de las principales ciudades australianas, sino que ha empezado a implantarse fuera de sus fronteras. En 2012 se editó Water Sensitive Cities [29], libro publicado en Londres que incluye textos de más de veinte expertos internacionales que presentan nuevos modelos de gestión de los recursos hídricos. El libro incluye estudios de caso en ciudades de Holanda, Polonia, Singapur, Japón, Suecia, China, Emiratos Árabes, Estados Unidos, Reino Unido, Medio Oriente, y por supuesto, Australia. Cabe señalar que en este libro, Rebekah Brown —investigadora de la Monash University de Australia—, es la única autora que llama Water Sensitive Cities al nuevo concepto para la gestión de las aguas urbanas. No obstante, el título que seleccionaron los editores para el libro es precisamente ese, lo que evidencia que el concepto de Water Sensitive City cobija a las nuevas tendencias que están surgiendo en el mundo como estrategias de adaptación frente a los rigores del cambio climático en el campo del agua y las inundaciones. A continuación y sin pretender ser exhaustivos, se presentan otros ejemplos de la amplia acogida que ha tenido en los últimos cinco años el concepto australiano de Water Sensitive City. En primer lugar el manual de la OECD Water and Cities: Ensuring Sustainable Futures, publicado en 2015 [30] y dirigido a los 33 países que hacen parte de esa organización internacional, en el cual se incluye el tema del Diseño Urbano Sensible al Agua, tomando como ejemplos de su aplicación dos casos, uno en Japón y el otro en Holanda. De otro lado, la tesis de maestría del Politécnico de Milán, Italia, titulada NEWater urban scapes. A methodology for
assessing water sensitive cities [31]. Así mismo, el artículo Residential Environment Function and Evaluation of Water Sensitive Urban Design, publicado en 2014 por el Jorunal of the Residential Environment Institute de Corea [32]. Además, el manual Water Sensitive Urban Design in the UK – Ideas for built environment practitioners, publicado en 2013 en Londres, en el cual se presentan los alcances y beneficios de las ciudades cuyos espacios públicos se diseñan teniendo como determinante fundamental la sensibilidad al agua [33]. Por último, el manual Water Sensitive Urban Design: Principles and Inspiration for Sustainable Stormwater Management in the City of the Future, publicado por la Unión Europea en 2011, en el que se presenta una visión ampliada del concepto original australiano, documentando estudios de caso localizados en las ciudades de Núremberg, Stuttgart y Berlín en Alemania; Lodz en Polonia; Róterdam en Holanda; y Portland en los Estados Unidos.
Conclusiones El agua, aunque siempre ha sido esencial para la existencia de las ciudades, fue considerada por los urbanistas y planificadores del siglo XX como un elemento poco importante a nivel del ordenamiento espacial de los espacios públicos. En consecuencia y durante más de un siglo, el agua potable y las aguas servidas se manejaron de manera subterránea y oculta, mientras que las aguas lluvias fueron vistas como un elemento ocasional pero conflictivo, refrescante pero también riesgoso. Con el advenimiento del cambio climático las lluvias se incrementaron, y el riesgo de inundación se convirtió en amenaza constante para muchas ciudades del mundo. De manera paralela las grandes migraciones humanas, campo-ciudad o entre regiones disímiles, han acelerado el crecimiento poblacional de las ciudades, generando incertidumbre en cuanto al abastecimiento sostenible de agua potable. Frente a estos dos problemas que afrontan todas las ciudades del mundo surgió en Australia el concepto de Water Sensitive City. Su origen, planteamiento y evolución, evidencia que las aguas urbanas están cambiando su rol tradicional —subterráneo, oculto, problemático, conflictivo y riesgoso— para consolidarse como determinantes esenciales en los procesos de
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 53-64 ¦ 61
Luis Fernando Molina Prieto, Ernesto Villegas Rodríguez
diseño y planificación de las ciudades. Y este nuevo paradigma conlleva profundas transformaciones de la cultura urbana a todos sus niveles.
Referencias [1] Banco Mundial. Informe sobre el desarrollo mundial 2010. Desarrollo y cambio climático. Washington: Banco Internacional de Reconstrucción y Fomento/Banco Mundial, 2010.
ration and application of resilience in the context of water-sensitive urban design: linking European and Australian Perspectives”. WIREs Water, vol. 1, pp. 173-186, 2014. [10] Lee, S. & Yigitcanlar, T. Sustainable urban stormwater management: water sensitive urban design perceptions, drivers and barriers. In: Yigitcanlar, T. (Ed) Rethinking Sustainable Development: Urban Management, Engineering, and Design. New York: Engineering Science Reference, pp. 26-37, 2010.
[2] Buhaug, H. & Urdal, H. An urbanization bomb? Population growth and social disorder in cities. Global Environmental Change, vol. 23, N° 1, pp. 1-10, 2013.
[11] Monash University. Monash University Submission to the Review of the Metropolitan Water Sector. Melbourne: Victorian Competition & Efficiency Commission, 2008.
[3] Black, R.; Kniventon, D. & Schmidt-Verkerk, K. “Migration and Climate Change: Toward an Integrated Assessment of Sensitivity”. In Faist, T. & Schade, J. (eds) Disentangling migration and climate change: Towards an analysis of concepts, methodologies, and policies. Berlin: Springer, pp. 29-53, 2013.
[12] De Sousa, D. Project A 3.2 Final Report: Results of Legislative Stock-take for Western Australia. Melbourne: Cooperative Research Centre for Water Sensitive Cities, 2008.
[4] Castán, V. & Bulkeley, H. “A survey of urban climate change experiments in 100 cities”. Global Environmental Change, vol. 23, pp. 92-112, 2013. [5] De Hann, F.J; Rogers, B.C.; Frantzeskaki, N. & Brown, R.R. “Transitions through a lens of urban water”. Environmental Innovation and Societal Transitions, article in press, 2015. [6] Nelson, V.; Moddemeyer, S. & Schwartz, P. The Baltimore Charter for Sustainable Water Systems, 2007. http://sustainablewaterforum.org/baltimore.html [7] Bacchin, T.K.; Ashley, R.; Sijmons, D.; Zevenbergen, C. & Timmeren, A. Green-Blue Multifunctional Infrastructure: An Urban Landscape System Design New Approach. 13th International Conference on Urban Drainage, Sarawak, Malaysia, 7-12 September 2014. [8] Elmer, V. & Fraker, H. “Water, Neighborhoods and Urban Design: Micro-Utilities and the Fifth Infrastructure”. In: Howe, C. & Mitcell, C. (eds) Water Sensitive Cities. London: IWA Publishing, 2012. [9] Salinas Rodríguez, C.N.A.; Ashley, R.; Gersonius, B.; Rijke, J.; Pathirana, A. & Zevenbergen, C. “Incorpo-
[13] COAG-Council of Australian Governments. Intergovernmental Agreement on a National Water Initiative, Commonwealth of Australia and the Governments of New South Wales, Victoria, Queensland, South Australia, the Australian Capital Territory and the Northern Territory, signed 25 June 2004. Disponible en: http://www.water.wa.gov.au/ PublicationStore/first/82387.pdf, p. 20 [14] McCallum, T. Conceptualising Urban Water Regulation. The Melbourne System. Melbourne: Cooperative Research Centre for Water Sensitive Cities, 2014. [15] Wong, T.H.F. & Brown, R. R. “The water sensitive city: principles for practice”. Water Science & Technology, vol. 60, Nº 3, pp. 673-682, 2009. [16] Wong, T.H.F. & Brown, R.R. Transitioning to Water Sensitive Cities: Ensuring Resilience through a new Hydro-Social Contract. 11th International Conference on Urban Drainage, Edinburgh, Scotland, UK, 2008. [17] Adger, N. “Vulnerability”. Global Environmental Change, N° 16, pp. 268-281, 2006. [18] Floyd, J.; Iaquinto, B. L.; Ison, R. & Collins, K. “Managing complexity in Australian urban water
62 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 53-64
Ciudades sensibles al agua: paradigma contemporáneo para gestionar aguas urbanas
governance: transitioning Sydney to a water sensitive city”. Futures, Vol. 61, pp. 1-12, 2014. [19] Wong, T.H.F.; Allen, R.; Brown, R.R.; Deletic, A.; Gangadharan, L.; Gernjak, W.; Jakob, C.; Johnstone, P.; Reeder, M.; Tapper, N.; Vietz, G. & Walsh, C.J. Blueprint 2013 - Stormwater Management in a Water Sensitive City. Melbourne: Cooperative Research Centre for Water Sensitive Cities, 2013. [20] Brown, R.R.; Keath, N. & Wong, T. (2008). Transitioning to Water Sensitive Cities: Historical, Current and Future Transition States. 11th International Conference on Urban Drainage, Edinburgh, Scotland, UK, 2008. [21] Brown, R.R. & Clarke, J. Transition to Water Sensitive Urban Design: the story of Melbourne, Australia. Melbourne: Facility for Advancing Water Biofiltration/ Monash University, 2007. [22] Birrell, R.; Hay, C. & Hilton, R. Port Phillip Bay: the case for alarm. Clayton [Australia]: Environmental Research Associates, Monash University, 1974. [23] Wong, T.; Breen, P.F.; Somes, N. & Lloyd, S. Managing Urban Stormwater using Constructed Wetlands. Melbourne: Cooperative Research Centre for Catchment Hydrology, 1998.
[26] Water by Design. Water Sensitive Urban Design: Barriers to Adoption and Opportunities in SouthEast Queensland. Queensland: Water by Design, 2005. [27] Ison, R.L.; Collins, K.B.; Bos, J.J. & Iaquinto, B. Transitioning to Water Sensitive Cities in Australia: A summary of the key findings, issues and actions arising from five national capacity building and leadership workshops. Clayton: NUWGP/IWC, Monash University, 2009. [28] Ferguson, B.; Frantzeskaki, N.; Skinner, R. & Brown, R.R. Melbourne’s Transition to a Water Sensitive City. Recommendations for Strategic Action. Melbourne: Monash University, 2012. [29] Howe, C. & Mitchell, C. Water Sensitive Cities. London: IWA Publishing, 2012. [30] OECD. Water and Cities. Ensuring Sustainable Futures. París: OECD, 2015. [31] Boroomand, L. (2015). NEWater urban scapes. A methodology for assessing water sensitive cities. Tesis de Maestría: Politécnico e Milán.
[24] CRCWSC. Submission to the 2014 Triennial Assessment of water reform progress in Australia. Clayton, Australia: CRC for Water Sensitive Cities, 2014.
[32] Kim, H.; Kwack, D.; Yoon, M.; Lee, J. & Hwang, Y. (2014). Residential Environment Function and Evaluation of Water Sensitive Urban Design. Jorunal of the Residential Environment Institute of Korea, vol. 12, Nº 3: 327-341.
[25] McManus, R. Water Sensitive Urban Design Barriers and Opportunities in Darwin - Discussion Paper. Darwin: Northern Territory Department of Planning and Infrastructure, 2009.
[33] Morgan, C.; Bevington, C.; Levin, D.; Robinson, P.; Davis, P.; Abbott, J. & Simkins, P. Water Sensitive Urban Design in the UK – Ideas for built environment practitioners. Londres: CIRIA, 2013.
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 53-64 ¦ 63
Luis Fernando Molina Prieto, Ernesto Villegas Rodríguez
Los Autores Luis Fernando Molina Prieto Arquitecto-Investigador con amplia experiencia en temas de sostenibilidad urbana. Miembro del grupo de investigación Territorio y Habitabilidad. Docente investigador Facultad de Arquitectura Universidad de América. Por su trabajo ha recibido varios reconocimientos, dentro de los que se destaca el primer lugar en el Premio de reportaje sobre biodiversidad, 2004, entregado en Bangkok, Tailandia. Correo electrónico: lmolinaprieto@gmail.com
Ernesto Villegas Rodríguez Arquitecto de la Universidad de América (1984), con Especialización en Planificación y Administración del Desarrollo Regional, de la Universidad de los Andes, “Centro, Interdisciplinario de Estudios Regionales” (CIDER), (1991). Especialización y Magister en Manejo Integral de Cuencas Hidrográficas, Universidad Nacional de La Plata Argentina 2014. Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales. Con énfasis en Planificación y Gestión de Proyectos.
64 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 53-64
El Sistema Prolog Factory como entorno de Aprendizaje Significativo Prolog Factory System as meaningful learning environment
Fredy Rolando García Bello, Clara Cecilia Nensthiel Zorro
Resumen
Abstract
ste artículo presenta una integración entre el modelo de Aprendizaje Significativo del Dr. Dee Fink implementado en la Universidad El Bosques y la aplicación del sistema Prolog Factory en procesos de manufactura. El sistema Prolog Factory trabaja bajo la metodología Kanban, es decir, que presenta una línea de producción y el sistema de entregas a clientes desde la perspectiva general de una empresa dedicada a la producción de bienes, mientras que el modelo de aprendizaje significativo es el punto de inicio para este trabajo el cual abarca las seis dimensiones del conocimiento del ser humano mencionadas por el Dr Fink. El resultado de este trabajo, fruto de una tesis de maestría en ingeniería industria, generó como producto de la investigación estudios de casos realizados con estudiantes del programa de Ingeniería Industrial de la universidad El Bosque, universidad Javeriana y estudiantes de especialización de Ingeniería Industrial con los que se muestra la implementación de un entorno que forma en el estudiante un conocimiento más amplio a partir del diseño y aplicación de guías de laboratorio. Éstas fueron creadas por medio de actividades orientadas en enseñanza activa, que ayudan a que el estudiante construya, amplíe y fortalezca la estructura cognitiva teniendo al docente
E
his paper presents integration between the Significative Learning model presented by Dr. Dee Fink implemented in the El Bosque University and the implementation of the Prolog Factory system for manufacturing processes. On the one hand, the Prolog Factory system works under the Kanban methodology, meaning that it shows a production line and delivery systems from the general perspective of a company dedicated to the production of goods, on the other hand, Significative Learning is the starting point for this work which covers the six dimensions of knowledge mentioned by Dr. Fink. This work, product of a thesis on a masters on Industrial Engineering, conducted a research based on case studies with students from the Industrial Engineering program at University El Bosque, Pontifical Javeriana University and students of specialization in Industrial Engineering with the implementation of an environment, as a result, the student gains a broader knowledge from the design and implementation of laboratory guides. These were created through active-learning oriented activities that help students to build, expand and strengthen the cognitive structure taking the teacher as a facilitator of the teaching-learning process. With the implementation of laboratory guides in
T
Recibido / Received: Agosto 14 de 2014 Aprobado / Aproved: Abril 14 de 2015 Tipo de artículo / Type of paper: Artículo de investigación científica y tecnológica terminada. Afiliación Institucional de los autores / Institutional Affiliation of authors: Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Autor para comunicaciones / Author communications: Fredy Rolando García Bello, garciafredy@unbosque.edu.co; Clara Cecilia Nensthiel Zorro, nensthielclara@unbosque.edu.co Los autores declaran que no tienen conflicto de interés.
Fredy Rolando García Bello, Clara Cecilia Nensthiel Zorro
como un facilitador del proceso de enseñanza-aprendizaje. Con la implementación de las guías de laboratorio en los diferentes estudios de caso se confirmó que integrado Prolog Factory con el modelo de aprendizaje significativo en la Ingeniería Industrial facilita al estudiante asentar los conceptos aprendidos en su estructura cognitiva.
the different case studies, it was confirmed that integrating the Prolog Factory system with the Significative Learning model in Industrial Engineering helps students settle the concepts learnt in their cognitive structure. Keywords: Significative Learning, Prolog Factory, Production, Logistics, Laboratory guides.
Palabras clave: Aprendizaje Significativo, Prolog Factory, Producción, Logística, Guías de laboratorio..
Introduction Este trabajo tiene como objetivo implementar la metodología de aprendizaje significativo con los procesos educativos teórico-prácticos manejados en la universidad El Bosque, en una propuesta para el diseño y posterior desarrollo de un entorno de aprendizaje significativo para un proceso de manufactura por medio de Prolog Factory; dicho desarrollo es la base para la implementación de prácticas hechas a partir de guías de laboratorio que ayuden a los alumnos a fortalecer y hacer duraderos sus conocimientos. Desde el segundo semestre del año 2009 la Universidad El Bosque incursionó en la aplicación del modelo de aprendizaje significativo del Dr. Dee Fink, con el fin de aplicarlo en los currículos y microcurrículos de los diferentes programas que ofrece la universidad. Adicional a esto, en el año 2012, la facultad de ingeniería, adquirió una central de procesos a escala de FESTO llamada Prolog Factory; ésta busca la integración de todas las áreas de la ingeniería y se orienta a la enseñanza didáctica [10]. Ya que, hasta ahora, la universidad no cuenta con un respaldo teórico, ni las bases experimentales que permitan realizar la integración de la plataforma Prolog Factory con el modelo de aprendizaje significativo, ya que FESTO dentro del diseño de la plataforma creó el sistema con fines académicos para soportar las clases prácticas dentro de los contenidos programáticos bajo un modelo de aprendizaje práctico, basado en clases magistrales y laboratorios orientados por el docente bajo la malla curricular actual de cada programa. Y, dentro de la incursión del modelo de aprendizaje significativo, el cual fue orientado directamente por el doctor Fink, se plantean herramientas y teorías generales las cuales
deben ser estructuradas e implementadas en cada caso particular de manera diferente bajo las necesidades que el contexto exprese. Por ésta razón se usa éste sistema teniendo en cuenta que el mismo desarrolla modularmente toda la producción, logística y distribución asociada a procesos de manufactura y posterior entrega a clientes, para integrar a través de guías de laboratorio el modelo de aprendizaje significativo, en un proceso de manufactura [11].
Modelo aprendizaje significativo dr dee fink en la universidad el bosque El doctor Dee Fink menciona que el conjunto de actividades que se realizan, su estructura, enfoque y diversidad aplicadas a un grupo de estudiantes sumergidos en un contexto particular, facilitan en el estudiante que el aprendizaje sea significativo.[7] Para poder escoger y diseñar estas actividades, Fink plantea una estructura simple dentro de su libro guía, la cual es planteada y asumida por la Universidad El Bosque para ser las diferentes áreas del conocimiento que se dictan en ella. Estructura de enseñanza – aprendizaje. Cuando se hace referencia a la estructura de un curso basado en aprendizaje significativo, se refiere al organigrama y la estructura del curso. Este debe tener un orden y en lo posible ser secuencial sobre todo con las actividades que se diseñan y realizan dentro del curso para obtener o llegar a los posibles resultados determinados a partir de las metas y el
66 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 65-76
El Sistema Prolog Factory como entorno de Aprendizaje Significativo
contexto previamente analizado. Para medir el valor agregado a lo largo de la experiencia, el tiempo para alcanzar los estándares los cuales van a variar según el estudiante, su manera de aprender, la realidad en la que esté sumergida y la forma en que se relacionan estos temas, está expuesta en la figura 1. Es importante que como se referencia a Gardner en el artículo de Barr y Tagg, la “de la enseñanza al aprendizaje”, lo que implica que la enseñanza no debe estar encaminada a adquirir un sinnúmero de conocimientos, si a entender dicha información y que el estudiante cree su propio conocimiento [4].
Dentro del aprendizaje significativo, Fink menciona tres perspectivas básicas para poder orientar el mismo: 1.Cómo aprenden los estudiantes, 2. Analogía y 3. Diseño del curso.
A partir del año 2011, la Universidad El Bosque orientó las políticas de desarrollo institucional hacia el crecimiento y desarrollo de competencias generadas en el estudiante, dejando a éste como centro, misión y visión de su plan de desarrollo. Teniendo en cuenta que el objetivo de la Universidad El Bosque es desarrollar en el estudiante competencias que perduren y le sirvan como herramienta para su desarrollo integral, profesional y usando el desarrollo, la incursión y capacitación recibida por el doctor Fink en aprendizaje significativo desde al año 2009, la universidad implementa dentro de la misma éste modelo y estipula todas las políticas de gestión curricular a partir del mismo, estructurando y planteando los objetivos de aprendizaje en las 6 dimensiones trabajadas y mencionadas por Fink [11].
2. La analogía, hace referencia a que dentro del aprendi-
Ap
lica
ció
n
Conocimiento fundamental
Fig. 1 Taxonomía de aprendizaje significativo, 6 Dimensiones. [7]
egr
Dimenciones humanas
Int
cada estudiante es diferente del otro y contemplando el aprendizaje significativo, es necesario determinar el contexto y el ambiente académico de cada estudiante de manera individual, para contemplar como aprende el mismo y poder facilitar su aprendizaje dentro de los cursos [13]. zaje significativo, es indispensable enseñar algo que tenga impacto positivo a futuro en los estudiantes. No es simplemente tomar un contenido programático y trasmitirlo a los estudiantes o pararse en el salón de clases y dictar una conferencia donde los estudiantes escuchan y el docente habla. De tal manera que el nuevo conocimiento entregado al estudiante sea inteligible, plausible y fructífero [7],[14]. 3. El diseño del curso, hace referencia a la organiza-
ción, preparación y creación de las actividades que generen ese impacto positivo al que se refiere la analogía y determinar en el estudiante el aprendizaje significativo [7]. Fig. 2 Esquema general del diseño de un curso por el Dr. Dee Fink [7].
Metas del aprendizaje oa nd r e i d e ren nd Ap apre
Aprendizaje Significativo ón aci
1. El cómo aprenden los estudiantes, se orienta a que
V comalora pro ción mi y so
Actividades de Enseñanza y Apremdizaje
Retroalimentación y Evaluación
Factores Situacionales
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 65-76 ¦ 67
Fredy Rolando García Bello, Clara Cecilia Nensthiel Zorro
Para poder trabajar en la estructura cognitiva del estudiante y poder desarrollar competencias que fortalezcan el conocimiento del mismo, Fink habla sobre las 6 dimensiones del aprendizaje las cuales deben ser tenidas en cuenta para la elaboración de un curso, las metas de aprendizaje y finalmente la evaluación del conocimiento desarrollado y su realimentación. Estas seis dimensiones son las siguientes [7]: Conocimiento Fundamental: Se busca que el estudiante entienda y recuerde el contenido clave del curso. Este tipo de aprendizaje hace relación a los temas que se deben ver en cada curso, dependiendo del tema específico de este. Aplicación del Aprendizaje: Como relacionar o buscar que el estudiante use el conocimiento fundamental de manera apropiada y efectiva en diferentes situaciones reales. Integración: Identificar las conexiones existentes entre los diferentes conocimientos fundamentales vistos en el curso, los cuales deben estar relacionados entre sí para llevar al estudiante a adquirir este tipo de aprendizaje. Si los temas no guardan una relación entre sí, es posible que el aprendizaje significativo en el estudiante se pierda. Dimensiones Humanas del aprendizaje: Este tipo de aprendizaje maneja dos grandes enfoques. El de sí mismo y el de otros. Sí mismo: Se busca que el estudiante aprenda, él quien es, que es y cómo puede ser a futuro a partir del curso. Otros: Se busca el entendimiento de la interacción del estudiante con los demás. Valoración o compromiso: El estudiante puede desarrollar nuevos intereses, valores o sentimientos en relación a los temas que están siendo estudiados dentro del curso. Aprendiendo a aprender o aprendiendo como aprender: En este tipo de aprendizaje se relacionan tres dimensiones: Destrezas estudiantiles: Como los estudiantes leen e identifican las ideas principales, las cuales se pueden evaluar por medio de toma de notas, de lectura, exámenes, etc. [12]. • Habilidades de Investigación: Como adquirir y
evaluar clases particulares de conocimiento, como por ejemplo: El método científico. • Aprendizaje auto dirigido: Desarrollar una agenda
específica de estrategias de aprendizaje adicional,
que dentro de lo ideal, es el estudiante quien plantea estas estrategias. Dentro de las diferentes estrategias que Fink menciona para el diseño de un curso, se encuentra la “cima de castillo” (figura 3) la cual busca que el estudiante trabaje continuamente en su desarrollo de aprendizaje y que el docente sea un facilitador de su proceso. Para esto, Fink estipula el siguiente diagrama como metodología de aplicación, donde el estudiante tiene actividades tanto en la clase como por fuera de la misma. Fig. 3. Estrategia de aprendizaje para una meta en particular, utilizando al “cima del castillo”. [Por el autor] Explicación de los instrumentos electrónicos sus partes y reconocimiento
Con base en la consulta del funcionamiento de cada parte, realizar ejercicios plasticos usando cada parte de aplicación al instrumento
Realizar un dibujo con cada una de las partes del equipo y su funcionamiento
Laboratorio práctica sobre uso de instrumentos y su aplicación en las medidas
Lectura sobre tipos de medidas con instrumentos y llevar materiales para practica de laboratorio
Evaluación por grupos a partir del rompecabezas se les pone una situación real de aplicación del instrumento y ellos deben identificar las partes necesarias y justificar el porque son necesarias en la medida.
A partir del dibujo realizado anteriormente, realizar un rompecabezas de los instrumentos (por grupos de trabajo)
Después de diseñadas, organizadas y creadas las actividades de aprendizaje que hacen parte de un curso, es necesario establecer una rúbrica de evaluación que igualmente permita evaluar las 6 dimensiones mencionadas anteriormente [7]. Estas actividades de evaluación se pueden resumir en la figura 4.
Metodología implementada Dentro del desarrollo del proyecto fue necesario seguir una metodología detallada la cual permitiera integrar tanto el sistema Prolog Factory con el modelo de aprendizaje significativo implementado en la Universidad El Bosque y las guías de laboratorio, para obtener como resultado una guía de laboratorio usada como entorno de aprendizaje para el programa de Ingeniería Industrial. Partiendo de que la investigación tiene componentes cualitativos, se debe diseñar y construir herramientas
68 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 65-76
El Sistema Prolog Factory como entorno de Aprendizaje Significativo
Fig. 4. Actividades de evaluación. [7]
Categoría de aprendizaje
Actividades de evolución
• Exámenes de tipo tradicional escritos. Conocimiento • Ejercicios y preguntas orales. Fundamental • Técnicas de evaluación en el aula (TIC’s)
Aplicación
Integración
• Simulaciones. • Demostraciones. • Proyectos de equipo. • Casos de estudio. • Actividades de explicación en el aula (TIC’s) • Escritura reflexiva. • Casos progresivos pero incompletos. • Mapas conceptuales, Mentefactos, mentales, etc • Aprendizaje basado en problemas. • Casos interdiciplinarios. • Proyectos prácticos en ambientes reales. • Trabajos con ejemplos de la vida real.
Dimensión Humana
• Reflexiones personales. • Cuestionarios estandarizados usando temas como valores, intereses, actitudes. • Portafolio de aprendizaje
Valoración y compromiso
• Reflexiones personales. • Cuestionarios estandarizados usando temas como valores, intereses, actitudes. • Portafolio de aprendizaje
Aprendiendo como aprender
• Ensayos • Reflexiones personales, debates. • Portafolio de aprendizaje • Desempeño de aprendizaje, basado en problemas.
que soporten y den los cimientos base para el diseño de la guía implementando el modelo de aprendizaje significativo, siguiendo los lineamientos políticos de la Universidad El Bosque bajo el plan de desarrollo institucional, ya que es en ésta universidad donde se implementarán los resultados. Finalmente, para poder
justificar los resultados y que éstos sean medibles para dar soporte al cumplimiento de los objetivos planteados, se debe diseñar y construir herramientas cuantitativas que permitan medir la efectividad, resultados obtenidos y mejoras del trabajo realizado. En la figura 5 se muestra la metodología general realizada dentro del proyecto. Fig. 5. Metodología General del proyecto [por el autor]
Metodolo Marco Teórico
Tópicos relacionados con el modelo de aprendizaje Significativo del Dr Fink
Tópicos relacionados con Ing. Indutrial, en procesos de producción y logística
Tópicos relacionados con la plataforma Prolog Factory de FESTO.
Diseño del modelo de aprendizaje significativo aplicando Prolog Factory en la ingenieía Indutrial.
Implementación del modelo diseñado.
Procesos Industriales II. Logística
Diseño y aplicación de herramientas para la recoleción de datos
Resultados, Análisis y concluciones.
Adicional a la metodología anterior, la guía de laboratorio como tal tiene su propia metodología de desarrollo la cual orienta al estudiante en los pasos que debe realizar siguiendo la metodología de la cima del castillo que se mencionó anteriormente. Bajo ésta metodología que se ilustra en la Fig. 6, el estudiante debe realizar trabajo en casa, trabajo en clase y durante la práctica como tal, involucrando tanto al estudiante como al docente dentro del proceso de formación, usando al docente como un facilitador de su conocimiento, dando un acompañamiento oportuno y pertinente dentro de la práctica para orientar al estudiante por el mejor camino, sin que éste sea el único posible pero si acertado dentro de su formación.
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 65-76 ¦ 69
Fredy Rolando García Bello, Clara Cecilia Nensthiel Zorro
Fig. 6. Metodología general de las guías de laboratorio. [Por el autor]
Planeación de la práctica Recepción de la guía Consulta previa conceptos básicos Ejecución de la Guía Asignación de Roles
2 Días antes de la practica Trabjo independiente Día de la práctica (clase)
robots bajo programación), que permiten el transporte de pedidos bajo módulos; brazo robótico (brazo mecánico de 6 grados de libertad) que realiza la organización de pedidos. Actualmente, el sistema ha sido usado dentro de un modelo de aprendizaje tradicional, programando los PLC, el brazo robótico y lo robotinos para visualizar los resultados en el sistema después de una explicación y una orientación del docente, como clase magistral [8]. Fig. 7. Sistema Prolog Factory de FESTO
No
Si
Planeación y asignación de recursos Ejecución línea de producción
Ejecución proceso de logística
Finalizó Línea de producción
Finalizó proceso de logistica
Analisís y entrega de informes Realimentación docente Evaluación docente Elaboración de informe detallado
Trabajo independiente
Fin
Sistema prolog factory como entorno de aprendizaje El sistema Prolog Factory es una plataforma desarrollada por FESTO, adquirida por la Universidad el Bosque en el año 2012. Éste sistema es el único en Sur América (lo que asegura que no hay implementación alguna de ésta plataforma en una institución educativa en América del Sur), usado por instituciones educativas con fines pedagógicos. El sistema Prolog Factory trabaja con la implementación de PLC (Programmable Logic Controller) donde se contiene la programación de la plataforma que permite su diverso funcionamiento y ejecución; Robotinos (pequeños
Por medio de la creación del entorno de aprendizaje para éste proyecto, se usó el sistema Prolog Factory como una plataforma de aplicación de ambientes simulados donde el estudiante, interactuando, manipulando y en futuros casos reprogramando la plataforma puede diseñar diferentes estructuras de administración y ejecución de procesos de manufactura, implementando el conocimiento obtenido por la orientación del docente y la realización de actividades de enseñanza activa como la asignación y ejecución de roles estratégicos de una empresa [9]. Con la aplicación de las plantillas ya mencionadas, el estudiante puede hacer una proyección a corto, mediano y/o largo plazo de un proceso de manufactura como resultado de un análisis grupal por una junta directiva en una empresa de producción. De esta manera, el estudiante se apropia el aprendizaje tomando decisiones, cometiendo errores y analizando su propio desempeño después de los diferentes resultados obtenidos de con la utilización del sistema Prolog Factory y el entorno creado por medio de las guías de laboratorio.
Diseño de las guías de laboratorio Los cursos diseñados bajo la implementación del modelo de aprendizaje significativo se apoyan en las actividades
70 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 65-76
El Sistema Prolog Factory como entorno de Aprendizaje Significativo
que pueden ser basadas en un aprendizaje activo, pasivo, formal o tradicional, siendo lo ideal que en un curso basado en aprendizaje significativo se realiza una combinación de todos los tipos de actividades con el fin de mantener activo el conocimiento del estudiante y hacerlo significativo para su vida futura. [4] Dentro del trabajo de grado para la maestría en Ingeniería Industrial se tomó como decisión al trabajar con el sistema Prolog Factory, que el entorno de aprendizaje a diseñar se realizaría con base en actividades prácticas por medio del diseño de guías de laboratorio [8]. Inicialmente, partiendo de la Estructura organizacional de la Universidad y del Centro de Desarrollo Tecnológico (CDT) de la Facultad de Ingeniería, quien planteó el formato general para las guías de laboratorio (figura 8), se tomó su estructura general y se integró en ella el modelo de aprendizaje significativo a partir de lo mencionado anteriormente, llegando a la siguiente estructura. Fig. 8 Formato general de las guías de laboratorio. [Por el autor]
Del formato inicial, hacia el formato final plasmado en la figura 8, fue necesario incluir los conceptos de aprendizaje significativo que genera el valor agregado del diseño para el entorno establecido como objetivo principal y que harán finalmente que el aprendizaje del estudiante cambie significativamente al actual [7]. Actualmente las guías de laboratorio describen el proceso detallado que el estudiante debe realizar en la práctica, acompañada de los objetivos del laboratorio y los materiales que se deben usar; en algunas oportunidades se realizan preguntas puntuales al estudiante que acompañan el capítulo de análisis del laboratorio y procedimientos matemáticos que el estudiante debe realizar para la solución de la guía. Finalmente, el estudiante entrega
un documento o informe con los resultados, análisis y conclusiones del laboratorio. Diseñando una guía a partir del sistema Prolog Factory, usando aprendizaje significativo, se logra que el estudiante construya su propio conocimiento a partir de un lineamiento en los pasos a seguir y construya unas metas de aprendizaje formuladas como competencias las cuales son esenciales dentro de su formación como profesional. El estudiante se enfrenta a problemas reales planteados a escala y desempeña un rol específico como profesional donde deberá plasmar e implementar el conocimiento obtenido bajo las clases magistrales recibidas previamente. Prolog Factory apoya el proceso como escenario principal de implementación y contexto producido dentro de los campos que el estudiante puede desarrollarse como profesional. Usando la estrategia de la “cima del castillo” e implementando las 6 dimensiones del aprendizaje, se añadieron dentro del formato correspondiente los campos de actividades previas a la práctica, metas de aprendizaje (las cuales remplazaron por completo a los objetivos específicos que se tenían anteriormente), actividades posteriores a la práctica y, finalmente, teniendo en cuenta que es una actividad basada en enseñanza activa donde la dimensión de aplicación tiene el mayor porcentaje involucrado en la misma, se decidió usar dentro de las actividades, una figura de asignación de roles, generando en el estudiante un contexto puntual y claro de un ambiente empresarial, donde el estudiante puede trabajar en equipo apropiándose de la asignación de roles específicos dentro de una empresa para simular a partir del sistema Prolog Factory, un proceso de manufactura que los estudiantes deben realizar como ingenieros de producción [7]. Finalmente, la guía del laboratorio toma un contexto y orientación diferente al establecido por el CDT, implementando aprendizaje significativo para un tema específico usando el sistema Prolog Factory. La innovación, estructura, ambiente y desarrollo de las guías de laboratorio cambian drásticamente, buscando resultados diferentes en los estudiantes con el fin de mejorar el aprendizaje de los mismos. Como apoyo y complemento a la guía de laboratorio y su efectiva realización de las actividades, se estructuró,
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 65-76 ¦ 71
Fredy Rolando García Bello, Clara Cecilia Nensthiel Zorro
diseñó e implementó un conjunto de plantillas que apoyan la realización de cada rol a partir de los cargos, funciones y ejecución del sistema, logrando llevar la práctica de un ambiente simulado a un entorno lo más real posible para el estudiante y su desarrollo profesional [3], [5].
3. Integración: Identificar las Interacciones entre los
Cada una de las guías diseñadas se implementó en la realización de 4 estudio de casos con estudiantes y/o profesionales de Ingeniería Industrial, los cuales calificaron la efectividad, mejoras y resultados que se pueden obtener a partir de éste entorno de aprendizaje, por medio de herramientas cualitativas que fueron aplicadas antes y después de la guía de laboratorio aplicada. Igualmente, los docentes de cada materia también calificaron la herramienta diseñada después de su aplicación y realizaron un seguimiento posterior a los estudiantes hasta el final del semestre para verificar la retención del estudiante con la guía aplicada. Los casos de estudio fueron realizados con: 1) Estudiantes de Ingeniería Industrial de la Universidad Javeriana, de la materia Control Avanzado de Procesos. 2) Estudiantes de Ingeniería Industrial de la Universidad El Bosque, de la materia Procesos Industriales II Grupo 1. 3) Estudiantes de Ingeniería Industrial de la Universidad El Bosque, de la materia Procesos Industriales II Grupo 2. Y, 4) Estudiantes de la especialización en Gerencia de Producción y Productividad de la Universidad El Bosque [5], [6].
términos de unidad para formar alianzas y dar solución a proyectos tangibles a partir del trabajo en equipo.
Resultados Como resultado del diseño del entorno de aprendizaje significativo se generó una serie de 3 guías de laboratorio: Línea de producción, línea de logística e integración (proceso de manufactura) basados en la estrategia “cima del castillo” y metas de aprendizaje construidas a partir de las 6 dimensiones de aprendizaje mencionadas por el Dr. Fink.
subsistemas, en una línea de producción, para un proyecto específico, para encontrar la mejor estrategia de operación. 4. Dimensión humana: Comprender a los demás en
5. Valoración o compromiso: Estar más interesado
en las actividades prácticas trabajadas en equipo, manejando roles establecidos y tiempos de ejecución a través de problemas reales. 6. Aprendiendo a aprender: Formular preguntas
útiles para la resolución de problemas y oportunidades producidos en una línea de producción Guía de Logística: Metas de Aprendizaje: El estudiante estará en capacidad de: fundamental: Comprender la importancia y el manejo de la programación de redes, para dar solución a problemas de transporte y asignación dentro de la logística de una producción de un bien determinado.
1. Conocimiento
2. Aplicación: Solucionar problemas de transporte y asig-
nación, para dar satisfacción oportuna al consumidor. 3. Integración: Conectar los problemas de trans-
porte y asignación, con la optimización de redes y la programación dinámica, con el fin de potencializar la logística de una producción determinada. 4. Dimensión humana: Verse a sí mismos como
planeadores logísticos, dentro de un proyecto de producción real de un bien o servicio. 5. Valoración o compromiso: Estar listo para abarcar
de manera autónoma proyectos de logística. 6. Aprendiendo a aprender: Crear un plan para el
Guía de línea de producción: Metas de Aprendizaje: El estudiante estará en capacidad de:
diseño, desarrollo y ejecución de un proceso de logística, dentro de la cadena de suministros
1. Conocimiento fundamental: Identificar la inte-
Guía de Integración: Metas de aprendizaje: El estudiante estará en capacidad de:
gración, entre las diferentes partes de un proyecto y realizar una planeación del mismo, para una línea de producción. 2. Aplicación: Administrar los recursos asociados a la
planeación, programación y control de la producción en un proyecto.
1. Conocimiento fundamental: Listar las diferentes
actividades y procesos, para la producción y entrega de un bien determinado. 2. Aplicación: Evaluar y solucionar los diferentes
problemas presentados en un proceso de manufactura.
72 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 65-76
El Sistema Prolog Factory como entorno de Aprendizaje Significativo
3. Integración: Relacionar los procedimientos de
producción y logística, dentro de una cadena de producción y suministros de una empresa. humana: Interactuar con otras personas, que se relacionan con las diferentes áreas, que intervienen en proceso de manufactura.
4. Dimensión
5. Valoración o compromiso: Valorar la importancia
de las diferentes responsabilidades asignadas, en un proceso de manufactura. 6. Aprendiendo a aprender: Identificar fuentes
importantes de información dentro de un proceso de manufactura, para facilitar la toma de decisiones. Actividades de aprendizaje activo: Juego de roles. Para cada una de las guías se estableció una actividad de enseñanza activa la cual está basada en asignación de roles para crear el entorno real de una empresa de manufactura. La generalidad de dichas actividades se muestra a continuación [1], [3]: Proceso de Manufactura: Como Prolog Factory dentro de su diseño está orientado a procesos de manufactura, se usó esta característica para plantear un proceso real, el cual plantea la situación de una empresa x, con un pedido especifico de 3 clientes el cual tiene unos costos totales de producción y entrega y unos tiempos óptimos para dar utilidad a la empresa. Dentro del contexto, se plasma al estudiante dentro de la guía la situación a la que se enfrenta con las planillas de servicio que debe diligenciar y como grupo deben cumplir el pedido y la satisfacción del cliente dentro de los tiempos establecidos y los costos suministrados. El no lograr la satisfacción del cliente, deben analizar y formular un plan de acción para dar solución al problema planteado y no perder así el cliente ni permitir que la empresa entre en déficit y pérdidas. Los estudiantes deben formar grupos de trabajo donde se tendrá una asignación de roles para permitir el desarrollo de funciones específicas como en una empresa real y facilitar el diligenciamiento de plantillas bajo las responsabilidades de cada rol. Las funciones y responsabilidades de cada rol se entregan dentro del contexto planteado en la guía de laboratorio. Dentro de la asignación de roles se establecieron 12 cargos diferentes con su funciones y el respectivo manejo
de plantillas para la ejecución de la actividad. Los roles asignados fueron los siguientes: 4 Gerentes, Ingeniero de Abastecimiento, Ingeniero de Calidad, Ingeniero de mecanizado, Ingeniero de ensamble, Ingeniero de almacenamiento, Ingeniero de Alistamiento, Ingeniero de despacho e ingeniero de distribución. La programación de actividades se estableció de la siguiente manera [2]: Fig. 9. Programación de actividades.
Programación de actividades: 1. X X:00 -XX:10 → Asigne los roles dentro de su equipo, comforme a las competencias de cada uno. 2. X X:10 - XX:40 → Explicación del funcionamiento de la plataforma FESTO (Proceso de logística), por el docente. 3. X X:40 - XX:55 → Los gerentes debe hacer entrega de recursos y material de la producción a cada ingeniero, para iniciar con el proceso de línea de producción y logística. Cada ingeniero realiza su organización, en el área asignada. 4. X X:55 - XX:35 → Encendido del proceso de Manufactura. 5. X X:35 - YY:15 → Los ingenieros deben entregar los análisis y resultados a los gerentes, estos deben realizar el informe, que se presentará al presidente, por medio de dos delegados. Tenga en cuenta verificar si se cumple o no con la meta y que cambios puede realizar, identificando los cuellos de botella presentados. 6. Y Y:15 - YY:59 → Reunión general con el presidente, para entrega y justificación de informes de la línea de producción y realimentación final, por parte del presidente.
Para determinar los resultados de cada caso de estudio, se diseñó una encuesta cuantitativa, la cual fue diseñada con criterios de evaluación y se despliega bajo los resultados proporcionados desde la figura 10 hasta la 14 y que permite medir el tiempo, conocimiento alcanzado, aprendizaje significativo y agrado de los estudiantes hacia el entorno diseñado. La encuesta implementada contiene alrededor de 17 preguntas, pero en el documento se plasmas aquellas preguntas que apuntan directamente a los objetivos planteados en el proyecto. Igualmente, la encuesta permite determinar cuáles son las mejoras necesarias para potencializar los resultados obtenidos con las guías. Con base en lo anterior, se obtuvieron los siguientes resultados expresados en graficas estadísticas.
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 65-76 ¦ 73
Fredy Rolando García Bello, Clara Cecilia Nensthiel Zorro
Fig. 10. Conceptos básicos encuesta pre-práctica.
Fig. 13. Generación Aprendizaje Significativo.
JIT
Productividad
Cadena de suministros
Gráficas de gantt
Unidad funcional
Bienes y servicios
Estrategía de procesos
Proyectos de linea de producción
Planeaciónde proyecto
Administración de operaciones
Sensorica
0
Neumática
Conceptos básicos de producción 60 51 53 47 50 45 44 40 36 32 29 27 30 26 20 14 8 10
48
40
39 30 32 35 30 30 30
Neumática
Sensorica
Administración de operaciones
Planeaciónde proyecto
Proyectos de linea de producción
Estrategía de procesos
Bienes y servicios
Unidad funcional
Gráficas de gantt
Cadena de suministros
11 13 Productividad
JIT
23
Fig. 12. Remplazo del tiempo dedicado independiente al estudio por en entorno diseñado.
Remplazo en tiempo de estudio dedicado 39
40 30
23
20 10 0
1 No
Parcialmente Completamiente
4
No Si 0
10
20
30
40
59 60
50
Fig. 14. Calidad del entorno diseñado.
35 30 25 20 15 10 5 0
31 21 10 0 1
1 2
3
4
5
Dentro de los aspectos de mejoramiento fue necesario tener un instructivo detallado que reemplace la explicación o trabajo previo que se realizó con cada grupo como formación de la guía y que cada docente por medio de éste instructivo esté en la capacidad de introducir al estudiante en la guía y desarrollarla de manera autónoma y con calidad.
Fig. 11. Conceptos básicos encuesta pos-práctica.
50 40 30 20 10 0
¿Se generó aprendizaje significativo?
Discusión y conclusiones Aunque las guías de laboratorio están diseñadas y probadas como entorno de aprendizaje, es necesario evaluar el contexto en el que se van a aplicar cada una de las guías, ya que éste puede generar una diversidad de variaciones sobre la ejecución de las mismas. El trabajo posterior de cada guía puede ser flexible y esto dependerá de cada docente y de cómo éste encamine la evaluación y el aprendizaje de sus estudiantes. De manera independiente se notó que los estudiantes encuentran más agrado y se desenvuelven de manera autónoma y activa con las guías de producción e integración que con la guía de logística. Lo anterior puede radicar en que dentro de la malla curricular del programa y observaciones hechas por el docente de la materia, actualmente pueden hacer más casos se simulación en la materia de producción que en la de logística, lo que da más seguridad al estudiante en el momento de desenvolverse en un ejercicio asignado por roles. El diseño de éste entorno permite que cualquier docente pueda aplicarlo dentro de sus clases. Si bien es importante
74 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 65-76
El Sistema Prolog Factory como entorno de Aprendizaje Significativo
conocer, aprender y capacitarse en este nuevo modelo de aprendizaje que fomenta la Universidad El Bosque, las guías y las rúbricas de evaluación son amigables al usuario y entendibles para el docente, lo cual le permite su aplicación, evaluación y realimentación de manera efectiva sin tener mucho conocimiento al respecto. Aunque se pudo demostrar por medio de una valoración conjunta de los estudiantes que realizaron las prácticas por medio de la encuesta cuantitativa que se aplicó antes y después del estudio de casos, que éste entorno puede reducir los tiempos invertidos por los estudiantes al estudio de manera autónoma en cada una de las asignaturas vistas durante el semestre, no los reduce completamente, ya que el conocimiento teórico y la orientación del docente es parte fundamental del desarrollo de una estructura cognitiva en el estudiante y la creación de las bases pertinentes para formular y resolver problemas reales según el contexto de aplicación y el campo en el que se desarrolle el estudiante a nivel profesional y es necesario realizarlo dentro de un aula de clase. Este tipo de entornos no solo motivan al estudiante por su aprendizaje activo sino que permiten generar estructuras que le permiten recordar lo aprendido y realizado a través de la didáctica y estructuración de casos reales donde se les permite errar para aprender. El 95,2% de los estudiantes encuestados después de realizar la práctica, consideró que por medio de la aplicación del entorno hecho con la guías de producción e integración si aprendió cosas nuevas, ya que del listado seleccionado en la herramienta de pre-práctica se pudo seleccionar en la herramienta de pos-práctica más ítems relacionados con el tema de producción. En cuanto a la guía de logística, la variación de ítems seleccionados en las herramientas de pre y post práctica no vario significativamente, lo cual refuerza la idea anterior: es importante la presencia del docente en el aprendizaje del estudiante y el trabajo de conceptos teóricos dentro de una clase magistral. La explicación docente para la guía antes de su aplicación es vital dentro del proceso para optimizar los resultados obtenidos por los estudiantes, ya que de ésta depende el manejo de herramientas, entendimiento del sistema, manejo del contexto para realizar una excelente planeación y no tener tiempos muertos dentro de la ejecución del proceso.
Al 100% de los estudiantes encuestados les gustó las actividades enfocadas en aprendizaje activo, donde por medio de diferentes actividades se puede evaluar los conocimientos adquiridos en la materia, ya que el aprendizaje activo permite integrar el conocimiento a través de la práctica y en este proyecto particular, le permite al estudiante aplicar el conocimiento adquirido y crear nuevos conocimientos a partir de la simulación de proyectos reales a los que se debe enfrentar como profesional. La calidad del proyecto se puede dar en dos aspectos diferentes dados los casos de estudio realizados. Uno, en cuanto al entorno diseñado (guías de laboratorio), la calificación recibida por los encuestados fue en su mayoría (%) entre 4 y 5, siendo 5 con excelente calidad y el otro, en cuanto a la pregunta sobre aplicación del entorno o de la guía como tal, se recibe una calificación entre 4 y 5 (%), también con desviación hacia el 5, lo cual difiere en la primera evaluación. La evaluación y validación de los docentes que dictan los cursos donde fue aplicado el caso de estudio fue satisfactorio y a favor de los resultados obtenidos en el proyecto, estos resultados fueron producto de una encuesta cualitativa. Lo anterior lleva a concluir que dentro del trabajo de grado realizado se logró el objetivo principal, diseñando un entorno de aprendizaje significativo por medio de las guías de laboratorio y el uso de Prolog Factory para las materias de producción y logística de la Universidad el Bosque. Los resultados obtenidos no solo fueron satisfactorios para la Universidad El Bosque, sino también para la Universidad Javeriana, lo cual da cabida a poder exteriorizar a futuro el trabajo realizado. Es importante entes de realizar o aplicar el entorno de aprendizaje, explicar a los estudiantes el alcance del mismo, ya que esto permite conocer que se desea de los estudiantes y a donde se espera que lleguen. El seguimiento al estudiante debe ser constante y por periodos largos de tiempo, ya que el poder evaluar o determinar los cambios dados en la estructura cognitiva y su permanencia en el tiempo a corto plazo puede ser un criterio subjetivo.
Recomendaciones Teniendo en cuenta el número de estudiantes de un curso, se puede realizar la ejecución de procesos varias veces con los mismos errores planteados y simulados,
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 65-76 ¦ 75
Fredy Rolando García Bello, Clara Cecilia Nensthiel Zorro
con el fin de independizar los grupos en cada proceso y que éstos se sientan con amplia libertad de explorar y manejar la plataforma.
[11] H. Frederick, L. Gerald, “Introducción a la Investigación de Operaciones”, 9ª Edición, México, Mc Graw Hill, 2010.
Integrar las plantillas de trabajo en una sola plantilla por ingeniero, o, si es posible por ejercicio realizado, ya que aunque favorece y potencializa el trabajo realizado, haciendo la simulación de los procesos lo más reales posibles, hace que el estudiante se pueda enredar entre tantas herramientas y pierda el enfoque principal de la práctica.
[12] J. Heizer, B. Render,”Principios de administración de operaciones”, 7ª Edición, México, Pearson, 2009.
El formato de las guías en cuanto a su estructura visual puede ser cambiado de tal manera que sea más dinámico y amigable a los ojos de los estudiantes.
[13] L. Fink, “Una Guía Auto-Dirigida al Diseño de Cursos para el Aprendizaje Significativo”, Lima Perú, 2008. [14] N. León, “PI-550 Guías de Laboratorio Plataforma MPS Prolog Factory”, Universidad El Bosque, Bogotá, Colombia, 2014. [15] R.Ballou, “Logística Administración de la cadena de suministros”, 5ª Edición, Pearson México, 2004.
Referencias
[16] Schober, Festo Didactic GmbH & Co.KG., D-73770, “Manual Prolog-Fatory”, Denkendorf, 2011.
[7] E. Arbonez, “Optimización Industrial (II) Programación de recursos”, Marcombo S.A, España, 1989.
[17] Universidad El Bosque “Política y Gestión Curricular Institucional”, Scripto LTDA, Colombia, 2011, pp 34-11.
[8] S. Arregocés, W. Cano, “Control De Una Celda De Un Sistema De Manufactura Integrada Por Computador-CIM”, Scientia et Technica Año XIII, No 37, Colombia, Diciembre 2007, pp 169-172. [9] J. Domínguez, M. Álvarez, A. Ruíz, S. García, “Dirección de Operaciones Aspectos Estratégicos en la producción”, España, McGraw-Hill, Noviembre 1994. [10] R. Bart, J. Tagg, “De la ensñanza al aprendizaje un nuevo paradigma para la educación en pregrado”, CIEES, revista Change, volumen 27, 1995.
[18] M. Weimer, J. Bass, “Aprendizaje-Centrado en la Enseñanza”, 2002. [19] F. Díaz, G. Hernández, “Estrategias docentes para un aprendizaje significativo una interpretación constructivista”, Mc Graw Hill, 2a Edición, 2002. [20] F. Díaz, “revista perfiles educativos El pensamiento del adolecente y el diseño curricular en educación media superior”, pp. 16-26, ISSN 0185-2698, 1987.
Los Autores Fredy Rolando García Bello Ingeniero en Control Electrónico e Instrumentación de la Universidad Distrital “Francisco José de Caldas”, Estudiante de Maestría en Ingeniería Industrial de la Universidad Distrital “Francisco José de Caldas, docente de la Facultad de Ingeniería de la Universidad El Bosque, Asociado a los programas de Ingeniería Electrónica y Bioingeniería. Miembro Activo del IEEE y consejero del Capítulo de control de la Rama Estudiantil IEEE de la Universidad El Bosque. Clara Cecilia Nensthiel Zorro Ingeniera Electrónica de la Escuela Colombiana de Ingeniería, Especialista en Docencia Universitaria de la Universidad El Bosque; docente de la Facultad de Ingeniería de la Universidad El Bosque, Asociado a los programas de Ingeniería Electrónica, Ingeniería Ambiental y Bioingeniería. Coordinadora del departamento de relaciones académicas. Miembro Activo del IEEE y consejero del voluntariado de la Rama Estudiantil IEEE de la Universidad El Bosque.
76 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 65-76
Calidad biológica de la microcuenca de San Cristóbal en la localidad de Usaquén, a través de estudios de bioindicación con macroinvertebrados bentónicos Biological quality of San Cristóbal´s watershed in Usaquén´s town, through benthic macroinvertebrates as bioindicators
Viviana Osorno Acosta, Sandra Liliana Mayorga León
Resumen
Abstract
a conservación de la calidad del agua de la microcuenca de la quebrada San Cristóbal en la localidad de Usaquén, es de vital importancia por ser uno de los principales afluentes del humedal Torca-Guaymaral y por los diferentes usos que le da la comunidad que habita alrededor de esta. Este trabajo hace parte del proyecto “Aportes para el planteamiento del uso y manejo sostenible de los recursos hídricos de agua dulce en las microcuencas de la localidad de Usaquén, Distrito Capital” realizado por el grupo de investigación Agua, Salud y Ambiente de la Universidad El Bosque y su objeto es de analizar la calidad biológica del agua a través del estudio de macroinvertebrados bentónicos como bioindicadores, ya que estos brindan información sobre el estado de salud de la microcuenca desde tiempo atrás y no solo al momento de tomar la muestra, como ocurre con los métodos de medición tradicionales.
L
onserving watershed water quality of the of the creek in the San Cristóbal Usaquen, is vital for being one of the main tributaries of the wetland Torca-Guaymaral and the different uses that gives the community living around this. This work is part of the project “Contributions to the approach of the sustainable use and management of water resources in freshwater watersheds in the Usaquen, Capital District” by the research group Water, Health and Environment, The Universidad El Bosque and its purpose is to analyze biological water quality through the study of benthic macroinvertebrates as bioindicators, as these provide information about the health of the watershed for some time and not just when taking the sample, as with traditional measurement methods.
C
Keywords: Biological Water Quality, Bioindicators, benthic macroinvertebrates
Palabras Clave: Calidad Biológica del agua, Bioindicadores, macroinvertebrados bentónicos
Recibido / Received: Octubre 21 de 2014 Aprobado / Aproved: Noviembre 10 de 2014 Tipo de artículo / Type of paper: Investigación científica y tecnológica. Afiliación Institucional de los autores / Institutional Affiliation of authors: Universidad El Bosque Grupo de Investigación Agua, Salud y Ambiente, Ingeniería Ambiental. Autor para comunicaciones / Author communications: Viviana Osorno Acosta, osornoviviana@unbosque.edu.co, Sandra Liliana mayorga Leon mayorgasandra@unbosque.edu.co Los autores declaran que no tienen conflicto de interés.
Viviana Osorno Acosta, Sandra Liliana Mayorga León
Introduction La conservación de la calidad del agua de las cuencas y microcuencas de Bogotá ha adquirido mayor importancia para las autoridades medioambientales del país, que ven en ellas una importante fuente de alimento hídrico para ríos y humedales. La microcuenca de la quebrada San Cristóbal, en Usaquén reviste gran importancia a nivel ecológico y social para la localidad, dado que es una de los principales afluentes del Humedal de Torca-Guaymaral, además de que en la parte alta, aun cuando hay un proceso de ocupación urbanística desde la década de 1950, se conserva gran parte de su cauce con bosque de galería, tanto en la quebrada San Cristóbal como en sus tributarios arriba de la Carrera 7. Así mismo Guaymaral esta microcuenca es una fuente importante de sustento para las comunidades que vive alrededor de la quebrada, quienes usan el agua para riego de cultivos, para sustento de animales de cría y en algunas ocasiones ha sido utilizada para el consumo humano. Estas actividades pueden ocasionar daños en la salud de quienes la consumen en forma directa o indirecta, a través de los vegetales o animales que han recibido contacto con esta agua. El principal problema que enfrenta la microcuenca, es la actividad humana de las comunidades que habitan en la ronda de quebrada, cuyos asentamientos están en situación de ilegalidad ante el Distrito Capital, y por tanto, no cuentan con el servicio de acueducto y alcantarillado y se ven en algunos casos obligados a depositar sus residuos orgánicos en la cuenca. Adicionalmente el servicio de recolección de basuras no llega hasta la parte alta los asentamientos vecinos del cuerpo de agua, generando situaciones de acumulación de residuos sólidos. A pesar que la calidad de un cuerpo de agua puede ser evaluada desde aspectos físicoquímicos y microbiológicos, los resultados arrojados por estos son muy puntuales en el tiempo frente a las condiciones de calidad reales. [1]. La microcuenca de San Cristóbal ha sido evaluada desde aspectos fisicoquímicos y microbiológicos, sin embargo estos resultados tienen la particularidad de dar información muy puntual en el tiempo frente a las condiciones de calidad de un cuerpo de agua. Varios investigadores han encontrado como alternativa el uso de bioindicadores como complemento de esos análisis puntuales.
Una de esas metodologías es el empleo de macroinvertebrados bentónicos, que ha sido ampliamente aplicada por diferentes investigadores en Colombia y el mundo por ser una metodología confiable, fácil de usar, de bajo costo y que proporciona resultados rápidamente. Por esa razón, esta investigación se concentra en el análisis de la calidad biológica de la microcuenca de San Cristóbal usando macroinvertebrados bentónicos como indicadores, en tres puntos de muestreo que abarcan diferentes grados de intervención antrópica en la localidad de Usaquén. Estos muestreos se realizaron en el periodo 2012-2013, y abarcando la temporada seca y de lluvia, el método de recolección de los individuos se realizó siguiendo la metodología citada por Roldán (2003), para su posterior análisis en el laboratorio mediante la metodología BMWP/Col.
Marco de referencia Calidad del agua Cuando se trata de medir la calidad del agua en estudios limnológicos, es frecuente analizar sus parámetros físicos y químicos, los cuales están normalmente determinados por el clima, la geomorfología y las condiciones geoquímicas prevalentes en la cuenca de drenaje. Es por eso que la calidad del agua en un determinado punto de muestreo depende de muchos factores como: zonas de escorrentía, agua subterránea, procesos químicos internos, mezcla de aguas y contaminantes. Estos últimos, son causados por diferentes fuentes como el desarrollo industrial y la migración del hombre hacia áreas cercanas a una fuente hídrica, que generan deforestación y entrada de efluentes residuales sin tratamiento, especialmente en las cuencas hidrográficas donde no hay una gestión de control el recurso [2]. El agua es un recurso finito que se recicla por medio de su ciclo hidrobiológico natural, sin embargo las acciones humanas intervienen en este ciclo de manera negativa, afectando la recirculación del agua por uso ineficiente de esta, así como afectando sus características a lo largo del ciclo por contaminantes. En consecuencia el agua empieza a escasear y se afecta su calidad en general [3].
78 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 77-84
Calidad biológica de la microcuenca de San Cristóbal en la localidad de Usaquén, a través de estudios de bioindicación con macroinvertebrados bentónicos
Por otro lado, el criterio de calidad del agua está ligado al uso que se le quiera dar, en el caso de agua para consumo humano, debe cumplir con unas condiciones fisicoquímicas y microbiológicas adecuadas para que a futuro no cause daños en la salud humana de quien la consume [1].
Calidad Biológica del agua Cuando se habla de la calidad biológica del agua, se hace referencia a la composición y estructura de los organismos vivos que habitan allí. Cuando las características de estos organismos son naturales y su desarrollo es propio del lugar o ecosistema de estudio, se puede considerar que hay una buena calidad biológica del agua. Este concepto no siempre va de la mano con otros conceptos relacionados como el de agua potable para consumo humano, en donde no están implícitos organismos de ninguna clase [1].
Bioindicadores Los organismos vivos que habitan en el agua presentan adaptaciones a determinadas condiciones ambientales y presentan límites de tolerancia a las alteraciones que se le hagan a ésta. Por esa razón, se pueden encontrar en un recurso hídrico -l, organismos tolerantes a ciertos grados de contaminación, así como organismos no tolerantes, dependiendo de la sensibilidad que estos presentan a la presencia de ciertos compuestos químicos o condiciones físicas del agua. [1]. Si se encuentran organismos que son de baja tolerancia a perturbaciones pueden ser un buen indicador de la calidad del agua, por el contrario, si se encuentran organismos que son altamente tolerantes a cambios, es un indicador negativo, porque posiblemente se ha superado el nivel de tolerancia de los organismos más sensibles, hasta levarlos a la muerte o a abandonar la zona alterada. Existen varias metodologías que usan este tipo de organismos como indicadores del estado de salud de un ecosistema, para el caso del control de contaminación de agua se usan diversos organismos como: bacterias, protozoos, algas, macrófitas, macroinvertebrados y peces [1].
Macroinvertebrados bentónicos Los Macroinvertebrados bentónicos, son aquellos organismos carentes de esqueleto que alcanzan a lo largo de su ciclo de vida un tamaño superior a 0,200 mm, (características que les puede hacer visibles a simple vista) y que habitan en el lecho fluvial (adheridos a rocas, plantas acuáticas sumergidas, etc.) ya sea durante todo su ciclo vital (como los moluscos) o parte de él (como muchos insectos, en los que la fase adulta es terrestre y la fase larvaria es acuática). [4].
Antecedentes En Bogotá se han realizado estudios similares en diferentes cuencas hidrográficas e incluso en el río Bogotá como lo hicieron Franco y Sandoval (2008), quienes realizaron un diagnóstico de la caracterización fisicoquímica, bentónica y microbiológica en el primer tercio de la cuenca media del rio. Allí, se trabajaron cuatro puntos de muestreo en la cuenca, para la toma de muestras biológicas que fueron posteriormente analizadas y que les permitió concluir que por el tipo de macroinvertebrado que encontraron en mayor abundancia (oligoquetos e hirudineos) las condiciones de esta parte de la cuenca son de anoxia y gran concentración de materia orgánica [4]. Otro estudio relacionado, es el realizado en la quebrada La Vieja, en la zona Nor-oriental de Bogotá por Rodríguez y colaboradores (2007); en este estudio se determinó la densidad y biomasa de los macroinvertebrados acuáticos presentes. Este estudio se realizó en épocas con precipitaciones altas y bajas, en donde encontraron una mayor biomasa de macroinvertebrados en precipitaciones bajas y no encontraron diferencias en la deriva durante el día y la noche [5] En el 2005, Lozano O. presenta los resultados de la investigación realizada en la parte alta de los Cerros Orientales, específicamente en la parte alta de la cuenca del río Juan Amarillo, conformada por 5 corrientes de primer y segundo orden: Río Arzobispo y las quebradas Las Delicias, La Vieja, Rosales y Chico. En los tramos comprendidos desde los nacimientos de las quebradas aproximadamente entre 3200-3000 m.s.n.m y sus respectivas intersecciones con la avenida circunvalar (Aprox. 2.600 m.s.n.m.). [6]
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 77-84 ¦ 79
Viviana Osorno Acosta, Sandra Liliana Mayorga León
LAYTHON M. en 2003, realiza una caracterización de los macroinvertebrados acuáticos presentes en los ríos Arzobispo y San Cristóbal (que nacen en los Cerros Orientales de Bogotá), delimitando su investigación a la misma Franja Altitudinal (2700 - 2750 msnm) y haciendo énfasis en el estudio de Chironomidae (Diptera) [7]
Metodología Área de estudio El territorio en donde se encuentra la quebrada San Cristóbal se encuentra ubicado dentro de la Unidad de planeamiento Zonal (UPZ) número 11 de San Cristóbal Norte; ubicada en el área central de la localidad de Usaquén de la ciudad de Bogotá, Colombia tiene una extensión de 275 hectáreas, equivalentes al 4,2% del suelo de la localidad. Esta UPZ limita, al norte, con la calle 165, carrera 7ª y la avenida San Juan Bosco (calle 170); por el oriente, con el perímetro urbano; por el sur, con la avenida Alberto Lleras Camargo (carrera 7.ª), avenida la Sirena (calle 153), y por el occidente, con la avenida Laureano Gómez (carrera 9.ª) o avenida del Ferrocarril [8]. Figura 1. Localización de la quebrada San Cristóbal
N
Barrio Santa Cecilia
PM01
PM02
PM03 Barrio Cerro Norte Oda. San Cristóbal
Fuente: Google Earth, adaptada por los autores, 2013
Materiales y Métodos Se realizó una primera salida de campo en el mes de junio de 2012, con el propósito de hacer un reconocimiento inicial de la cuenca, y en especial del curso de la Quebrada San Cristóbal desde su nacimiento y su recorrido por los barrios Cerro Norte, Santa Cecilia, Villa Nidia y La Perla; hasta el punto de la la Av. Carrera 7ª. Durante este recorrido se hizo observación del grado de intervención antrópica y la identificación de los tramos más sensibles del cuerpo de agua. Basados en las observaciones realizadas durante esta salida, los hábitats identificados y el gradiente altitudinal, se diseñó el muestreo y se establecieron tres estaciones para el desarrollo del proyecto (nacimiento (E1), zona media (E2) y zona baja (E3)), cada una con particularidades definidas y que dan cuenta de los procesos actuales de uso del agua de la Quebrada San Cristóbal. Posteriormente se realizó una salida de campo en el mes de agosto de 2012, considerada como época de baja precipitación, con el fin de recolectar datos físico-químicos y muestras de los macroinvertebrados acuáticos. La metodología utilizada en el muestreo es la propuesta en la guía “Metodología de muestreo y tratamiento de muestras de macroinvertebrados acuáticos como indicadores de los recursos hidrobiológicos” publicado por el Instituto Alexander Von Humboldt en el 2005. Bajo la metodología allí expuesta, en cada estación se delimitó un transepto de 10 metros aproximadamente, se identificaron los hábitats existentes en el tramo, buscando puntos representativos y se registraron algunas características generales del medio físico y biótico; seguidamente se llevó a cabo la colección de individuos usando para este fin una red surber de 30 * 30 cm y siguiendo la metodología citada por Roldán (2003). Los individuos colectados fueron depositados en frascos plásticos de boca ancha, con alcohol al 70% para la preservación, se rotularon debidamente y fueron llevados a los Laboratorios de la Universidad El Bosque para su posterior separación e identificación hasta el nivel taxonómico de familia con base en literatura concerniente. Posteriormente los organismos recolectados fueron identificados, clasificados y analizados por las investi-
80 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 77-84
Calidad biológica de la microcuenca de San Cristóbal en la localidad de Usaquén, a través de estudios de bioindicación con macroinvertebrados bentónicos
gadoras y algunos de los estudiantes pertenecientes al semillero de Calidad del agua y Ambiente del Programa de Ingeniería Ambiental, esto con la ayuda de bibliografía y claves de identificación pertinente. Con el fin de evaluar la calidad del agua usando a los macroinvertebrados como bioindicadores, se utilizó la adaptación del índice biótico Biological Monitoring Working Party BMWP para Colombia -BMWP/Col propuesto por Roldán (2003) y “refinado” por Álvarez para el Instituto Alexander Von Humboldt en 2005. [10].
Resultados y anàlisis de resultados En el tramo analizado de la Quebrada San Cristóbal se colectaron 204 individuos en total, distribuidos en 16 familias y 9 órdenes (Tabla 1), siendo la familia más representativa Chironomidae con 130 individuos (63.7%), seguida de Hyalellidae con 39 indiviudos (19.1%) y Ceratopogonidae con 8 individuos (3.9%). A nivel de Orden, el que presentó mayor representatividad fue Diptera con 5 familias (31.3%), sucedido por Trichoptera con 3 familias (18.8%) y Coleóptera con 4 familias (12.5%). Orden
Familia
EST. EST. EST. Número 1 1 1 Individuos
Chironomidae
5
22 103 130
Elmidae (larva)
1
0
0
1
Tabanidae
0
1
0
1
Ceratopogonidae
0
3
5
8
Psychodidae
0
0
7
7
17
22
0
39
Helicopsydae
1
1
0
2
Leptoceridae
1
2
0
3
Odorntoceridae
0
4
0
4
Hydraenidae
1
2
0
3
Lymnessiidae
0
1
0
1
Plecoptera Perlidae
0
1
0
1
1
Acari Polycentropo(Acarina) didae
0
1
0
1
1
Diptera
Anfipodae Hyalellidae Trichoptera
Coleoptera
Orden
Ephemeroptera
Familia
EST. EST. EST. Número 1 1 1 Individuos
Baetidae,
0
1
0
1
1
Veneroida Sphaeriidae
0
1
0
1
1
Hemiptera
1
0
0
1
1
27
62
115
Belostomatidae
Total
204
En el punto de muestreo 1 (correspondiente al nacimiento de la quebrada) se encontraron familias de individuos con mediana y baja tolerancia a la contaminación como es el caso de Hyalellidae, Helicopsydae y Leptoceridae, pero con excepción de Hyalellidae, con un bajo número de individuos (1 por cada familia). Sin embargo, se encontraron individuos de la familia Chironomidae (organismos bastante tolerantes a la contaminación orgánica) con una representación del 19.2% del total de organismos en esta zona pero que por tratarse de organismos con un amplio rango de tolerancia de la calidad de las aguas (desde aguas limpias hasta zonas muy contaminadas) esta familia no puntúa como bioindicador en el BMWP (exceptuando cuando esta familia es la predominante en el cuerpo de agua). Ilustración 1. Chironomidae Ilustración 2. Hyallelidae
147
1
2
39 9
4
Con la aplicación del BMWP/Col el puntaje obtenido para este sector es de 37, indicando que las Aguas presentan una “contaminación Moderada”. Puede asumirse que el bajo número de individuos encontrados en el punto 1 puede darse por la intervención que tiene este tramo para la recolección del agua que brota (poceta de captación) y que es utilizada como abreva-
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 77-84 ¦ 81
Viviana Osorno Acosta, Sandra Liliana Mayorga León
dero para el ganado que pasta en la zona, lo cual por un lado disminuye los microhábitats y sitios de refugio para los macroinvertebrados y cambia las características físicoquímicas y biológicas de esta zona. Teniendo en cuenta la bioindicación de los individuos, los quironómidos son característicos de aguas donde se presenta el arrastre de sedimentos Fuente especificada no válida. Teniendo en cuenta que el sector se halla influenciado por las cercanías los potreros y fincas aledañas, este grupo representa un serio indicio de que en el lugar hay perturbaciones mínimas por parte de la acción antrópica.
1 Crustacea Anfipodae
7
4
2 crustacio
Anfipodae
Hyalellidae
7
13
3 Insecta
Diptera
Chiromidae
2
5
Diptera
Elmidae (Larva)
6
1
5 Insecta
HelicopTrichoptera sydae
8
1
7 Insecta
LeptoceriTrichoptera dae
8
1
8 Insecta
Coleoptera Hygraenidae
8
1
48
26
4 Insecta
Total
Clase
Orden
Familia
Valor indicación BMWP/Col Nº de individuos
Familia
Phillum
Orden
Morfotipo
Clase
Con relación a la estructura numérica de la comunidad de macroinvertebrados encontrados en el punto 2, se puede afirmar que esta es expresión de los elementos de heterogeneidad presentes en este sitio (hojarasca, troncos y ramas, pequeñas rocas) que ofrecen gran variedad de microhábitats para los organismos acuáticos ya que el sitio está contigua al relicto de bosque primario que se conserva en la zona.
Resultados de la estación 2 Valor indicación BMWP/Col Nº de individuos
Morfotipo
De la estación 1
taje de representación en este sector es del 34.9% sin embargo, también se encontró una importante representación de la familia Chironomidae 34.9%, que como antes se expuso bastante tolerantes a la contaminación orgánica.
1
ArthroTrichop- LeptoceriInsepta poda tera dae
7
4
2
ArthroInsepta Diptera poda
2
9
1
3
8
1
5
1
10
1
5
1
10
4
Sin valor
1
10
1
59
23
Chiromidae
Oligo- Haplota- Tubificichaeta xida dae ArthroTrichop- Leptoceri4 Insepta poda tera dae ArthroTebani5 Insepta Diptera poda dae Arthro6 Insepta Plecoptera Perlidae poda ArthroCeratopo7 Insepta Diptera poda gonidae ArthroTrichop- Odornto1 Insepta poda tera ceridae 3 Annelida
Calidad
Significado
III Dudosa
Aguas moderadamente contaminadas
Para el punto 2 de muestreo de la Quebrada San Cristobal, la clasificación de las aguas y su significado ecológico de acuerdo al índice BMWP/Col fue valorado como Tipo II Aguas Aceptables, es decir ligeramente contaminadas, en los que se evidencian efectos de la contaminación, en esta estación se encontró diversidad de individuos con tolerancias medias o nulas a la contaminación como la familia Perlidae, Lymnessiidae y Polycentropodidae, pero que tuvieron muy baja representación en este punto y la familia Hyalellidae, cuyo índice de tolerancia es de 7 cuyo porcen-
11
ArthroInsepta Coleoptera poda
12
Arthro- Aranch- acari (Aca- Lymnessipoda noidea rina) dae Total Calidad III Dudosa
82 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 77-84
Significado Aguas moderadamente contaminadas
Calidad biológica de la microcuenca de San Cristóbal en la localidad de Usaquén, a través de estudios de bioindicación con macroinvertebrados bentónicos
En el punto 3 a pesar que presentó el mayor número de individuos, estos sólo fueron representados por el mismo orden y 3 familias, lo cual revela una estructura de la comunidad de macroinvertebrados acuáticos afectada por los procesos antropogénicos que se desarrollan en este sector y que afectan la calidad de las aguas y los microhábitats de estos individuos. De acuerdo con la valoración biológica usando BMW/Col las aguas de este sector obtuvieron un puntaje de 9 y son clasificadas como Aguas fuertemente contaminadas con calidad Muy Critica; esto dado a que los principales individuos encontrados para la bioindicación fue la familia Chironomidae, familia que, como se ha mencionado antes su tolerancia a condiciones adversas de la calidad del agua también es alta, encontrándose de manera abundante en aguas contaminadas y de altos contenidos de materia orgánica.
Clase
Orden
Familia
Valor indicación BMWP/Col Nº de individuos % representación
Resultados de la estación 3
Insecta Diptera
Chironomidae
2
103 89,6
Insecta Diptera
Ceratopogonidae
5
5
4,3
Insecta Diptera
Psychodidae
2
7
6,1
Total
9
115 100%
Calidad Significado V muy crítica
Aguas fuertemente contaminadas
Conclusiones Según los resultados obtenidos a través del uso de macroinvertebrados bentónicos como bioindicadores de contaminación, es posible apreciar el estado de la quebrada San Cristóbal, dado como resultado tres tipos de calidad en el agua, dudosa en el punto 1, aceptable en el punto 2 y muy crítica en el punto 3. Lo que quiere
decir que a pasar de que el punto 3 está fuertemente Contaminado debido a la presencia de viviendas que posiblemente eliminan sus desperdicios orgánicos en la quebrada, existen puntos como el 1 y 2, que aún tienen una amplia posibilidad de ser recuperadas, ya que se encuentran en zonas poco intervenidas por el hombre como se explicó anteriormente.
Bibliografía [1] J. A. Tercedor, «Macroinvertebrados acuaticos y calidad de las aguas de los rios,» de IV Simposio del Agua en Andalucia (SIAGA), Almeira, 1996. [2] Fernandez Cirelli, Alicia; Fernandez Reyes, Lucas; Di Risio, Cecilia, El agua en Iberoamérica. Calidad del Agua y Manejo de Ecosistemas Acuáticos, CYTEDXVII. PROGRAMA IBEROAMERICANO DE CIENCIAY TECNOLOGÍA PARA EL DESARROLLO, 2004. [3] A. Fernandez Cirelli y C. du Mortier, «Evaluación de la condición del agua para consumo humano en Latinoamérica,» Centro de Estudios Transdisciplinarios del Agua, Facultad de Ciencias Veterinarias, Universidad de Buenos Aires, 2012. [En línea]. Available: http://horus.psa.es/webesp/projects/ solarsafewater/documents/libro/01_Capitulo_01. pdf. [Último acceso: 30 01 2013]. [4] J. F. Franco Ovalle y L. F. Sandoval Castañeda, «Diagnóstico de la caracterización fisicoquímica, bentónica y microbiológica en el primer tercio de la cuenca media del rio Bogotá,» 2008. [En línea]. Available: http://hdl.handle.net/10654/8688. [Último acceso: 29 01 2013]. [5] J. Rodriguez Barrios , R. Ospina Torres , J. D. Gutiérrez y H. Ovalle, «Densidad y biomasa de macroinvertebrados acuáticos derivantes en una quebrada tropical de montaña (Bogotá, Colombia),» Caldasia, vol. 29, nº 2, p. 13, 23 07 2007. [6] L. Lozano Ortiz, «La bioindicación de la calidad del agua: importancia de los macroinvertebrados en la cuenca alta del río Juan Amarillo, cerros orientales de Bogota,» Umbral Científico, vol. Revista electrónica, pp. 5-11, 2005. [7] M. LAYTHON, «Caracterización de Macroinvertebrados Acuáticos en los Ríos Arzobispo y San
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 77-84 ¦ 83
Viviana Osorno Acosta, Sandra Liliana Mayorga León
Cristóbal (Cerros Orientales, Bogotá - Colombia), en la misma Franja Altitudinal y con énfasis en Chironomidae (Diptera).,» Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, 2003.
[10] IAvH, «Metodología de muestreo y tratamiento de muestras de macroinvertebrados acuáticos como indicadores de los recursos hidrobiológico,» Bogotá, 2005.
[8] Secretaría Distrital de Planeación, «Conociendo la localidad de Usaquén: Diagnóstico de los aspectos fisícos, demográficos y socioeconómicos,» Alcaldía Mayor de Bogotá D.C, Bogotá D.C, 2009.
[11] R. Margalef, Teoría de los Sistemas Ecológicos., Barcelona: Universitat de Barcelona, 1993..
[9] A. Lievano, Guía ilustrada de macroinvertebrados acuáticos del rio Bahamón, vol. 1, Bogotá, 2007.
[12] J. Alba -Tercedor, «Macroinvertebrados acuáticos y calidad de las aguas de los ríos,» IV Simposio del Agua en Andalucía(SIAGA), Almería, vol. II, pp. 203-213, 1996.
Las Autoras Viviana Osorno Acosta Bióloga bilingüe de la Universidad de los Andes, con énfasis en el área de ecología y organismos. Especialista en Docencia Universitaria de la Universidad El Bosque. Estudiante de tercer semestre de la maestría en Conservación y Uso de la Biodiversidad de la Universidad Javeriana. Experiencia en Investigación en el área medio ambiental con bio-indicadores ambientales. Experiencia en manejo integrado de plagas y enfermedades de cultivos agrícolas y en control biológico. Actualmente me desempeño como investigadora y docente universitaria.
Sandra Liliana Mayorga Leon Bióloga Marina, Master en Gestión y Evaluación Ambiental y título de Especialista en Gerencia para el manejo de los recursos naturales y prevención de desastres de la Universidad Sergio Arboleda. Actualmente docente Core Faculty Universidad El Bosque y consultora a nivel municipal y empresarial en temas de Gestión Ambiental, manejo integral de residuos sólidos y Responsabilidad Social Empresarial y proyectos de Biocomercio Sostenible en el sector de Ecoturismo. Docente con más de diez años de experiencia a nivel pregrado y posgrado de diferentes Universidades del país, en el área de Gestión Ambiental. 84 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 77-84
Calculo de la capacidad de carga turistica del lago Tarapoto – Puerto Nariño (Amazonas- Colombia) Tourism carrying capacity of the lake Tarapoto - Puerto Nariño (Amazonas Colombia)
Fernando Gutiérrez-Fernández - Sergio Andres Sierra Escribas
Resumen
Abstract
a presente investigación tuvo como objetivo calcular la capacidad de carga turística del Lago Tarapoto, ubicado en el municipio de Puerto Nariño en la amazonia colombiana; para realizar el cálculo, fue necesario adaptar la metodología propuesta por Cifuentes en 1992, ya esta fue propuesta para ecosistemas terrestres y el Lago es un ecosistema acuático de tipo lotico, que está conectado por el caño Tarapoto, el lago El Correo y parte del rio Loretoyacu que son el acceso al lago y que se consideraron como senderos naturales.
L
Con la metodología utilizada se calculó el número de visitas por día; sin embargo, debido al sistema existente de manejo turístico que se emplea en el Lago Tarapoto, que está dado por grupos guiados en una embarcación y no por individuos, el cálculo de capacidad de carga, en este caso, se realizó en número de embarcaciones por día.
he present study aimed to estimate the tourism carrying capacity of Lake Tarapoto, located in the municipality of Puerto Nariño in the Colombian Amazon; to perform the calculation, it was necessary to adapt the methodology proposed by Cifuentes in 1992, because it was given to terrestrial ecosystems and the Lake is an aquatic ecosystem.
T
With the methodology the number of visits per day was calculated; however, the calculation is performed in number of vessels, due to the type of tourism management system that has Puerto Nariño. Keywords:carrying capacity, sustainable tourism, management of natural areas, Puerto Nariño.
Palabras clave: Capacidad de carga, Turismo sostenible, manejo de áreas naturales, Puerto Nariño
Recibido / Received: Junio 16 de 2015 Aprobado / Aproved: Junio 27 de 2015 Tipo de artículo / Type of paper: Investigación Científica y Tecnológica. Afiliación Institucional de los autores / Institutional Affiliation of authors: Universidad El Bosque, Grupo de Investigación Agua, Salud y Ambiente. Autor para comunicaciones / Author communications: Fernando Gutiérrez Fernández, gutierrezluisf@unbosque.edu.co Los autores declaran que no tienen conflicto de interés.
Fernando Gutiérrez-Fernández - Sergio Andres Sierra Escribas
Introduction En el presente proyecto se calculó la capacidad de carga de uno de los principales atractivos turísticos que tiene la amazonia colombiana, ubicado en jurisdicción del municipio de Puerto Nariño, el cual es conocido como el “Pesebre Natural de Colombia”, y que basa su economía básicamente en la pesca, la agricultura, la venta de artesanías y principalmente en el turismo. El concepto de capacidad de carga tiene sus orígenes en la ciencia de la ecología, en donde se define como el tamaño máximo de una población que el ambiente puede soportar indefinidamente en un periodo determinado, teniendo en cuenta el alimento, agua, hábitat, y otros elementos necesarios disponibles en ese ambiente [1]. Posteriormente la Organización Mundial del Turismo, incorpora en el concepto de capacidad de carga la disciplina del turismo, y la redefine como “(…) el máximo número de visitantes que puede recibir un lugar geográfico o entidad física sin que provoque una alteración inaceptable de los entornos físico y social ni una reducción inaceptable de la calidad de la experiencia de los visitantes”. Para poder desarrollar el cálculo de capacidad de carga turística del principal atractivo que posee el municipio de Puerto Nariño que es “El Lago Tarapoto”, el cual es un cuerpo de agua lotico, donde los visitantes van para realizar avistamientos de delfines rosados (Inia geoffrensis), se decidió adaptar la metodología propuesta por Alvarado & Palma en el 2000, y que se encuentra en el estudio titulado “Cálculo de la Capacidad de Carga Turística del Río Chagres” [2], cabe anotar que el citado estudio adapto la metodología propuesta por Miguel Cifuentes en 1992 en su libro “Determinación de capacidad de carga turística en áreas protegidas” [3]. La determinación de la capacidad de carga no debe ser tomada como una solución a un problema, ya que es una herramienta de planificación y requiere decisiones de manejo, además de ser relativa y dinámica en el tiempo, al depender de variables que según las circunstancias pueden cambiar, lo que obliga a realizar revisiones periódicas en coordinación con el monitoreo del lugar, como parte de un proceso secuencial y permanente de planificación, investigación y ajuste del manejo.
En ciertas ocasiones, la existencia de “limitantes críticas” será el determinante de la capacidad de carga de un sitio, por ejemplo, aunque el espacio disponible y otras variables permitan absorber una alta afluencia de turistas, ciertos eventos (limitantes) de tipo ecológico, como las épocas de reproducción de los delfines o épocas de desove de los peces, podrían reducir sustancialmente las visitas permitidas. Igualmente, una capacidad de carga de un lugar de acceso que aunque no es el atractivo, pero que es de necesario uso para llegar al atractivo, podría volverse “limitante crítica” para varios sitios de visita que estén asociados. Por ejemplo para El lago Tarapoto que posee una gran superficie y permitiría albergar una gran cantidad de botes y visitantes, se requiere atravesar un canal para acceder desde Puerto Nariño, lo que implica que existe un único acceso, y es probable que la capacidad de carga del lago sea determinada por la capacidad de carga del acceso. Como parte de la determinación de la capacidad de carga, es imperativo elaborar e instaurar un programa de monitoreo de los sitios de uso público, para evaluar futuros impactos de la visitación y así ajustar las decisiones de manejo. Con este documento, se inicia el proceso a través de un listado de los indicadores críticos que deben ser considerados en la elaboración del programa de monitoreo para cada sitio, muchos de estos son factores limitantes para el cálculo de la capacidad de carga [4].
Metodologia Este trabajo de capacidad de carga se realizó para el principal atractivo turístico que tiene el municipio de Puerto Nariño, El Lago Tarapoto un cuerpo de agua ubicado aproximadamente a 7 Km por un canal navegable, su principal atractivo es el avistamiento de delfines rosados, además de un paisaje natural que se encuentra bien conservado. La metodología usada fue basada en la publicación de “Cálculo de la Capacidad de Carga Turística del Río Chagres” (Alvarado & Palma, 2000), que adaptó la metodología de Cifuentes de 1992. Por lo tanto la metodología de este estudio se basó en el trabajo de capacidad de carga del rio Chagres, la capa-
86 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 85-96
Calculo de la capacidad de carga turistica del lago Tarapoto – Puerto Nariño (Amazonas- Colombia)
cidad de carga del Parque Nacional Galápagos (Amador, Cayot, Cifuentes, Cruz, & Cruz, 1996) y guiados ambos por la metodología capacidad de carga de Cifuentes (Cifuentes, 1992).
La capacidad de carga turística considera tres niveles: 1) Capacidad de carga física (CCF), 2) Capacidad de carga real (CCR) y 3) Capacidad de carga efectiva (CCE). La relación entre los niveles puede representarse como:
La metodología utilizada, calcula el número de visitas por día; sin embargo, debido al sistema existente de manejo turístico que se emplea en el Lago Tarapoto, que está dado por grupos guiados en una embarcación y no por individuos, el cálculo de capacidad de carga, en este caso, será el número de embarcaciones por día.
CCF > CCR > CCE
Las embarcaciones normalmente se dirigen al Lago Tarapoto con el objetivo de realizar avistamiento de delfines, estas zarpan de los muelles con dirección al lago, van aguas arriba por el rio Loretoyacu y entran al Lago El correo; en este lago dependiendo la época del año también se logra el avistamiento de delfines, al atravesar el lago se entra en un canal angosto llamado Caño Tarapoto; el cual es un canal estrecho de menos de 3 km de largo y no es de una gran profundidad, es un lugar bastante vulnerable especialmente cuando entran embarcaciones grandes y viajan a alta velocidad, debido a que la fauna acuática está bastante cerca y son propensos a ser golpeados por las embarcaciones, también se ha percibido la erosión de las orillas producidas por las olas que producen las embarcaciones a su paso, dañando así el terreno y las zonas de alimentación de la fauna acuática, especialmente del manatí. Al pasar El Caño Tarapoto se llega al Lago Tarapoto, un cuerpo de agua en forma de “U” donde se puede observar un gran paisaje además de poder observar la fauna, normalmente el turista no se realiza una visita total del lago debido a que esto llevaría mucho tiempo y un consumo considerable de combustible, por lo que se realiza una visita a la comunidad “Tarapoto” que queda a la orilla del lago, también se realiza la visita a una ceiba de 60 metros que queda cerca al lago y por último los turista tienen la opción de bañarse en el lago. El regreso a Puerto Nariño, se realiza por los mismos lugares que se atraviesan de ida. Para el cálculo de la Capacidad de Carga Turística del Lago Tarapoto y el sendero natural que lleva a este, se partió de un principio básico en el que el Lago analizado es usado como un área abierta, además el caño Tarapoto, el lago El Correo y parte del rio Loretoyacu que son el acceso al lago se consideraran como senderos naturales.
La CCF siempre será mayor que la CCR y esta podrá ser mayor o igual que la CCE. La CCF está dada por la relación simple entre el espacio disponible y la necesidad de espacio por grupo de visitantes. La CCR se determina sometiendo la CCF a una serie de factores de corrección que son particulares a cada sitio y pueden por sus características efectuar una reducción en la capacidad de carga. La identificación y medición de las características físicas, ambientales, biológicas y de manejo es de suma importancia ya que de ellos dependerá la CCR de un sitio. La CCE toma en cuenta la capacidad de manejo de la administración del área natural, y para su cálculo se incluyen variables como personal, infraestructura y equipos, entre otros.
Capacidad de Carga Física (CCF) La CCF es el límite máximo de grupos que pueden visitar un sitio durante un día. Para este cálculo, se usan los factores de visita (horario y tiempo de visita), la superficie disponible y los factores sociales. Cabe anotar que como se mencionó en la introducción, para la presente investigación se calculan no los turistas, sino los botes que transportan los visitantes. En base de esta información se calcula la CCF de acuerdo a la siguiente fórmula: Ecuación 1. Ecuación de capacidad de carga Física
CCF =
S NV * / día AG
Dónde: S = superficie disponible AG = Espacio ocupado por una embarcación NV/día = número de veces que el sitio puede ser visitado por el mismo grupo en un día
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 85-96 ¦ 87
Fernando Gutiérrez-Fernández - Sergio Andres Sierra Escribas
S: la superficie disponible es la longitud del sendero en metros (m) o, en áreas abiertas, el área disponible en metros cuadrados (m2). AG: Para senderos el AG se define como la distancia ocupada por una embarcación más el factor de seguridad que sería la distancia mínima entre embarcaciones; para áreas abiertas se define el espacio mínimo donde las embarcaciones pueden maniobrar libremente sin riesgo de accidentarse. NV/día: Es el número de visitas que podría hacer una misma persona en un día; Para calcular el número de visitas por día se divide el horario de visita del lugar por el tiempo necesario para visitar el sitio.
Capacidad de Carga Real (CCR) La CCR es el límite máximo de grupos, determinado a partir de la CCF de un sitio, luego de someterlo a los factores de corrección definidos en función de las características particulares del sitio. Los factores de corrección se obtienen considerando variables físicas, ambientales, biológicas y de manejo. Los factores de corrección están estrechamente asociados a las condiciones y características específicas de cada sitio. Esto hace que la capacidad de carga de un área natural tenga que calcularse sitio por sitio, aplicando estos factores de corrección al cálculo de la CCF, se obtiene la CCR por sitio por día. Los factores de corrección se expresan en términos de porcentaje y para calcularlos se usa la fórmula general: Ecuación 2. Factor de corrección
FC =
Ml *100 Mt
Dónde: FC = factor de corrección Ml = magnitud limitante de la variable Mt = magnitud total de la variable Una vez calculados todos los factores de corrección, la CCR puede expresarse con la fórmula general siguiente:
Ecuación 3. CCR Formula General
CCR = ( CCF − FC1) − ... FCn Dónde: FC es un factor de corrección expresado en porcentaje. Por tanto, la fórmula de cálculo sería la siguiente: Ecuación 4.Fórmula para calcular la capacidad de carga Real
CCR = CCF *
(100 − FC1) * (100 − FC 2) * (100 − FCn) 100
100
100
Factores de Corrección Factores de Visita:
Horario de visita: El horario de visita es una de las consideraciones básicas para la determinación de la capacidad de carga física; el número de grupos que pueden visitar un sitio depende primeramente del número de horas que el sitio está abierto al público. Aunque el horario de visita al Lago Tarapoto es de 24 horas porque no hay un impedimento de acceso, por lo general se considera solamente 11 horas disponibles debido a que por regulaciones portuarias a las embarcaciones no les está permitido navegar en horas de la noche, por lo tanto, el horario seria únicamente de (6:00am a 5:00pm). Tiempo de visita: El tiempo de visita es otra consideración básica para la determinación de la capacidad de carga física; se considera que el promedio de tiempo que un grupo necesita para lograr una visita completa y satisfactoria, incorpora el tiempo utilizado en la embarcación (trasporte de ida y regreso), tiempo en sitios especiales para la interpretación por el guía, la fotografía, avistamiento de la fauna y descanso si es necesario. Factores Físicos:
Superficie disponible - La superficie disponible es fundamental para el cálculo de la capacidad de carga, así como el horario. En el caso de sitios con sendero es el largo del sendero (no importa si es un circuito o un sendero de ida y vuelta); en sitios abiertos es todo el área, excluyendo las secciones que sean inaccesibles por rasgos o factores físicos (rocas, grietas, barrancos, etc.)
88 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 85-96
Calculo de la capacidad de carga turistica del lago Tarapoto – Puerto Nariño (Amazonas- Colombia)
y por limitantes impuestas por razones de seguridad o fragilidad. • Medidas: largo del sendero (m) o área abierta (m2)
Erosión - La susceptibilidad del sitio a la erosión, puede limitar la visita debido a la destrucción potencial del mismo, por la visitación. El Lago Tarapoto, al ser un cuerpo de agua, sufrirá la erosión en las orillas del canal o el lago. Por lo cual se diseño este factor, teniendo en cuenta lo propuesto en el trabajo de la capacidad de carga del rio Chagras, en el cual los autores toman en cuenta el tamaño del motor y el tamaño de la ola que produce. Proponiendo en su trabajo y realizando la medición de las olas producidas por motores de 25 y 40hp, los cuales producen una altura de 6 y 15cm respectivamente. Para el presente trabajo se realizó una regresión polinómica usando la ecuación de la línea de tendencia, en donde se puede predecir la altura hipotética de las olas dependiendo de la potencia del motor.
Factores Ambientales:
Precipitación - La precipitación puede ser un factor que afecte la visita fuertemente hasta el punto de cancelarla. Es un factor limitante; debido a que la precipitación combinada con fuertes vientos pueden ser un factor de inseguridad para las embarcaciones, además que la visión se limita y por lo tanto el disfrute del visitante. Medida: estimación del número de horas por día y el número de meses cuando la precipitación puede ser un limitante. • Ml = horas de precipitación limitante/año • Mt = horas disponibles/año (horario de visita x 365)
Brillo solar - El brillo solar del medio día afecta fuertemente al visitante, haciendo la visita complicada, aunque algunas embarcaciones están dispuestas con toldos. Se considera que existe un promedio de alrededor 5 horas diarias de brillo solar directo, por lo cual se tuvo en cuenta este factor. Medida: estimación del número de horas por día que el brillo solar puede ser un limitante.
Factores Sociales:
Distancia mínima entre embarcaciones (aplicable al sendero) – En este factor se tiene en cuenta la distancia entre embarcaciones que afecta a la seguridad de la embarcación y los ocupantes; mediante información del puesto de control de la Armada Nacional, quienes son los encargados de vigilar la seguridad de las embarcaciones, se estableció que la distancia mínima entre grupos debe ser 100 m. Espacio mínimo entre embarcaciones (aplicable en áreas abiertas) – Es el espacio que requiere cada embarcación que puede afectar la seguridad y satisfacción del visitante. En el caso de áreas abiertas se estableció que se debe mantener por lo menos 400 m entre grupos, (considerando que esta área es un lago para observar el paisaje, fauna y la flora); esto significa que cada grupo requiere aproximadamente 20.000m2, para no alterar la fauna que se encuentra cerca y puedan disfrutar los paisajes, además para que cada embarcación pueda maniobrar libremente sin riesgo de colisión y también por seguridad de los visitantes que por lo general les gusta bañarse en el lago, por lo que necesitan distancias bastante considerables para que no se afecte la seguridad del turista.
• Ml = horas de sol limitante/año • Mt = horas disponibles/año (horario de visita x 365) Factores Biológicos:
Perturbación de fauna - La visitación de ciertos sitios puede tener un impacto negativo sobre ciertas especies, especialmente durante períodos de apareamiento o anidación. Se consideran para esto las especies representativas o indicadoras, susceptibles de ser impactadas. En ciertos sitios, se indicó meses de susceptibilidad alta (apareamiento, anidación, eclosión, etc.). Medida: la especia afectada y el número de meses del impacto. • Ml = días limitantes/año • Mt = días/año
Perturbación de flora - La visitación de ciertos sitios puede tener un impacto negativo sobre ciertas especies de plantas que son fuente de alimentación de la fauna cuando el sendero cruza áreas vulnerables. Se considera para esto las secciones del sendero donde la navegación puede afectar a la vegetación y la fauna.
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 85-96 ¦ 89
Fernando Gutiérrez-Fernández - Sergio Andres Sierra Escribas
Medida: distancia del sendero (m) o área abierta (m2) donde existe posibilidad de impacto sobre la vegetación. • Ml = superficie del sendero o área con impacto
sobre la flora • Mt = superficie total del sendero o área Factores de Manejo:
Actividad de manejo de recursos – Es un factor muy difícil de determinar para el Lago Tarapoto, debido a que por lo general la actividad de transporte, es realizada de una forma casi informal, hay unos pocas personas que prestan el servicio que están organizados, ya que en general el que posea un bote puede llevar turistas al lago, además en Puerto Nariño y en Leticia hay una cantidad indefinida de embarcaciones que podrían prestar el servicio de transporte al lago; sin embargo al conversar con los trasportadores se definió que solo hay 7 embarcaciones con proporciones y condiciones adecuadas, es decir que posean: motor, toldos, salvavidas suficientes, remo y combustible, por lo cual este factor se limitaría a solo 7 embarcaciones disponibles para el turismo.
Resultados
Los factores físicos como el área y distancia que ocupa cada uno, se determinaron mediante el uso de Google Maps debido a la inexistencia de estos datos en el municipio (Ilustración 1 mapa general de Puerto Nariño y el Lago Tarapoto) Ilustración 1. Mapa General de Puerto Nariño y El Lago Tarapoto
Fuente: Google Maps, 2014.
• Lago Tarapoto 3’150.000m2. Aunque mediante
Capacidad de Carga Fisica (CCF) CCR =
Factores Físicos:
s NV * / día AG
Dónde: S = superficie disponible o distancia disponible AG = Espacio ocupado por una embarcación más el espacio entre embarcaciones NV/día = número de veces que el sitio puede ser visitado por el mismo grupo en un día
Factores de Visita: • El horario de visita del Lago Tarapoto es de 6am a
5pm, dando así once (11) horas de posibilidad de visitarlo. • Para recorrer el lago se determinó un tiempo de dos (2) horas debido a que por lo menos 1 hora demora el traslado en bote, y una (1) hora para realizar avistamiento y otras actividades.
diálogos con guías y trasportadores locales, se logró establecer que normalmente por cuestiones de tiempo y combustible no se realiza un recorrido por todo el Lago Tarapoto, utilizando el lago solo hasta la comunidad Tarapoto, por lo que el área turística se definió solo hasta dicha comunidad dando así 1’240.000m2 de zona turística en el lago Tarapoto. • Caño Tarapoto 3.040m. • Lago El Correo1.640m. • Rio Loretoyacu 2.210m.
Factores Sociales: Los factores sociales se incluyeron en la capacidad física debido a que son medidas de seguridad que deben tener las embarcaciones en el momento de navegar. • 100m como distancia mínima que debería estar las
embarcaciones en los senderos. • 20.000m2 como espacio mínimo que debería estar las
embarcaciones en áreas abiertas.
90 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 85-96
Calculo de la capacidad de carga turistica del lago Tarapoto – Puerto Nariño (Amazonas- Colombia)
Capacidad de Carga Física (CCF) Tabla 1. Cálculo de la capacidad de carga física del lago Tarapoto
Tabla 2.Relación del tamaño de la ola con el tamaño del motor
(Area (Sendero) (Sendero) (Sendero) abierta)
Lago tarapoto
Caño tarapoto
Lago el correo
Rio loretoyacu
Hp
Ola (cm)
0
0
3040M
1640M
2210M
25
6
40
15
S
1240000M
Ag
20000M2
120M
120M
120M
Nv/ día
5,5
5,5
5,5
5,5
Total
101 ⁄día
Botes
Ccf
2
normalmente van para allá son de menos de 15 Hp, se usó la altura de las olas que se producían con 25 y 40 Hp y se realizó una regresión polinómica.
341 ⁄día
Botes
139 ⁄día
Botes
75 ⁄día
Botes
Botes
657 ⁄día
Fuente: Autores – ecuación de CCF y variables ya determinadas
Al determinar la capacidad de carga física (CCF) del Lago Tarapoto y su sendero natural, se determinó que tiene la posibilidad de albergar 657 Botes por día. Capacidad de carga real (ccr)
La capacidad de carga turística se realizó calculando tres tipos de motores que entran al lago: 15, 25 y 40 hp, aunque lo permitido son motores denominados “peque peques” los cuales su potencia es de 15Hp o menor, sin embargo la falta de control efectivo, ocasiona que motores más grandes como el “rápido” (≥250hp) entren al lago, produciendo un gran impacto ambiental y social, por el ruido, la destrucción de flora y fauna que ocasionan.
Factores de Corrección Factores Físicos
El factor de restricción de riesgo de erosión se toma de la relación que hay entre el tamaño del motor y el tamaño de la ola que generan. Para su cómputo se empleó el trabajo que se realizó en la capacidad de carga del rio Chagres, el cual calculo factores de corrección para motores de 25 y 40 Hp, los cuales son de 24% y 60% respectivamente. Para el caso del Lago Tarapoto en donde los botes que
Fuente: (Alvarado & Palma, 2000)
Ilustración 2. Grafica de la relación del tamaño de la ola con el tamaño del motor y ecuación polinómica
20
y=0,009x2+0,015x+5E-14 R2=1 Serie 1
15 10 5 0
Polinómica (Serie1) 0
20
40
60
Fuente: Regresión polinomica a partir de Alvarado & Palma, 2000.
Con base en la gráfica y la ecuación polinómica obtenida se pudo calcular el tamaño de las olas que causan los motores menores de 15 Hp. Tabla 3. Tamaño Hipotético de las ola producidos por Motores menores de 15Hp
Hp
Ola (cm)
0
0
1
0,024
2
0,066
3
0,126
4
0,204
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 85-96 ¦ 91
Fernando Gutiérrez-Fernández - Sergio Andres Sierra Escribas
Hp
Ola (cm)
5
0,3
6
0,414
7
0,546
8
0,696
9
0,864
10
1,05
11
1,254
12
1,476
13
1,716
14
1,974
15
2,25
Fuente: Ecuación polinómica ilustración 2.
Basado en lo anterior, se calculó el factor de corrección de erosión utilizando la altura producida por el motor de 15Hp y la altura permitida que propone Alvarado y Palma, que es de 25cm, para así poder calcular el factor de corrección, como se muestra a continuación: Ecuación 5. Factor de corrección de erosión motor 15 Hp
FC( Ero 15) =
1,25 cm *100 = 9% 25 cm
Tabla 4. Factores de corrección para motores de 15, 25 y 40Hp
Hp
FC (Ero)
Motor de 15
9%
Motor de 25
24%
Motor de 40
60%
Fuente: Resultados del factor de corrección de erosión (Alvarado & Palma, 2000)
Factores Ambientales:
Los factores ambientales se toman igual para todos los sitos (Lago Tarapoto, Caño Tarapoto, Lago, El Correo y
Rio Loretoyacu) debido a que se ubican en el mismo ecosistema y los cuerpos de agua están conectados entre sí. “Por su posición geográfica el municipio de Puerto Nariño pertenece a la región de selva de bosque húmedo tropical de tipo amazónico. En la clasificación de Holdridge también se cataloga dentro de las zonas de vida como un bosque húmedo tropical” (Matiz, López, & Girón, 2011). “La temperatura atmosférica media mensual varía entre 23 y 28°C, con máximas de 37°C y mínimas de 16°C, la humedad relativa es muy alta con un promedio anual del 86%. La precipitación promedio anual es de 3.325,2 mm” [5]. Precipitación y nivel del agua
“Presenta una precipitación promedio anual multianual de 2.646,53 mm y un promedio mensual de 277,4 mm; siendo los meses de diciembre (291.02 mm) y enero (270.65 mm) los meses de mayor precipitación, y los meses más secos son los de Julio (185.33 mm) y Agosto (150.33 mm)” (Matiz, López, & Girón, 2011). De acuerdo a la información proporcionada por el programa de zonificación y uso turístico y la Fundación Natütama que realiza investigación en el municipio (Fundacion Natütama, 2013), se determinó usar para el factor de corrección de precipitación los meses de diciembre, enero, febrero y marzo, dando así cuatro meses. Ecuación 6. Factor de corrección de precipitación
( )
Fc pre =
4 meses *100 = 33,3% 12 meses
Para el factor de corrección por el nivel del agua e igualmente gracias a la información proporcionada por la Fundación Natütama la cual suministró los datos del nivel del rio de los años 2012, 2013 y 2014, se estableció que los meses en los cuales el rio se encuentra más bajo de 8 metros (nivel que se considera comienza a ser inseguro para las embarcaciones), son los meses de julio, agosto, septiembre y parte de octubre, determinando 3,5 meses como variable limitante.
92 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 85-96
Calculo de la capacidad de carga turistica del lago Tarapoto – Puerto Nariño (Amazonas- Colombia)
Ecuación 7. Factores de corrección de nivel del agua
(
)
Fc Nivel =
3,5 meses *100 = 29% 12 meses
Brillo Solar
Para el cálculo del brillo solar se tomaron los datos de Borja 1997, García 2005 citado en Duque et al, 2007 y tomados de Matiz, López, & Girón, 2011,en donde se establece que existen solo 1700 horas de luz directa al año (5h diarias aproximadamente), (Matiz, López, & Girón, 2011). Ecuación 8. Factores de corrección del Brillo Solar
( )
Fc bri =
1700 horas * 53% 3650 horas
Factores Biológicos: Para los factores de corrección biológicos se escogieron 4 especies, que son las que se encuentran mayormente afectadas por la perturbación del turismo, que son; el delfín rosado (Inia geoffrensis), el delfín gris (Sotalia fluviatilis), el pirarucú (Arapaima gigas) y el manatí (Trichechus inunguis)), y se escogieron las épocas más críticas para éstas especies. Para las épocas se tuvo en cuenta el ciclo hidrológico del rio Amazonas y sus vertientes: • Aguas subiendo: diciembre a febrero • Aguas altas: marzo a mayo • Aguas bajando: junio a agosto • Aguas bajas: septiembre a noviembre
Las épocas críticas para estas especies se determinaron según el trabajo de “Caminos para la conservación: monitoreo y manejo de la fauna acuática con la comunidad” realizado por la Fundación Natütama de Puerto Nariño Amazonas. Teniendo en cuenta lo anterior se establecieron las épocas críticas para las especies seleccionadas. • Delfín rosado y delfín gris: la época más crítica es
aguas bajas
• El pirarucú: la época más crítica es para aguas
subiendo • El manatí: las épocas más críticas son: aguas
subiendo, aguas bajando y aguas bajas Dado lo anterior, se puede determinar que estas tres épocas Aguas Subiendo, Aguas Bajando y Aguas Bajas son las épocas más críticas para estas 4 especies e incluso para otras especies como son las tortugas, dando así 9 meses como factor limitante. Ecuación 9. Factores de corrección de la perturbación de la fauna
( )
Fc bio =
9 meses *100 = 75% 12 meses
Para el impacto en la flora se determinó que es en el área perimetral del lago donde normalmente se ubican las principales zonas de alimentación de estas especies, ya que es donde crecen las especies de flora de las cuales se alimentan, y que la navegación de embarcaciones ocasiona que las especies abandonen estos sitios y que las orillas se vean erosionadas. Para este factor es imposible determinar la cantidad exacta de estas zonas de alimentación, sin embargó se determinó que la zona del área perimetral del lago (donde se acaba el espejo de agua y comienza el ecosistema terrestre), es donde los botes no deberían pasar mientras sus motores estén funcionando, ésta área se calculó en 100 metros de la orilla. Además cabe aclarar que este factor es relativo debido a que la orilla del lago es muy dinámica debido a los niveles del agua, sin embargo se realizó una aproximación utilizando la herramienta google maps. • El perímetro de la parte del lago con mayor
afluencia de embarcaciones es de aproximadamente 600.000m2. Ecuación 10. Factores de corrección para la flora
(
)
Fc flora =
600000 m2 *100 = 48% 1240000 m2
Por último se aplica la cuarta ecuación planteada, la cual se realiza para cada tamaño de motor (ver tabla 4), debido a que cada uno tiene un factor de corrección diferente.
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 85-96 ¦ 93
Fernando Gutiérrez-Fernández - Sergio Andres Sierra Escribas
Ecuación 11. Capacidad de Carga Real Para Motores de 15Hp
CCR = 657
Botes
/ día
(100 − 29 ) * (
(100 − 9 ) * (100 − 25) * (100 − 47 ) * *
100 100 − 75
100 100 − 48
100
100
100
)*(
) = 22
100
Botes
/ Día
Ecuación 12. Capacidad de Carga Real Para Motores de 25Hp
CCR = 657
Botes
/ día *
(100 − 29 ) * ( 100
(100 − 24 ) * (100 − 25) * (100 − 47 ) *
100 100 − 75
100 100 − 48
100
100
)*(
) = 18
100
Botes
/ Día
Ecuación 13. Capacidad de Carga Real Para Motores de 40Hp
CCR = 657
Botes
/ día
(100 − 29 ) * ( 100
(100 − 60 ) * (100 − 25) * (100 − 47 ) * *
100 100 − 75
100 100 − 48
100
100
)*(
) = 10
100
Botes
/ Día
Como resultado del uso de los factores de corrección, se obtuvo que la capacidad de carga real es de 22 Botes por día para botes con motores menores de 15 Hp, 18 Botes por día para botes con motores hasta 25 Hp y de 10 botes por día para aquellos con motores hasta 40 Hp. Capacidad de carga efectiva (CCE)
Para realizar el cálculo de esta capacidad de carga, se emplea el número de embarcaciones adecuadas existentes, siendo estas solo 7 embarcaciones tipo “Peque-Peque” motores menores de 15 Hp, que serían las embarcaciones adecuadas para el turismo, por lo que se limitaría la CCE únicamente a 7 Botes/día. De lo anterior, se desprende una estrategia de manejo que el municipio podría implementar, y es que podría promover el uso de este tipo de embarcación (pequepeques) en otros prestadores de servicios turísticos, hasta alcanzar el número máximo de botes calculados en la capacidad de carga real (22 Botes por día para botes con motores menores de 15 Hp), lo que permitiría mejorar en un 68% la cantidad en embarcaciones adecuadas para la visita al lago.
Conclusiones La determinación de la capacidad de carga para el Lago Tarapoto, provee al municipio de Puerto Nariño una herramienta de manejo y a la Gobernación del departamento del Amazonas, una base con la cual tomar decisiones concernientes al buen uso del recurso turístico. El buen manejo de la visita del lago es de alta importancia, para asegurar la protección de los recursos de este cuerpo de agua, que se ve impactado negativamente por la erosión de las orillas, la perturbación de la fauna y la alteración de la vegetación con la que se alimentan algunas especies de fauna que son de alto valor turístico y de conservación, lo cual puede ocasionar efectos drásticos a largo plazo y el deterioro del lugar como atractivo turístico. Debido a que el municipio no lleva un control de visitas al Lago Tarapoto, es muy difícil determinar si el manejo que se le ha dado durante los últimos años ha llevado a sobrecargar las visitas del Lago ocasionando una sobreutilización. Además como no se lleva un control desde el municipio, tampoco se realiza el de las embarcaciones que llegan desde Leticia, que son uno de los mayores problemas que tiene la visita al Lago, debido a que al venir de Leticia llegan en embarcaciones con motores de mayor potencia que oscilan entre los 45 Hp hasta las 400 Hp. dependiendo del tamaño del grupo; y éstas navegan a velocidades altas y pueden producir olas muy altas que perturban la fauna, la flora, la orilla e incluso a las población aledaña a la riveras del cuerpo de agua, debido a que estas navegan en canoas o botes pequeños tipo “Pequepeques” que podrían ser volteadas fácilmente,. Todas las embarcaciones deberían ser monitoreadas y reguladas para que no superen la velocidad recomendada y restringir el acceso en embarcaciones con motores de gran potencia.
Referencias [1] Hui, C. (2006) Carrying capacity, population equilibrium, and envrionment's maximal load. Ecological Modelling, 192, 317-320. [2] Alvarado, R., & Palma, J. A. (2000). Cálculo de la Capacidad de Carga Turística del Río Chagres.
94 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 85-96
Calculo de la capacidad de carga turistica del lago Tarapoto – Puerto Nariño (Amazonas- Colombia)
Panamá: Plan de Manejo APSL – Capacidad de Carga CEPSA. [3] Cifuentes, M. (1992). Determinación de capacidad de carga turística en áreas protegidas (No. 194). Bib. Orton IICA/CATIE. [4] Amador, E., Cayot, L., Cifuentes, M., Cruz, E., & Cruz, F. (1996). Determinación de la capacidad
de carga turística en los sitios de visita del parque nacional Galápagos. Puerto Ayora: Instituto Ecuatoriano Forestal y de Áreas Naturales y Vida Silvestre. [5] Matiz, D. M., López, R. C., & Girón, Y. P. (2011). Programa de Zonificación de uso turístico del municipio de Puerto Nariño (Amazonia Colombiana). Leticia: Universidad Nacional de Colombia Sede Amazonia.
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 85-96 ¦ 95
Fernando Gutiérrez-Fernández - Sergio Andres Sierra Escribas
El Autor Fernando Gutiérrez Fernández Ecológo dela Pontificia Universidad Javeriana, Especialista en Gestión Urbana y Desarrollo Urbano y Desarrollo Territorial, Especialista en Gestión Ambiental, Espcialista en Desarrollo, Sostenible y Ecodiseño, Doctor en Desarrollo, Sostenible y Ecodiseño de la Universidad Politecnica de Valencia, España. Director del Grupo de Investigación Agua, Salud y Ambiente y miembro del grupo de investigación en producción limpia Choc Izone de la Facultad de Ingeniería de la Universidad El Bosque.
96 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 85-96
Propuesta de fortalecimiento del modelo de reposición de inventarios y programación de rutas de entrega, para la mejora del nivel de servicio del centro de distribución a los puntos de venta de una empresa comercializadora en Bogotá Proposal to strengthen the model of inventory replenishment and programing delivery routes, to improve the level of service distribution center to the points of sales of a marketing company in Bogotá
Martha Ruth Mendoza Torres, Luisa Fernanda Guerra Quintero, Erick Giovanni Sanchez Garcia.
Resumen
Abstract
l propósito de este artículo es presentar los resultados de la investigación realizada en un único centro de distribución CEDI de una empresa comercializadora de artículos farmacéuticos, medicinales, cosméticos y de tocador los cuales distribuye a sus puntos de venta ubicados en la ciudad de Bogotá. A través del análisis de la información obtenida, se encontró que el modelo de reposición de inventarios y programación de rutas de entrega utilizado por el CEDI, presentaba oportunidades de mejora por cuanto había un desfase entre las cantidades de reposición de artículos que calculaba el modelo y las cantidades realmente demandadas en los puntos de venta, y la programación de envíos, que comprendía la frecuencia semanal y combinación de puntos de venta a ser cubiertos por las rutas de entrega, no coincidía con los tiempos en que los
E
hese are the research results obtain by observation and data analysis in a single company centre of distribution CEDI which sale pharmaceutical, medicinal, cosmetic and toiletries items, and it distributes them to its sale points located in Bogotá. Through the analysis of the information obtained, found that the replenishment of inventories and delivery routes programming model used by the CEDI presented opportunities for improvement as a gap between the amounts of replenishment of items that estimated the model and the amounts actually had claims in the points of sale. Otherwise, scheduling shipments, which included weekly frequency and combination of points of sale to be covered by routes of delivery, did not coincide with the times in which the points required to be refueled, resulting in depleted in these refe-
T
Recibido / Received: Octubre 07 de 2014 Aprobado / Aproved: Mayo 12 de 2015 Tipo de artículo / Type of paper: Investigación científica y tecnológica terminada. Afiliación Institucional de los autores / Institutional Affiliation of authors: Universidad El Bosque, Grupo de Investigación Gintecpro. Autor para comunicaciones / Author communications: Martha Ruth Mendoza Torres, mendozamartha@unbosque.edu.co Los autores declaran que no tienen conflicto de interés.
Martha Ruth Mendoza Torres, Luisa Fernanda Guerra Quintero, Erick Giovanni Sanchez Garcia.
puntos requerían ser reabastecidos, dando lugar a referencias agotadas en estos. Por lo anterior, se plantea una propuesta de fortalecimiento del modelo, que abarque la inclusión de parámetros y formulación, que incluyan la variación combinada de demanda de cada familia de artículos, con punto de venta y época del año, los tiempos de entrega de los proveedores del CEDI, y una propuesta de mejora de la programación de frecuencias y cobertura de rutas de distribución que establezca la combinación óptima de puntos de entrega a ser cubiertos por cada ruta, de acuerdo con criterios de volumen de demanda por familia de artículos, en cada punto de venta y época del año, propuestas que tienen como propósito mejorar el nivel de servicio y la oportunidad en la reposición de inventarios para cada punto, desde el centro de distribución.
rences. Therefore, there is a proposal for strengthening of the model, which encompasses the inclusion of parameters and formulation, involving combined variation of demand for each family of products, point of sale and the time of year, the times of the suppliers of the CEDI, and a proposal for improvement of frequency programming and coverage of distribution routes that set the optimal combination of delivery points to be covered by each route, according to criteria of combination of volume of demand by family of articles, at each point of sale and the time of year, proposals which are aimed at improving the level of service and the opportunity in the replenishment of inventories for each point of sale, from the distribution center.. Keywords: Information system, inventories, demand, lead time, delivery routes, level of service
Palabras Clave: modelo de reposición de inventarios, variabilidad de demanda, lead time, rutas de entrega, nivel de servicio.
Introduction EL centro de distribución analizado abastece un promedio de 20.000 artículos diferentes a 14 puntos de venta localizados en la ciudad de Bogotá. Para esto cuenta con una plataforma de información a través del cual se realiza la captura, almacenamiento, procesamiento y distribución de dicha información necesaria para la toma de decisiones [1] por parte de la dirección del centro, en cuanto cantidades a reabastecer por referencia para cada punto de venta y programación de las rutas de entrega de mercancía. Esta plataforma tiene un nodo de captura de información en cada punto, el POS (Point of sale) registra las ventas en tiempo real y transmite la información del movimiento de los inventarios al sistema ERP (Enterprise Resources Planning), el cual compara el saldo de inventario disponible por referencia en cada punto con el punto re-orden previamente definido en el sistema, y cuando estos son iguales o el saldo es menor que este punto, procede a emitir un pedido sugerido de reabastecimiento de la referencia en el punto [2]. Como parte de esta investigación se observó por una parte, exceso de inventario de referencias en las tiendas
en determinadas épocas o déficit en otras, e indagando más a fondo se encontró que la programación de la plataforma no tiene en consideración ni la variabilidad de la demanda en el tiempo, ni el tiempo real de entrega de los proveedores de artículos, aún cuando esos son aspectos necesarios para la determinación de los niveles de inventarios de seguridad y el cálculo de cantidades a reabastecer. Al no tomar en consideración dicha variabilidad, la programación de las rutas de entrega de los artículos, no responde a la demanda en cada punto, dando como resultado demoras en el reabastecimiento de algunos de los mismos, disminuyendo así la oportunidad del reabastecimiento a los puntos, es decir el nivel de servicio del centro de distribución. De acuerdo con lo expuesto, el propósito de este artículo es presentar la propuesta producto del trabajo de investigación realizado para el rediseño del modelo de reposición de inventarios con inventario de seguridad y la reprogramación de rutas óptima para la entrega de mercancía a los puntos de venta. A continuación se presenta el marco teórico sobre el cual se basó el estudio y
98 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 97-106
Propuesta de fortalecimiento del modelo de reposición de inventarios y programación de rutas de entrega, para la mejora del nivel de servicio del centro de distribución a los puntos de venta de una empresa comercializadora en Bogotá
análisis de la problemática, para enseguida pasar a mostrar la metodología utilizada, continuando con la presentación de los hallazgos de investigación y finalizar con el modelo de reposición de inventario propuesto, la programación de rutas y el análisis beneficio costo de lo propuesto.
Marco teorico Centro de distribución Un centro de distribución es “un espacio planificado para ubicar, almacenar y manipular mercancías y materiales” [3, p.100], donde las unidades de empaque recibidas de los proveedores se almacenan temporalmente en tanto se preparan para ser despachadas a los clientes que las solicitan. Para el alistamiento de esos despachos, se agrupan las unidades para conformar unidades de despacho de mayor cantidad y volumen, o se desagrupan en unidades más pequeñas, para así enviar las cantidades y tipos de empaques que requieren los clientes. En consecuencia, los procesos para el manejo de ese flujo de unidades son: recepción, almacenamiento, preparación de pedidos y despacho. [3, p.100] La recepción es el proceso de recibo de mercancías enviadas por los proveedores al centro de distribución; el almacenamiento, es la ubicación y custodia de estas mercancías en el espacio disponible para estos fines, dentro de las instalaciones del centro de distribución [4, p.221-226]; la preparación de pedidos incluye el alistamiento de los pedidos y el empaque de los mismos [10, p.44] y el cross docking consiste en coordinar el flujo de mercancías que llega al centro de distribución, con el flujo de despachos de las mismas a los clientes y su transferencia a los vehículos que hacen las entregas [6]; finalmente el despacho organiza los pedidos en el área de salida para ser enviados a los clientes, considerando tipos de mercancías y embalajes para transporte [4, p.241].
ticas y controles que vigilan los niveles de los mismos, determinan cuanto mantener, cual es el momento para reabastecerlos y el tamaño de los pedidos a colocar a proveedores [2, p.547]. Según la dinámica de la demanda del mercado y los tiempos de entrega de los proveedores, se tienen cuatro modelos básicos para el reabastecimiento de los inventarios, que consideran dos dimensiones: el periodo de tiempo transcurrido en el cual se coloca un nuevo pedido a proveedor y el tamaño de ese pedido. Estos modelos de reaprovisionamiento son: en un periodo de tiempo fijo y con cantidad de pedido fija; en un periodo de tiempo fijo y con cantidad de pedido variable; en un periodo de tiempo variable y con cantidad de pedido fija; y en un periodo de tiempo variable y con cantidad de pedido variable [11, p.67]. Para esta investigación se seleccionó el modelo de reabastecimiento de inventarios con cantidad de pedido fija y periodo de tiempo variable, incluyendo un inventario de seguridad para cubrir la variabilidad del tiempo de entrega de los proveedores, por ser el más se ajusta al comportamiento de la demanda la cual presenta variaciones a lo largo del año dependiendo del mes, la referencia y el punto del venta , por lo cual el reabastecimiento se activa dependiendo del comportamiento de la misma, para nivelar el flujo de inventarios del centro de distribución estudiado. [2, p.559-562] Por lo tanto este modelo se basa en determinar el punto de re-orden (R) y el tamaño del pedido (Q) de cada referencia en cada punto de venta, teniendo en cuenta el inventario de seguridad (z L) y el tiempo de entrega del pedido o lead time (L) del proveedor, con la siguiente formulación: R = d L + zσ L
(1)
Donde:
Modelo de inventarios de cantidad de pedida fija con inventario de seguridad El inventario hace referencia a las mercancías existentes en un momento dado en el centro de distribución o almacén [2, p.547], y el sistema de inventarios a las polí-
R = Punto de re-orden d = Demanda diaria promedio
L = Tiempo de entrega en días z= Numero de desviaciones estándar para el nivel de servicio específico. (Tabla distribución normal)
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 97-106 ¦ 99
Martha Ruth Mendoza Torres, Luisa Fernanda Guerra Quintero, Erick Giovanni Sanchez Garcia.
σL = Desviación estándar de las unidades promedio vendidas durante el tiempo de re-orden L del proveedor. 2
σ L = L *( σ1 + σ 22... + σn2 ) Q=QMAX - zσ L
(2) (3)
Pronósticos de la demanda El comportamiento de la demanda futura de mercancías dependerá tanto de las características de éstas, como de las condiciones económicas, socio-culturales, políticas y la competencia presentes en el mercado [12, p.25]. Los pronósticos permiten predecir el comportamiento futuro de la demanda, y entre los distintos métodos para su cálculo se encuentra la descomposición de una serie de tiempo temporal conformada por los datos históricos de unidades vendidas de cada referencia, con la cual se identifican los componentes de la demanda, calculando factores de ventas estacionales, para que el pronóstico de demanda se ajuste a cada periodo del año según este presente picos o valles, factores que se calculan de la siguiente manera: [2, p.488-492] Factor estacional = ( Ventas pasadas) / ( Ventas promediopara cada temporada) (4) Pronostico estacional = Ventas promedio pronosticadas para cada temporada × Factor estacional (5) Pero dado que las órdenes de reabastecimiento de los inventarios de las diferentes referencias son activadas cuando el nivel de los mismos llega al punto de re-orden, lo cual ocurre en diferentes intervalos de tiempo según sea la variabilidad de la demanda [2, p.554] para cada época del año, se toma el pronóstico de demanda como base para inicializar el modelo y determinar los puntos de re-orden por referencia y el tamaño económico del lote de pedido [2, p.559], siendo esta una restricción de primer orden del mismo, por cuanto es la demanda real la que activará el modelo, cuando los inventarios en los diferentes puntos de venta llegan al nivel de re-orden.
Planeación de Inventarios ABC El principio de Pareto el cual establece que el 20% de los eventos explican el 80% de un fenómeno, por lo que para los inventarios se ha concluido que el menor número de
referencias poseen el mayor porcentaje de pedidos y que el mayor número de referencias tiene un escaso volumen de pedidos [10, p.41]. En consecuencia la clasificación ABC divide el inventario en tres grupos: el grupo A que representa la mayor inversión en dinero o la mayor rotación en términos de unidades vendidas en un periodo de tiempo; el grupo B con una inversión o rotación intermedia; y el grupo C con una baja inversión o rotación [2, p.569].
Red de distribución a puntos de venta El transporte es el proceso operativo de la logística que desplaza y posiciona geográficamente el inventario de mercancías, y que se puede realizar mediante medios propios o contratados con operadores logísticos [7, p.167]. Por otra parte una red de distribución es la red de transporte de mercancías, que conecta el centro de distribución mediante arcos con los puntos de venta, los cuales son representados por nodos. [8] Para efectos de este análisis, el diseño de rutas para los vehículos se realizó con base en el algoritmo del problema del agente viajero, que consiste en determinar el viaje cerrado más corto para visitar “n” ciudades, partiendo de un nodo inicial que en este caso sería el CEDI, único centro de distribución que atiende la demanda de los puntos de venta, para regresar a este mismo. Y como se deben visitar todos los nodos de la red, es decir los puntos de venta, con este método el criterio aplicado fue conectar todos los puntos de venta de la red para garantizar la entrega de las referencias requeridas dentro de la ruta establecida y definir estas rutas para minimizar la distancia recorrida [9] por los camiones del CEDI.
Nivel de servicio El nivel de servicio es un indicador de calidad, que establece en qué proporción las cantidades de referencias enviadas por el CEDI a los puntos de venta, corresponden a las cantidades emitidas por el sistema cada vez que este es activado por la demanda que lleva los niveles de inventario a los puntos de re-orden [10]. Nivel de servicio = (Cantidad enviada) / (Cantidad pedida) [6]
100 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 97-106
Propuesta de fortalecimiento del modelo de reposición de inventarios y programación de rutas de entrega, para la mejora del nivel de servicio del centro de distribución a los puntos de venta de una empresa comercializadora en Bogotá
Metodología
Fig.1. Modelo del CEDI de reposición de inventario.
El objetivo de esta investigación fue diseñar una propuesta de fortalecimiento del modelo de reposición de inventarios y programación de rutas de entrega, para la mejora del nivel de servicio del centro de distribución a los puntos de venta de una empresa comercializadora en Bogotá, mediante el diagnóstico del comportamiento de la demanda de cada punto de venta, y el análisis y rediseño del modelo de reposición de inventarios, de tal forma que responda a la variabilidad de la demanda en cada punto y apoye la reprogramación de rutas de entrega, en pro de mejorar el nivel de servicio del centro de distribución a dichos puntos. Para esto, se analizó el comportamiento de la demanda de cada punto en términos de cantidades solicitadas al centro de distribución por referencia y por grupos de artículos según la época del año, y las ventas en unidades de los mismos, así como el nivel de servicio del centro de distribución a estos. Los hallazgos del diagnóstico evidenciaron que los cálculos del sistema de generación de pedidos de reposición a puntos de venta de las diferentes referencias, no consideraba la variabilidad de la demanda ni el lead time del centro de distribución, y que para determinar el tamaño de estos pedidos, hacia la diferencia entre la cantidad de pedido fija Q y la cantidad del punto de re-orden, en vez de tomar como pedido la cantidad de pedido fija Q, razón por la cual el sistema continuaba generando pedidos diarios a medida que se vendían las unidades en los puntos de venta, y al enviar el pedido original, su cantidad no era suficiente para cubrir la demanda, pues siempre el inventario iba a estar por debajo del punto de re-orden tal como se aprecia en la figura 1. Por lo expuesto se rediseñó el modelo de reposición de inventarios teniendo como base el modelo de cantidad de pedido fija con inventario de seguridad [2, p. 559] y factores de estacionalidad [2, p.488], para considerar la variabilidad de la demanda e incluir para el cálculo del tiempo de reabastecimiento del CEDI a los puntos de ventas, el lead time o tiempo de reposición de cada proveedor por categoría, sea nacional o de importación y de acuerdo, ajustando los parámetros y cálculos del modelo.
Q max R
QP=Q maxR QE= QP
0 Tiempo reabastecimiento CEDI a punto de venta
QP=cantidad pedida
t
QE= cantidad enviada
En cuanto a la programación de rutas, primero se reclasificaron los puntos de venta de acuerdo con su volumen de ventas derivado de la variabilidad de la demanda, para definir la frecuencia de visitas semanal y las rutas de transporte entre el centro de distribución y cada tienda aplicando el problema del agente viajero [9] para determinar el recorrido óptimo para cada día de la semana, minimizando así las distancias recorridas, que era el objetivo buscado y adicional a este a pesar de no ser el propósito de esta investigación, se redujeron los costos de rodamiento de los vehículos del CEDI.
Resultados Los resultados de este trabajo se dividieron en dos partes: primera el modelo de reposición de inventarios y segunda la programación de rutas de entrega, lo que se hizo con el fin de mejorar el nivel de servicio del centro de distribución a los puntos de venta.
Modelo de reposición de inventarios Se planteó un método mejorado de generación del pedido sugerido para reposición de inventario en punto de venta, mediante el modelo de inventario de cantidad pedida fija con inventario de seguridad, donde el tamaño del pedido es QMAX, tal como se aprecia en la figura 2, en vez de la diferencia entre QMAX y R, que es el tamaño actual del pedido de reposición. Con este cambio se eliminó la generación de múltiples pedidos pequeños y se consideraron la variabilidad de la demanda acorde con factores de estacionalidad a lo largo de los meses del año y los tiempos de entrega de cada proveedor.
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 97-106 ¦ 101
Martha Ruth Mendoza Torres, Luisa Fernanda Guerra Quintero, Erick Giovanni Sanchez Garcia.
La metodología que explica cómo funciona el modelo, consta de los siguientes pasos: - Recalcular el punto de re-orden con la siguiente ecuación: R = d ijhk Lx + zσ Lx
de cada mes. Para tener en cuenta la estacionalidad de la demanda durante los meses del año, la demanda promedio diaria se multiplica por el factor de estacionalidad correspondiente para cada punto de venta i y mes k, así:
(7)
(
d ijhk= d jh+ d jh× FE ik
Donde: R = Punto de re-orden.
)
(10)
dijhk= demanda promedio diaria de la referencia j y de la
dijhk= Demanda diaria promedio del punto de venta i, de
la referencia j, en el mes k × FEik
categoría h FEik = Factor de estacionalidad para el punto de venta i, del mes k
i = Punto de venta i
- Recalcular la cantidad máxima, así:
jh= Referencia j, de la categoría h
QMAX ijhk = d ijhk× n
h = categoría h, que puede ser categoría A, B o C
(11)
Las referencias tipo A son las que tienen un promedio de venta diaria alto, las tipo B un promedio intermedio y las tipo C un promedio bajo, dentro de la composición diaria de unidades de venta de las referencias.
Donde:
k = Mes k que varía de enero a diciembre.
n = Número de días de inventario que se desean tener de cada referencia
Lx = Tiempo de entrega del proveedor x
QMAXijhk= Cantidad máxima a tener en el punto de venta i, de la referencia j y la categoría h, en el mes k
- Recalcular la cantidad a pedir en el punto de venta i, de la referencia j y la categoría h, en el mes k.
x = proveedor x, z σL x = Inventario de seguridad z = Numero de desviaciones estándar para el nivel de servicio esperado. Para un nivel de servicio del 95%, z = 1.64; 98%, z = 2.1; y 99%, z = 2.35. σL= Desviación estándar de las unidades vendidas durante L. 2
σ Lx = Lx *( σijhk )
(12)
- Recalcular la cantidad a pedir en el punto de venta i, de la referencia j y la categoría h, en el mes k. Con el modelo planteado el comportamiento del inventario quedaría como se observar en la figura 2. Figura 2. Modelo propuesto de reposición de inventario.
(8)
σijhk= Desviación estándar de la demanda del punto de venta i, de la referencia j y categoría h, en el mes k. σijhk = σ jh + (σ jh x FE ik )
QPijhk = QMAX ijhk – zσ Lx
(9)
Para el cálculo de la demanda diaria promedio del punto de venta i, de la referencia j y categoría h, en el mes k (dijhk), se tuvieron en cuenta los datos de las ventas por referencia
Q max R
QP=Q maxzσL QE= QP
zσ L 0 Tiempo reabastecimiento CEDI a punto de venta
QP=cantidad pedida
102 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 97-106
QE= cantidad enviada
t
Propuesta de fortalecimiento del modelo de reposición de inventarios y programación de rutas de entrega, para la mejora del nivel de servicio del centro de distribución a los puntos de venta de una empresa comercializadora en Bogotá
De esta manera se eliminan los múltiples pedidos pequeños, se mejora la cantidad a pedir y se cuenta con un inventario de seguridad, teniendo en cuenta la variabilidad de la demanda mensual para cada punto de venta y el lead time para cada proveedor.
venta ya que la frecuencia de visita propuesta está dada de acuerdo con la participación en ventas de cada punto, a su vez relacionadas con la cantidad pedida al centro de distribución. Figura 3. Agrupación puntos de venta. Figura adaptada de Google. maps por los autores.
Programación de rutas Además de la mejora anterior al modelo de reposición de inventarios, se replanteó la clasificación de los puntos por volumen de ventas, para suplir las necesidades de abastecimiento de cada uno con una adecuada frecuencia de visita, que tenga en cuenta la variación de la demanda entre estos. Una vez hecho el análisis de los volúmenes de ventas a lo largo del último año y la periodicidad mostrada de emisión de pedidos de reabastecimiento de inventarios, se pudo establecer que la frecuencia de visita para los puntos de venta de acuerdo con los mismos es: Para los puntos de venta tipo A de gran volumen, frecuencia diaria, para los tipo B de medio volumen, tres veces a la semana y para los tipo C de bajo volumen, dos veces a la semana. Se procedió entonces a agrupar los puntos de venta teniendo en cuenta además los horarios de recibo de mercancías y la ubicación geográfica, obteniendo la agrupación geográfica que se muestra en la figura 3, y se determinaron los días de reabastecimiento para cada tipo de puntos de venta a lo largo de la semana. Teniendo los puntos que se desean visitar cada día de la semana, se procedió a utilizar el problema del agente viajero, el cual permitió determinar el orden o ruta que deberá seguir cada camión para hacer el recorrido por cada día de la semana obteniendo para cada uno la ruta óptima, con la menor distancia en kilómetros de recorrido y en consecuencia el menor costo de rodamiento. N = Grupo de nodos A = Conjunto de arcos D= Distancia total por recorrido = ∑dij = distancia del nodo i al nodo j
Por último se definieron los indicadores de gestión para hacer el monitoreo, seguimiento y control de los inventarios bajo el modelo propuesto, el comportamiento de la demanda de los puntos de venta, el nivel de servicio y la efectividad de las rutas de transporte, siendo los siguientes: • Nivel de servicio
Objetivo: Controlar el nivel de servicio del centro de distribución a los puntos de venta. = (Cantidad enviada por grupo de productos y por punto de venta)/ (Cantidad pedida por grupo de productos y por punto de venta) ×100 (14) • Tiempo de entrega (lead time)
Objetivo: Controlar el tiempo que transcurre desde que el punto de venta realiza el pedido y el centro de distribución lo abastece = (Días de entrega ofrecidos por tipo de proveedor y punto de venta) / (Días promedio de entrega por proveedor y punto de venta) × 100 (15) • Nivel de inventario.
13
La programación de rutas propuesta tuvo en cuenta entonces la variación de la demanda en los puntos de
Objetivo: Analizar la desviación entre el nivel de inventario existente con relación al esperado. = (Inventario real del punto de venta) / (Inventario esperado del punto de venta) × 100 (16)
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 97-106 ¦ 103
Martha Ruth Mendoza Torres, Luisa Fernanda Guerra Quintero, Erick Giovanni Sanchez Garcia.
• Relación entre la cantidad pedida y la cantidad
vendida Objetivo: Controlar la relación entre la cantidad pedida y la cantidad vendida por los puntos de venta. = (Cantidad pedida por punto de venta) / (Cantidad vendida por punto de venta) × 100 (17) Se sugirieron además los siguientes indicadores de gestión para controlar la efectividad de las rutas. • Eficiencia de las rutas
Objetivo: Controlar la desviación entre los recursos planificados y los utilizados. Formula: = (Kilómetros recorridos por camión) / (Kilómetros estimados para cada camión) × 100 (18) • Eficacia de las rutas
Objetivo: Controlar el cumplimiento del cubrimiento de las rutas a los puntos de venta. = (Puntos de venta visitados) / (Puntos de venta programados) (19) Así el propósito de estos indicadores es ser de utilidad para que el CEDI resurta efectivamente los inventarios de los puntos de ventas en las cantidades y en el momento que se requiera, para que estos respondan adecuadamente a la demanda del mercado.
Discusión Para el mejoramiento del nivel de servicio del centro de distribución a los puntos de venta, se propuso un modelo de reabastecimiento de inventario, que tuvo en cuenta los tiempos de entrega de los proveedores, la clasificación de las referencias en A, B y C de acuerdo con su rotación de inventario en los puntos de venta y la variación de la demanda, la cual activa la generación de pedidos de re-abastecimiento de los inventarios en los diferentes puntos de venta, a lo largo de todo el año. Este modelo en consecuencia proporcionó datos del punto de re-orden, la cantidad máxima a tener en cada punto de venta, así como la cantidad a pedir y el inventario de seguridad, el cual cubre la variación de la demanda a lo largo del año e incluye el nivel de servicio esperado, para el cual se propone el 95% de intervalo de confianza el cual es directamente proporcional a las unidades a mantener en cada punto de venta.
Por otra parte, para fortalecer el proceso de entrega de las diferentes referencias a los puntos, se generó un procedimiento de programación de rutas obtenido aplicando el algoritmo del problema del agente viajero, para cumplir con las frecuencias semanales de atención y la cobertura a todos los puntos de venta, al tiempo que contribuye a la reducción de las distancias recorridas por los camiones, lo que a su vez genera un beneficio adicional que es la reducción de costos de rodamiento de los vehículos de entrega de mercancías del centro de distribución. Y para hacer el monitoreo, seguimiento y control del adecuado funcionamiento de las dos propuestas en su momento de ejecución, se establecieron cuales deben ser los indicadores de gestión que permitan medir, controlar y mejorar continuamente los procesos de reposición de inventarios y programación de rutas de entrega, para que el centro de distribución brinde el mejor servicio a los puntos de venta.
Conclusión Con las propuestas presentadas las cuales buscaron regular el flujo de reposición de los inventarios en puntos de venta, a través de considerar la variación de la demanda a lo largo del año y el tiempo de entrega de los proveedores, se espera obtener una reducción del volumen de inventarios en los mismos, producto de una mejor rotación, lo cual se traducirá a su vez en una mejora de la utilidad de la organización. Por otra parte, al ajustar el modelo de reposición de inventarios para la generación de pedidos en correspondencia con la cantidad fija de pedido y el punto de re-orden, se garantiza el debido reaprovisionamiento de los puntos de venta, lo cual reduce el riesgo de desabastecimiento en los mismos y las ventas pérdidas que se derivarían del mismo, al ser activado este modelo por el comportamiento de la demanda. En cuanto la programación de rutas propuesta, al regular esta las frecuencias de visita a los puntos de venta acorde con los volúmenes de demanda de los mismos y disminuir las distancias recorridas, contribuye a la reducción de tiempos de transporte lo que redunda en una mejora del nivel de servicio del centro de distribución a los puntos de venta y teniendo como beneficio adicional,
104 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 97-106
Propuesta de fortalecimiento del modelo de reposición de inventarios y programación de rutas de entrega, para la mejora del nivel de servicio del centro de distribución a los puntos de venta de una empresa comercializadora en Bogotá
aunque no era el propósito de esta investigación, una reducción de costos de rodamiento.
[4] O. Carranza. Logística, mejores prácticas en Latinoamérica. México: Thomson, 2006.
Por último, queda abierta la posibilidad de articular en una investigación posterior la adquisición de un módulo compatible con la plataforma actual del sistema de información que priorice la programación de las rutas de entrega para atención de los puntos de venta, de acuerdo con la demanda diaria de estos y se sugiere el uso de aplicaciones telefónicas de navegación satelital para seleccionar la ruta optima de acuerdo a la hora del día, ya que estos captan la densidad del tráfico en tiempo real.
[5] M. Mauleon. Sistemas de almacenaje y picking. España: Ediciones Díaz de Santos, 2003. [6] J. O’Neill (2 de 2010). QFinance: The Ultimate Resource. [En línea]. Available: http://site.ebrary.com/ lib/bibliobosque/Doc?id=10413478&ppg=2207. [Último acceso: 28 04 2014]. [7] D. Bowersox, D. Closs, B. Cooper. Administración y logística en la cadena de suministros. México, D.F: Mc Graw-Hill, 2007.
Referencias
[8] M. Estrada Romeu. Análisis de estrategias eficientes en la logística de distribución de paquetería. Barcelona: Albertis, 2008.
[1] K. C., Laudon, Laudon, J. P. Sistemas de información gerencial. México: Pearson, 2008.
[9] H. A. Taha. Investigación de operaciones. México: Pearson Educación, 2004.
[2] R. B. Chase, F. R. Jacobs, N. J. Aquilano. Administración de operaciones, producción y cadena de suministros. México: McGraw Hill, 2009.
[10] R. López Fernández. Logística comercial. España: Thompson, 2004.
[3] L. A. Mora García. Gestión logística en centros de distribución, bodegas y almacenes. Bogotá: ECOE Ediciones, 2011.
[11] E. Arbonés. La empresa eficiente. Bogotá: AlfaOmega, 1999. [12] S.H. Huang. Supply Chain Management for Engineers. Taylor & Francis Group, 2013.
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 97-106 ¦ 105
Martha Ruth Mendoza Torres, Luisa Fernanda Guerra Quintero, Erick Giovanni Sanchez Garcia.
Los Autores Martha Ruth Mendoza Torres Docente investigador, Programa Ingeniería Industrial de la Universidad El Bosque. Docente investigador Programa Ingeniería Industrial de la Universidad Autónoma de Colombia. Ingeniero Industrial y Magíster en Ingeniería Industrial de la Universidad de los Andes. Especialista en Docencia Universitaria de la Universidad Militar Nueva Granada. mendozamartha@unbosque.edu.co, Carrera 7B bis No 132-11, Bogotá, Colombia
Luisa Fernanda Guerra Quintero Ingeniera Industrial, Universidad El Bosque. lguerra@unbosque.edu.co
Erick Giovanni Sanchez Garcia Ingeniero Industrial, Universidad El Bosque. esanchezg@unbosque.edu.co
106 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 97-106
Eficiencia técnica de la producción de panela The technical efficiency of Non Centrifugal Sugar production
María Eugenia Guerrero Useda, Juan Diego Escobar Guzmán
Resumen
Abstract
l interés por el desarrollo de investigación aplicada en torno a la eficiencia técnica de las unidades agroindustriales utilizadas para la transformación de caña de azúcar en panela - más conocida como piloncillo en México y raspadura en Brasil, Cuba y Panamá-, ha incrementado, incluso en países en los que éste no es un producto de la canasta familiar. La panela o azúcar no centrifugado, como se le conoce técnicamente, es un producto promisorio dentro de las tendencias de consumo de alimentos menos procesados y más saludables. Sin embargo, además de los rezagos en los factores tecnológicos de producción que comprometen la eficiencia y la rentabilidad del proceso, la transabilidad de la panela enfrenta retos relacionados con la estandarización del proceso productivo y de las características del producto final. En este artículo se describen alternativas para mejorar el desempeño ambiental y energético de los trapiches paneleros.
E
his paper provides an analysis of the technical efficiency of Non Centrifugal Sugar (NCS) production in Colombia. The NCS is a promising product in consumer trends of processed and less healthy foods. However, in addition to the lags in technological production factors that compromise the efficiency and profitability of the process, the tradability of NCS facing challenges related to the standardization of the production process and the characteristics of the final product. This article describes alternatives to improve environmental and energy performance of sugarcane mills.
T
Keywords: Non-centrifugal sugar (NCS), jaggery, technical efficiency, Bagasse furnace.
Palabras clave: Azúcar no centrifugada, panela, proceso de producción, eficiencia energética, sostenibilidad ambiental.
Recibido / Received: Noviembre 23 de 2014 Aprobado / Aproved: Febrero 25 de 2015 Tipo de artículo / Type of paper: Investigación Científica y Tecnológica terminada. Afiliación Institucional de los autores / Institutional Affiliation of authors: Universidad El Bosque, Grupo de investigación Agua, Salud y Ambiente. Autor para comunicaciones / Author communications: María Eugenia Guerrero Useda, mguerrerou@unbosque.edu.co Los autores declaran que no tienen conflicto de interés.
María Eugenia Guerrero Useda, Juan Diego Escobar Guzmán
Introduction Por su tamaño, con cerca de veinte mil unidades de producción y cuatrocientos mil empleos directos, la cadena productiva de la panela es la segunda agroindustria rural de Colombia, después de la cadena del café. Y aunque Colombia es líder mundial por consumo per cápita con 38,6 kilos [1] y el segundo productor mundial, después de India que anualmente transforma en panela casi 108 millones de toneladas de caña de azúcar [2], las pequeñas unidades de producción panelera se caracterizan por su bajo nivel de mecanización y la ineficiencia técnica de la producción, situación que impone retos para la sostenibilidad y la competitividad de esta cadena. Dentro de la cadena productiva de la panela se identifican cinco eslabones: proveedores, cultivadores, procesadores, comercializadores y clientes. El tercer eslabón de la cadena, el de los procesadores de la caña panelera, está integrada mayoritariamente por los dueños de pequeñas unidades agroindustriales para la transformación de la caña de azúcar, denominadas trapiches en Colombia. Este eslabón también está integrado por trapiches cooperativos, organizados en empresas asociativas de trabajo, y algunas empresas maquiladoras, del mismo modo que ocurre en India [2]. La Superintendencia de Industria y Comercio con referencia en estudio de mercado 2010-2012, informó que la producción de panela es un proceso verticalmente integrado, caracterizado por la prevalencia de los sistemas tradicionales de producción con muy baja tecnificación [3]. Y si bien, la producción nacional de panela se destina mayoritariamente al consumo interno, para el 2013 las exportaciones de panela alcanzaron las tres mil toneladas siendo Estados Unidos, España y Canadá los principales importadores de esta producción. Al mismo tiempo, el Estado Colombiano junto con Fedepanela, promovió la ampliación de las exportaciones hacia nuevos mercados, trazando las metas de exportación para el 2016 en cuatro mil quinientas toneladas métricas, para lo cual en tratados de libre comercio con países y grupos tales como Estados Unidos, Canadá, Suiza y la Unión Europea, se incluyeron medidas para garantizar la entrada de panela colombiana con cero aranceles. Es de señalar, que el 50% de la producción nacional de panela se concentra en los
departamentos de Boyacá, Cundinamarca y Santander y en ellos, entre el 47% y el 53% de los costos totales del proceso se atribuyen al procesamiento de la caña de azúcar [1]. En [3], [4] y [5], entre otros estudios, se reportó el bajo grado de tecnificación de la producción de panela, factor que se ve agravado con la ineficiencia de procesos unitarios claves como lo son: la extracción de los jugos de la caña, la generación térmica y las pérdidas de calor. La ineficiencia de los factores tecnológicos de la producción, en adición a malas prácticas de manejo y aprovechamiento de residuos, se traducen en pérdidas energéticas, desaprovechamiento de los recursos naturales e impactos nocivos sobre el aire y las fuentes de agua; circunstancias que además de hacer más frágil el tercer eslabón de la cadena productiva de la panela, incrementan los riesgos operacionales, ambientales y de mercado. Para aportar a la comprensión y a la implementación de acciones que permitan superar esta problemática se desarrolló el estudio que se presenta en este artículo, el cual se organizó por fases, primero una revisión bibliográfica; segundo, el análisis del problema y finalmente la identificación de alternativas viables y accesibles a los pequeños productores de panela.
Antecedentes El objetivo del estudio presentado en este artículo se apoyó en los planteamientos expuestos por Anwar S.I., quien analizó el valor calorífico neto del bagazo utilizado como combustible en hornillas paneleras [6]. En el mencionado estudio, se encontró que además del contenido de fibra, sacarosa y humedad del bagazo, hay factores operativos que determinan la cantidad total de calor generada por el bagazo, lo cual llevó a recomendar ajustes al diseño del trapiche e incluso al diseño de mecanismos para el secado de bagazo, utilizando el calor residual del horno. Al mismo tiempo, Cortez y Gómez [7] tras establecer la eficiencia y la irreversibilidad del proceso de combustión de bagazo, determinaron que hay oportunidades para mejorar el rendimiento exergético de las hornillas paneleras.
108 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 107-116
Eficiencia técnica de la producción de panela
La lectura juiciosa de los trabajos de Anwar [6] y de Cortez & Gómez [7], y la expectativa nacional por incrementar su participación en el mercado internacional de la panela, alienta a que desde la academia se propongan iniciativas dirigidas a optimizar el proceso productivo de la panela con acciones básicas que van desde mejorar la distribución de los componentes del trapiche, como por ejemplo el almacén de bagazo y la hornilla; hasta mejoras tecnológicas importantes como la instalación de máquinas extractoras de última generación, la optimización de los hornos de lecho fijo y el reúso de los bagazos y cenizas en otros procesos productivos. En los últimos años el Estado Colombiano financió un número importante de proyectos de investigación y desarrollo dirigidos a modelar matemáticamente los procesos energético y exergético de la producción de panela y a evaluar alternativas de mejora en procesos unitarios claves, como la extracción de los jugos de la caña panelera (molienda) y la evaporación y concentración (punteo). Como se puede observar en la figura 1,
los procesos unitarios del procesamiento de la caña de azúcar ya sea para obtención de panela o para la obtención de azúcar sin refinar, en sus primeras fases son los mismos: 1. Disposición de la caña de azúcar en la zona de
molinos. 2. Extracción
de los jugos utilizando molinos
(molienda). 3. Decantación y clarificación de los jugos. 4. Evaporación y concentración para obtención de las
mieles (jarabe). 5. Cristalización.
De ahí, que técnicamente, la panela se denomine azúcar no centrifugada (ANC) y como tal, sea un producto transable en algunos mercados, aunque para Colombia el indicador de transabilidad de la panela sea muy bajo. Así, para el periodo 1991-2000 este indicador fue de -0,29% [8].
Figura 1. Diagrama de flujo del proceso de transformación de caña en panela y en azúcar.
Caña recolectada
Modeldora de Caña de azúcar
Bagazo Usado como combustible
Extracción de jugos
Filtración de jugos Evaporación de 3 a 4 horas Pasta semisólida formada
Mezcla de jugos con Cal (pH-7)
Jugo clarificado
Pasa a través de varios evaporadores (para obtener jarabe) Concentración de vacío (para obtener un jarabe sobresaturado) Enfriamiento del jarabe Centrifugado
Adición de carbonato de sodio (como aglutinante para hacer bolas de panela Alimentación de batea
Obtención de panela
Deposición de cristales de azúcar en la parte inferior
La parte superior viscosa es melaza
Refinación Azúcar de mesa
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 107-116 ¦ 109
María Eugenia Guerrero Useda, Juan Diego Escobar Guzmán
El Observatorio Agrocadenas Colombia, en su estudio del 2005, ratificó la vigencia de este concepto cuando señaló que la panela colombiana seguía siendo un producto no transable [10]. Ahora bien, por más que se han abierto nuevos mercados internacionales para este producto, el dictamen sobre la no transabilidad de la panela producida en Colombia sigue trascendiendo en informes más recientes, al respecto véase por ejemplo el informe titulado Agenda Prospectiva de Investigación y Desarrollo Tecnológico para la cadena panelera, estudio que fue auspiciado por el ministerio de la rama y publicado en 2010 [11]. Para los fines de soportar el argumento anterior, se hace referencia a acciones desplegadas por Fedepanela y Comerpanela. Esta última, es la comercializadora del gremio panelero que tiene como objetivo principal la búsqueda de nuevos mercados nacionales e internacionales para este producto. Recientemente, Comerpanela anunció nuevas exportaciones hacia Sudan del Sur, Nigeria, Kenia y Guinea Ecuatorial [12], destinos que complementan las exportaciones colombianas de panela hacia Estados Unidos, España, Canadá y Australia, países que para el 2008 seguían siendo los principales destinos de las más de dos mil toneladas métricas de panela colombiana exportadas durante ese año [13]. Más aún, el informe 2012 de Panela Monitor indicó que entre 2007 y 2011 la exportación mundial de azúcar no centrifugado fue del orden de 137000 toneladas por año [14]. Estas referencias, hacen evidente que urge el diseño y desarrollo de estudios de prospectiva que con soporte en datos cuantitativos, permitan estimar indicadores sobre los cuales sea posible generar diagnósticos más confiables sobre la transabilidad del azúcar no centrifugado, las tendencias y oportunidades de este mercado. Uno de los aspectos del mercado internacional de la panela, que debe abordarse con urgencia es el de la trazabilidad interna, atributo conectado a las características de composición y manipulación del producto, las operaciones de producción, las máquinas, técnicas y demás factores de la producción. Al respecto es oportuno señalar que varios de los países productores de panela han definido requisitos sanitarios, estándares y manuales de buenas prácticas de producción. En Colombia, mediante Resolución No. 779 de 2006 del Ministerio de Protección Social se estableció el reglamento técnico sobre los requisitos sanitarios que se deben cumplir
en la producción y comercialización de la panela para consumo humano. En la citada resolución fueron definidos los requisitos físico-químicos de la panela que se listan en la Tabla 1, además de condiciones sanitarias para los trapiches y las centrales de acopio de mieles vírgenes. Tabla 1. Requisitos físico químicos para la panela producida y comercializada en Colombia según la Resolución No. 779 de 2006.
Requisito
Azúcares reductores, expresados en glucosa
% Mínimo % Máximo
5,74
Azúcares no reductores expresados en sacarosa
90,0
Proteínas, (N x 6.25)
0,2
-
Cenizas
1,0
-
-
5,0
Humedad
Además de los parámetros básicos de composición listados en la Tabla 1, en la Resolución No. 779/2006 se estableció en 0,2 mg/kg la cantidad máxima admisible de Plomo y en 0,1 mg/kg la cantidad máxima de Arsénico, mientras se advierte que la panela no debe contener colorantes ni bióxido de azufre (SO2). Dentro de los requisitos sanitarios que debe cumplir la panela producida y comercializada en Colombia está la prohibición del uso de sustancias químicas tóxicas con propiedades blanqueadoras y colorantes. En la Resolución No. 779 de 2006 se prohibió además la producción de panela con azúcar, mieles procedentes de ingenios azucareros, mieles de otros trapiches paneleros, jarabe de maíz, otros endulzantes y panelas devueltas que tengan incidencia sobre la inocuidad y calidad de la panela. Es oportuno anotar, que la Organización Mundial de Aduanas (OMA) al definir un estándar básico para el azúcar de caña obtenido sin centrifugación optó por el grado de polarización, que en estado seco debe oscilar entre 69º o más, pero menos de 93º. Otra característica del producto definida por la OMA es que éste debe contener únicamente micro cristales naturales xenomórficos, de forma irregular, invisibles a la vista, cubiertos por residuos de melazas y otros constituyentes de la caña de azúcar.
110 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 107-116
Eficiencia técnica de la producción de panela
Se resalta, de otra parte, el hecho de que la norma colombiana no mencionó los grados de polarización de la panela, pero si reclamó el cumplimiento de condiciones básicas del proceso de producción, entre ellos el que la distribución de planta debe tener un flujo secuencial del proceso de elaboración con el propósito de prevenir la contaminación cruzada, que los trapiches deben contar con los equipos, recipientes y utensilios que garanticen las buenas condiciones sanitarias en la elaboración de la panela incluyendo los molinos. Señaló la norma en cita, que las paredes de la sala de proceso deben estar limpias y en buen estado, sus pisos deben ser lavables, de fácil limpieza y desinfección. Además, éstos no deben ser porosos, ni absorbentes y estar libres de grietas y perforaciones. Como se sabe, las condiciones de la mayoría de los trapiches colombianos para el 2006 distaban diametralmente de las señaladas en la norma. En las imágenes 1 y 2 se pueden observar las condiciones en la entrada de las hornillas, de las pailas, paredes y pisos de un trapiche tradicional antes de iniciar procesos de reconversión tecnológica. Imagen 1. Exterior de hornilla panelera alimentada con bagazo de caña. Trapiche tradicional del Municipio de Villeta – Cundinamarca.
Factores tecnológicos de la producción de panela El uso de procesos mecánicos para la extracción de jugos de la caña de azúcar es una práctica milenaria originaria de India y el sur de Asia. En el continente americano el uso de molinos para la extracción del jugo de la caña de azúcar se remonta al siglo XVI [16] con el establecimiento de las primeras minas de cobre en Santiago de Cuba [17] lo que facilitó la fabricación local de molinos para extraer el jugo de caña de azúcar. Desde entonces, se trabaja en la optimización de los molinos buscando maximizar la extracción de sacarosa de la caña de azúcar y minimizando el consumo de energía y los costos de mantenimiento. En cuanto a la capacidad extractiva de los molinos, debe señalarse que hoy se considera aceptable lograr entre el 50% y 70% de extracción de jugos en la primera molida (Tabla 2). La optimización de esta operación se logra mediante el tándem de molinos cañeros [18], aunque persisten problemas relacionados con el desgaste y la falla de los materiales en los ejes de los molinos debido al rozamiento entre piezas y a la presión hidráulica [19], además de la corrosión que pueden causar los jugos de la caña de azúcar sobre los materiales [20]. En la figura 2 se presenta el esquema de distribución de las fuerzas de un molino de caña de azúcar de cuatro mazas denominadas así: cuarta, superior, cañera y bagacera. Las mazas soportan las cargas y esfuerzos desde y hacia las mazas del molino. Figura 2. Esquema de distribución de fuerzas en un molino de caña de azúcar de cuatro mazas. Entrada de caña
Imagen 2. Interior de trapiche tradicional antes de su reconversión tecnológica. En la imagen trapiche ubicado en Sandoná - Departamento de Nariño, 2013 [15]. Salida de caña Maza bagacera
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 107-116 ¦ 111
María Eugenia Guerrero Useda, Juan Diego Escobar Guzmán
Cabe señalar que la oferta tecnológica de molinos de caña para la industria azucarera es más amplia en Australia, Brasil e India. En este último país al proceso unitario de extracción de jugos de caña panelera se logró integrar el tándem de hasta tres molinos, logrando el 75% de extracción de jugos. En Colombia, el tándem por sus costos no se ha incorporado al proceso de producción de panela; aquí, grupos de investigación de la Universidad del Valle y de la Universidad Nacional de Colombia, así como centros de I+D independientes (tales como CIMPA y CIDEA) desarrollan investigación aplicada en torno a los molinos y hornillas paneleras. Últimamente, dominan los proyectos adelantados en la modalidad de trabajos de grado en universidades de Bogotá, Boyacá y Santander, además de múltiples estudios apoyados por Fedepanela, Corpoica y Colciencias, dirigidos al análisis de la cadena productiva de la panela, la eficiencia de procesos unitarios [22], [23] y la diversificación de la oferta panelera con nuevos productos y modelos de negocios alrededor de la panela granulada y bebidas a base de panela. Tabla 2. Oferta tecnológica de molinos de caña de azúcar (trapiches paneleros) en el mercado local.
Capacidad [kg caña /h]
Extracción %
Potencia HP
Panelero R8S
1500
55-70
13
Panelero R12ACR
1800
55-70
15
Panelero R15ACR
2500
n.r.
Molino
55-70
Con todo, los procesos unitarios críticos en la producción de panela siguen siendo los de evaporación, concentración, punteo y batido, debido a la obsolescencia tecnológica de las plantas en cuanto al diseño, mantenimiento y operación [22]. La reconversión tecnológica de unidades agroindustriales procesadoras de caña panelera para lograr un proceso continuo, eficiente y limpio fue promovida por la FAO, desde el 2004, como estrategia de diversificación de ingresos en las áreas rurales de América Latina [24], no obstante pocos procesadores han accedido a los recursos necesarios para tal reconversión. En Colombia
con recursos del Gobierno de Finlandia se logró mejorar la eficiencia energética de hornillas paneleras en cuatro trapiches ubicados en el Departamento de Cundinamarca, lo que convirtió a estos trapiches en proyectos piloto que desde el 2012 intentan replicarse en Cauca, Huila y por supuesto, en más trapiches de Cundinamarca.
Eficiencia térmica de las hornillas paneleras Para la evaporación de los jugos extraídos de la caña se requiere energía y en los trapiches paneleros tradicionales ésta es suministrada en forma de calor obtenido por combustión de partículas de biomasa (bagazo, leña y llantas de desecho) en lecho fijo. Los hornos utilizados para este propósito, denominados hornillas paneleras, se construyen de manera empírica y en el contexto local los más eficientes resultan ser los que tienen cámaras de combustión tipo Ward-CIMPA [25], [26] (Tabla 3). Estas últimas, fueron diseñadas por el Centro de Investigación para el Mejoramiento de la Industria Panelera (CIMPA) con recursos del Gobierno holandés y el apoyo del ICA. Tabla 3. Cámaras de combustión más utilizadas en producción de panela en Colombia.
Temperatura de combustión °C
% CO liberado
Tradicional
650-850
6-10
Tradicional mejorado
850-950
4-5
Tipo Ward – CIMPA
1200
1
Cámara
En el marco de la cooperación internacional entre Colombia y Holanda el CIMPA mejoró el diseño de las calderas de cocción del jugo de caña y aseguró que el bagazo generado en la molienda pudiese integrarse al proceso de combustión sin que estuviera completamente seco. Esta innovación llamada cámara Ward se compone de un conjunto de calderas que bajan de nivel a medida que se va purificando el jugo y una chimenea de similar altura. La cámara diseñada por el CIMPA fue optimizada con variaciones en la entrada de la cámara de combustión y en la chimenea; la versión mejorada se conoce
112 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 107-116
Eficiencia técnica de la producción de panela
como cámara Ward-CIMPA, ésta alcanza una temperatura de combustión de 1200 grados centígrados y es más amigable con el medio ambiente al integrar totalmente el uso del bagazo y liberar apenas un 1% de monóxido de carbono.
Análisis del problema Figura 3. Esquema de hornilla panelera con cámara de combustión tipo Ward-CIMPA, ducto de gases y chimenea. Pala Gases de combustión Entradas aire secundario Puerta de alimentación de bagazo Puerta de limpieza de la parrilla Entrada de aire primario
Garganta Rampa de secado Parrilla
Cenicero
Antes de continuar es preciso anotar que la producción de panela mantiene su carácter de empresa familiar, el número de grandes unidades de producción es bajo. En Colombia para el año 2005, las grandes paneleras apenas alcanzaban el 5% y para éstas y las medianas, son más favorables las condiciones para acceder a recursos para la reconversión tecnológica de sus hornillas y pailas. De lo anterior se sustrae que en la mayoría de las unidades de producción de panela, se presentan los siguientes eventos no deseables: • Emisiones atmosféricas como resultado del uso de
motores Diésel en los molinos de caña. • Agotamiento de recursos naturales, principalmente
madera, para alimentar las hornillas paneleras.
• Contaminación de fuentes de agua con el verti-
miento de cachaza y lodo de caña. • Contaminación del aire con gases de combustión y cenizas. A los eventos de riesgo ambiental señalados previamente, deben sumarse otros eventos de riesgo operacional asociados a la falta de integración de los procesos de producción y a la obsolescencia tecnológica; tales eventos son precursores de peligros para la salud y seguridad de los operadores de los molinos, hornos y pailas. En este punto es válido recordar que durante la molienda los operarios están expuestos a largas jornadas de trabajo en ambientes ruidosos [25] y de altas temperaturas. Pero los eventos adversos que enfrentan los procesadores de caña panelera no se limitan a los ya señalados. Debe tenerse en cuenta, que la falta de automatización y control en procesos y operaciones genera una inadecuada dosificación de insumos, como el bagazo – suministrado a la cámara de combustión- y las sustancias clarificantes– sobre los jugos-. La falta de automatización y de control dificulta la trazabilidad interna de la panela. Como si fuera poco, la pobre integración de los procesos unitarios propicia pérdidas energéticas, estimadas en pérdida de calor por transferencia de calor a las paredes de la cámara de combustión, la no captura de calor residual al interior del ducto de gases y pérdida de temperatura de los gases expulsados por la chimenea. Se estimó que la pérdida de calor alcanza el 41%. Adicionalmente, tal como se registra en la Tabla 4, el proceso aplicado para obtener panela genera residuos que no se están recuperando, ni aprovechando: agua, cenizas, gases de combustión. Por el contrario, estos residuos contaminan el ambiente. Tabla 4. Entradas y salidas del proceso tradicional de transformación de caña de azúcar en panela
Entrada
Caña de azúcar Jugo de caña Clarificante (Balso) Calor
Proceso unitario
Salida
Extracción de jugos
Jugo de caña Bagazo
Clarificación
Jugo (pH 5,5) Cachaza negra Cachaza blanca
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 107-116 ¦ 113
María Eugenia Guerrero Useda, Juan Diego Escobar Guzmán
Entrada
Proceso unitario
Salida
Jugo (pH 5,5) Óxido de calcio Calor
Encalado
Jugo (pH 6,4)
Jugo (pH 6,4) Calor
Evaporación
Mieles
Batido
Panela
Mieles
Todo lo señalado aporta información para calificar el proceso tradicional de obtención de panela, como un proceso poco eficiente desde el punto de vista energético y ambiental. Con esto se configura un problema que para ser abordado puede ordenarse por factores: tecnológicos, de los recursos naturales y del trabajo; todos igualmente críticos por las repercusiones sobre la calidad de vida de las familias rurales que tradicionalmente se han dedicado a transformar la caña de azúcar en panela. Se listan ahora algunas alternativas de baja complejidad que permitirían avanzar en la solución de la situación problema relacionada con los factores tecnológicos: • Mejorar la distribución de la planta. • Diseñar sistemas para la dosificación del bagazo. • Diseñar sistemas automáticos de almacenamiento y
suministro de bagazo. • Diseñar sistemas para optimizar la combustión. • Integrar materiales que faciliten la recuperación del calor residual. • Diseñar sistemas de control de velocidad para los gases que la chimenea. • Implementar una gestión integral de los residuos del proceso (Lodo de bagazo, ceniza, gases de combustión). • Automatizar el suministro de recursos y materiales al proceso de clarificación, encalado y evaporación. • Automatizar el proceso de batido.
Conclusiones El proceso de producción de panela establecido en varios países de Latinoamérica desde el siglo XVI, mantiene su carácter artesanal, con mínima integración tecnológica,
control y automatización. Al tratarse de una cadena agroindustrial que genera trabajo y sustento a miles de familias rurales conviene diversificar la producción, lo que obliga a acelerar la reconversión tecnológica y la trazabilidad interna de la panela. Los molinos, cámaras de combustión, pailas y palas usados en diferentes operaciones unitarias del proceso panelero ofrecen grandes oportunidades de mejora a nivel de diseño, operación y mantenimiento, constituyéndose este proceso productivo en un campo fértil para el diseño y desarrollo de proyectos de investigación, desarrollo e innovación. Dentro de los aspectos críticos del proceso predominan la pérdida de calor que bordea el 41%, la falta de automatización en operaciones unitarias, el alto riesgo operacional y ambiental. El acceso a recursos para la reconversión tecnológica de las hornillas pasa por el análisis económico y financiero de los esquemas de reconversión, los cuales son escasos o no se han divulgado en la prensa.
Referencias [1] Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural. República de Colombia, «Sector Panelero Colombiano,» Bogotá, 2006. [2] A. Nath, D. Dutta, P. Kumar y J. Singh, «Review on Recent Advances in Value Addition of Jaggery based Products,» Journal of Food Processing & Technology, vol. 6, nº 4, p. 4, marzo 2015. [3] Superintendencia de Industria y Comercio, «Estudios de Mercado. Cadena productiva de la panela en Colombia 2010 -2012,» SIC, Bogotá, 2012. [4] Comité Nacional del Codex Alimentarius de Colombia, «Propuesta de norma internacional codex para la panela,» Bogotá, 2010. [5] Panela Monitor , «Estudio del mercado de la panela en Colombia y el mundo,» 2012. [6] S. Anwar, «Microwave oven method can effectively be used for determination of moisture,» Journal of Engineering Science and Technology, vol. 5, nº 4, pp. 472-478, diciembre 2010.
114 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 107-116
Eficiencia técnica de la producción de panela
[7] L. Cortez y E. O. Gómez, «A method for exergy analysis of sugarcane bagasse boilers,» Brazilian Journal of Chemical Engineering, vol. 15, nº 1, marzo 1998. [8] L. C. Pardo Rueda, «Plan de exportación y mercado de la panela granulada en el Reino Unido,» Universidad de la Sabana, Bogotá, 2005.
[19] J. A. Gómez, A. L. Gómez y J. J. Coronado, «Análisis del comportamiento a fatiga de un acero AISI 1045 en un ambiente de jugo de caña de azúcar. Scientia et Technica, 2005, vol. 1, no 27.,» Scientia et Technica, vol. 1, nº 27, 2005.
[9] Observatorio Agrocadenas Colombia, «Cadena agroindustrial de la panela en Colombia,» Bogotá, 2005.
[20] R. Llánes Mancilla, N. Carrillo Mojica, A. Criales Romero y C. Guerrero Useda, «Diseño y aplicación de un instrumento para determinar la obsolescencia tecnológica en industrias paneleras de Gualivá,» IIEC, vol. 3, nº 2, pp. 17-34, 2014.
[10] Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, «Agenda prospectiva de investigación y desarrollo tecnológico para la cadena productiva de la panela y su agroindustria en Colombia,» Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, 2010.
[21] M. C. García, «Hornillas Paneleras. Evaluaciíon de su impacto ambiental,» Corpoica, [En línea]. Available: http://www.panelamonitor.org/media/docrepo/ document/files/hornillas-paneleras-evaluacion-desu-impacto-ambiental.pdf.
[11] Fedepanela , «Fedepanela.org.co,» 11 septiembre 2015. [En línea]. Available: http://www. fedepanela.org.co/index.php/publicacion/ noticias/121-primer-contingente-de-panela-colombiana-con-destino-al-africa. [Último acceso: 3 octubre 2015].
[22] FAO, «Producción de panela como estrategia de diversificación en la generación de ingresos en áreas rurales de América Latina,» Roma, 2004.
[12] Proexport Colombia, «Panela, chancaca o raspadura,» Bogotá, 2009. [13] Panela Monitor, «Non centrifugal sugar: world production and trade,» 2012. [14] «Informativo del Guaico,» [En línea]. Available: http://infor mativodelguaico.blogspot.com. co/2014/04/radicaron-perfiles-de-proyectos-de. html. [Último acceso: 3 octubre 2015]. [15] A. R. Stevens-Acevedo, «The Machines That Milled the Sugar-Canes,» New Jersey, 2013. [16] E. S. LORA, F. P. Arrieta, R. C. Carpio y L. A. H. Nogueira, «Clean production: efficiency and environment,» International sugar journal, vol. 102, nº 1219, pp. 343-346, 2000. [17] J. E. Gonzales, «Method for producing sugar cane juice.». EU Patente US6245153 B1, 12 junio 2001. [18] J. S. R. MURILLO, S. A. R. PULECIO y J. J. C. MARÍN, «Análisis de la confiabilidad de los ejes de molino de caña de azúcar,» Revista Tecnura, vol. 8, nº 15, pp. 45-54, diciembre 2004.
[23] Z. Sánchez Castro, Sánchez y O. A. Mendiatea Menjura, «CASTRO, Zamir Sánchez; MENJURA, Oscar Andrés Mendieta. Ajuste de un modelo matemático para la combustión de bagazo de caña en una cámara Ward-Cimpa. 2014.,» 2014. [24] CORPOPICA, Guia tecnologica para el manejo integral del sistema productivo de la caña panelera, Bogotá, 2007. [25] M. L. Vargas Vásquez y L. R. Arenas amaya, «Diagnóstico de las condiciones de trabajo, en los trapiches del municipio de de Chitaraque (Boyacá),» El hombra y la máquina, vol. 41, pp. 45-55, abril 2013. [26] H. Hurtado Luque, «Química de la agroindustria de la panela,» 8 junio 2013. [En línea]. Available: http://vivelapanela.blogspot.com.co/2013/06/quees-la-panela_3639.html. [Último acceso: 2 octubre 2015]. [27] R. Kaplinsky, «FASTONLINE.ORG,» 1989. [En línea]. Available: http://www.fastonline.org/CD3WD_40/ HDLHTML/ENVMANL/ES/P32.GIF. [Último acceso: 2 octubre 2015]. [28] L. M. Estrada Marroquín, Análisis mecánico de las chumazaras y los molinos, 2013.
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 107-116 ¦ 115
María Eugenia Guerrero Useda, Juan Diego Escobar Guzmán
Los Autores María Eugenia Guerrero Useda Es PhD en Ciencias Físico Matemáticas, Master en Ciencias Físico Matemáticas y Física de Moldova State University. Investigadora adscrita al grupo Agua, Salud y Ambiente de la Universidad El Bosque y docente de los programas de Ingeniería Ambiental y de Bioingeniería de esta Universidad. Correo de contacto: mguerrerou@unbosque.edu.co
Juan Diego Escobar Guzmán Estudiante de la Facultad de Ingeniería de la Universidad El Bosque, coinvestigador de Investigación. jdescobar@unbosque.edu.co
116 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 107-116
Propiedades que definen los materiales resilientes en arquitectura Defining the materials properties resilient in architecture
Oscar Cortés Cely
Resumen
Abstract
n El artículo, a partir del estudio de las propiedades físicas, mecánicas, térmicas y ambientales de algunos materiales de construcción, propone un nuevo enfoque del concepto de resiliencia en el campo de la arquitectura. Se analizan una serie de variables que permiten establecer criterios de selección para los materiales bajo el concepto de resiliencia, haciendo énfasis en cuatro aspectos: i) estructuras y cerramientos más seguros, ligeros y sanos en términos de la salud de los ocupantes;
E
ii) fácil reconstrucción de estructuras luego de un evento catastrófico; iii) bajo impacto ambiental causado por la generación de materiales de construcción; y iv) eficiencia en cuanto al ahorro de recursos y energía. Se concluye que las variables empleadas para determinar las propiedades de un material resiliente abren un nuevo enfoque en la arquitectura del siglo XXI.
n The article proposes a new approach to the concept of resilience applied to architecture from the study of the physical, mechanical, thermal and environmental properties of some materials and the variables applied in the order stated in the article. The analysis of the variables for describing the selection criterion applied to architecture under the concept of resilience formulated for research in the following materials: i) structures and safer, lighter and healthier enclosures in terms of the health of the occupants; ii) easy rebuilding structures after a catastrophic event; iii) low environmental impact caused by the generation of materials; and iv) efficiency in terms of saving resources and energy. We conclude that the variables used to determine the properties of a resilient material open a new focus on the architecture of the XXI century.
I
Keywords: Materials, Resilience, Property, Environment, Efficiency..
Palabras clave: Materiales, Resiliencia, Propiedades, Ambiente, Eficiencia.
Recibido / Received: Febrero 16 de 2015 Aprobado / Aproved: Marzo 09 de 2015 Tipo de artículo / Type of paper: Artículo de investigación científica y tecnológica terminada. Afiliación Institucional de los autores / Institutional Affiliation of authors: Universidad Católica de Colombia sede Bogotá. Autor para comunicaciones / Author communications: Oscar Cortés-Cely, arqcortescely@gmail.com Los autores declaran que no tienen conflicto de interés.
Oscar Cortés Cely
Introduction La resiliencia, como concepto aplicado a la arquitectura, es relativamente nuevo. Sin embargo, algunas investigaciones adelantadas en Estados Unidos y Europa aportan, desde la mecánica de materiales, diversas aplicaciones del concepto de resiliencia en ese campo. Ejemplo de lo anterior son: el diseño de juntas estructurales para minimizar el riesgo por fenómenos naturales como vientos y tormentas en las edificaciones; la creación de estructuras ligeras para reducir el peso de las construcciones; o el empleo de materiales compuestos como materiales de acabado en espacios arquitectónicos, por su capacidad para mitigar el impacto de fenómenos físicos como el ruido y el calor, con el fin de incrementar el confort térmico y acústico de las edificaciones en las grandes ciudades. En los Estados Unidos el diseño de nuevos materiales y sistemas ‘resilientes’ se ha centrado en la creación de paneles y juntas que generen protección frente a fuertes impactos naturales y urbanos, de manera que la resiliencia de los materiales reduce los riesgos a los que se exponen las edificaciones. En Europa, los países que más han avanzado en la aplicación de la resiliencia en la arquitectura han sido Francia y Alemania; el primero en la creación de estructuras ligeras y juntas estructurales a partir de materiales compuestos de matriz orgánica (polímeros) y uniones mecánicas que posibiliten el libre movimiento de las estructuras de cerramiento. Alemania por su parte, ha profundizado en el diseño de materiales de origen natural y orgánico; fibras y polímeros que han permitido el diseño de paneles multifuncionales que se adaptan al clima, al igual que materiales para la construcción que se puedan reciclar o sean biodegradables.
La múltiple aplicación del término resiliencia Etimológicamente, el vocablo resiliencia proviene de prefijo re- y la palabra latina resilio, que significa saltar, rebotar [1]. De manera que la resiliencia alude a algo que vuelve ‘de un salto’ a su estado original [2]. Esta capacidad se aplica por igual en diversas y muy distintas disciplinas. En el campo de la mecánica se asigna el concepto de resiliencia a los resortes, por ejemplo, ya que tienen la
capacidad de recobrar su forma luego de estar sometidos a largos períodos de presión. En la ingeniería de vías se considera que los pavimentos, que deben soportar continuamente cargas y descargas del tráfico vehicular, sufren deformaciones permanentes, o plásticas, y deformaciones recuperables, es decir, resilientes [3]. En este campo de investigación se realizan estudios a nivel micromecánico para incrementar el Módulo de Resiliencia1 de los materiales granulares utilizados en los pavimentos destinados a carreteras y pistas de aterrizaje, con el fin de hacerlos más flexibles, y por ende, más durables [4]. En las ciencias sociales y la psicología el término resiliencia se refiere a la “Capacidad humana de asumir con flexibilidad situaciones límite y sobreponerse a ellas [5]. Y es un campo en el que es sobresaliente la literatura científica. Por su parte la ecología recurre al término resiliencia para describir la capacidad de un ecosistema para absorber las perturbaciones a las que es sometido, sea por incendios, terremotos, inundaciones, plagas entre otros factores disturbiantes, retornando en un tiempo variable a un estado próximo al que se encontraba antes del disturbio [6]. De igual manera el concepto de resiliencia ha permeado los campos del urbanismo y la planificación urbano territorial, constituyendo uno de los elementos clave del concepto de ecología urbana, al cual se han suscrito incontables investigadores de todo el mundo, que trabajan en pro de ciudades realmente sustentables [7]. Pero para que existan ciudades verdaderamente resilientes es necesario que las edificaciones, que las conforman, sean de una u otra manera igualmente resilientes. En esta línea de pensamiento se puede afirmar que, para que una edificación sea resiliente, requiere de materiales resilientes en su construcción. De esta manera abordamos el objetivo del artículo que es el de establecer las propiedades que definen un material resiliente en la arquitectura.
1. Concepto elaborado a partir de los aportes de Hveem y Carmany, 1948; Seed et al, 1955 y Seed et al, 1962, el cual se define como “la magnitud del esfuerzo desviador repetido en compresión triaxial dividido entre la deformación axial recuperable” (Garnica et al, 2001: 10).
118 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 117-126
Propiedades que definen los materiales resilientes en arquitectura
Concepto de resiliencia formulado para este artículo A partir de los avances tecnológicos, como la nanotecnología, y gracias al descubrimiento de nuevos materiales que otorgan propiedades de fuerza, resistencia y menor peso a las construcciones, aparecen las fibras, los plásticos, las resinas y los nanotubos de carbón; que combinados unos con otros se denominan nano compuestos [8]. Estos materiales pueden ser aplicados a la arquitectura. Ejemplo de ello es la arquitectura neumática, la cual se caracteriza por construirse con materiales inflables de gran resistencia, que no revisten riesgo para las personas que los ‘habitan’. Tanto los nuevos materiales, como los que por tradición se emplean en las construcciones arquitectónicas, pueden aportar a las edificaciones propiedades y características que se acoplan al concepto de resiliencia. Para identificar dichas características, desde la investigación se plantearon cinco variables que están estrechamente relacionadas con las cualidades de cualquier material, y que permiten evaluar las propiedades de los materiales que se emplean en la arquitectura, así como el grado de resiliencia que cada material puede aportar a las construcciones (Diagrama 1).
Dilatación conductividad
Propiedades físicas de los materiales resilientes
Propiedades
Ambientales
Eléctricas Aislantes Elasticidad
Densidad
Variables
Resiliencia de materiales
Términcas
Materiales Resilientes
Mecánicas
Resultados
A diferencia de la resistencia de materiales, que involucra la capacidad de un material para soportar esfuerzos de tracción, compresión, flexión, torsión y corte, la resiliencia de los materiales se relaciona con una propiedad fundamental de la materia: la elasticidad. Algunos materiales poseen alta resiliencia porque sus propiedades mecánicas les permiten grandes deformaciones, luego de las cuales, retornan a su estado original. En consecuencia con lo anterior, la metodología del artículo se basa en el análisis de una serie de propiedades que son determinantes para especificar las cualidades y atributos que deben tener los materiales resilientes. Las propiedades a estudiar son: físicas, mecánicas, eléctricas, térmicas y ambientales, y las variables seleccionadas están vinculadas al objetivo trazado en la investigación.
Diagrama 1. Propiedades de los materiales resilientes [9].
Físicas
estructural, aluminio, concreto, ladrillo, madera, mortero y vidrio. En segundo lugar se realizó un análisis de las propiedades físicas, mecánicas, térmicas, eléctricas y ambientales de dichos materiales, bajo el enfoque del concepto de resiliencia, lo cual determinó la selección de las siguientes variables: densidad, elasticidad, aislamiento, dilatación, conductividad térmica, materiales no tóxicos, reciclables, reutilizables y biodegradables. En tercer lugar se realizaron los análisis de cada material bajo los enfoques establecidos. Por último, se redactaron las conclusiones.
No tóxicos Reciclables Reutilizables Biodegradables
Metodología Inicialmente se seleccionaron siete materiales de construcción que configuran la arquitectura del claustro de la Universidad Católica de Colombia, en Bogotá: acero
La propiedades físicas de cualquier material son inherentes a su naturaleza, y ellas establecen las características propias de ese material que son medibles y cuantificables. El peso, la masa y el volumen se consideran variables importantes, sin embargo, la densidad del material es la variable que indica si un material es ligero o pesado; y es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo. La unidad de medida para la densidad, en el sistema internacional, es el kilogramo por metro cúbico (kg/m3).
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 117-126 ¦ 119
Oscar Cortés Cely
Propiedades mecánicas de los materiales resilientes Dentro de las propiedades mecánicas de los materiales encontramos que la elasticidad conforma la principal variable para determinar si un material es resiliente: la elasticidad es una propiedad la cual permite que un material recupere su forma original cuando deja de actuar la fuerza que la deformaba. Un material muy elástico, se caracteriza, “por recobrar más o menos su extensión y forma, tan pronto como cesa la acción de la fuerza que las deformaban” [5]. (Diagrama 2).
Tensión (MPa)
Diagrama 2. Relación entre la tensión y la deformación. La resiliencia es el área bajo la curva en la zona verde. [10]. 80 70 60
Tensión de rotura
Limite elástico Cuello
50 40 30 20 10 0
Deformación elástica no lineal
Deformación plástica
Deformación elástica lineal 0
100 200 Deformación (%)
300
Propiedades eléctricas de los materiales resilientes Otro aspecto fundamental que involucra el concepto de resiliencia, es el de prever y mitigar los riesgos a los cuales están expuestas las edificaciones. En consecuencia, los materiales que poseen un mayor índice de resistencia eléctrica se pueden considerar más resilientes que los que son buenos conductores, puesto que en una situación de catástrofe, al ‘aislar’ la electricidad, protegen a sus habitantes. La arquitectura, si pretende ser resiliente, debe recurrir a materiales que sean excelentes aislantes de la electricidad.
Propiedades térmicas de los materiales resilientes Dos características son determinantes dentro de las propiedades térmicas: la dilatación y la conductividad.
La primera hace referencia a la física del material, y se caracteriza por el “aumento de longitud, superficie o volumen de un cuerpo por separación de sus moléculas con disminución de su densidad” [5]. Por su parte, la conductividad se refiere a la “capacidad de un material para conducir calor a través de su estructura interna y se expresa en W/ (m·K), Watt (metro x kelvin), [11].
Propiedades ambientales de los materiales resilientes Los materiales que se emplean en la arquitectura, y que están dentro de la categoría ambiental, son los que involucran cuatro características: NO tóxicos, reciclables, reutilizables y biodegradables. Un material es tóxico cuando “produce gran impacto en el ambiente y no es biodegradable, puede resultar venenoso para los seres vivos, contamina el agua, el suelo y la atmósfera” [12]. Por oposición, los materiales no tóxicos son los que no son venenosos para ninguna clase de ser vivo. La capacidad de reciclaje de un material depende de su estructura física, que permite que sea sometido a un nuevo proceso de re-fabricación para volverlo a utilizar. Desde la tecnología el reciclaje es “someter repetidamente una materia a un mismo ciclo, para ampliar o incrementar los efectos de este” [5]. La reutilización se refiere a la capacidad de un material para ser utilizado luego del desmantelamiento de la arquitectura que lo contenía, y con la función que desempeñaba anteriormente, o con otros fines. Por último, un material es biodegradable cuando “se descompone por un proceso natural biológico” [13].
Aplicación de las propiedades de materiales en el contexto de la edificación resiliente En el primer artículo de la investigación se plantea la edificación resiliente como: “una construcción orientara a la sostenibilidad, que tiene la capacidad de adaptarse a las necesidades de habitabilidad de los usuarios y a los diferentes cambios del ambiente” [14]. La aplicación del modelo de evaluación resiliente se aplicará en las edificaciones del Claustro de la Universidad Católica de Colombia, en la ciudad de Bogotá. Los materiales con los cuales se construyó la edificación
120 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 117-126
Propiedades que definen los materiales resilientes en arquitectura
antigua y los edificios que configuran la manzana y que son posteriores al edificio antiguo son: acero estructural, aluminio, concreto, ladrillo (en un alto porcentaje, todas las fachadas están construidas en ladrillo tolete), madera, mortero y vidrio. En consecuencia, los materiales que se analizan en el presente artículo corresponden a los mencionados anteriormente y que a la fecha continúan configurando la imagen de las edificaciones después de 50 años de uso. En las siguientes tablas se especifican las unidades y los datos numéricos de las variables descritas en el apartado de propiedades; densidad, módulo de elasticidad y coeficientes de conductividad y dilatación térmica (Tablas 1, 2, 3 y 4).
Densidad
El módulo de elasticidad El material que presenta el mayor índice de elasticidad es el acero y el mortero el material que presenta el menor índice de elasticidad: “el módulo de elasticidad es la medida de la capacidad elástica de un material, mientras mayor el valor (módulo), más rígido el material. A la inversa, los materiales con valores bajos son más fáciles de doblar bajo carga” [17]. (Tabla 2). Dentro del factor de resiliencia se considera que los materiales elásticos son los más favorables: recuperan su forma original cuando se libera la fuerza que se ejerce sobre él, son materiales con memoria; su estructura interna no se ve alterada, pero se pueden estirar, un buen ejemplo es la guadua [18]. Tabla 2. Módulo de elasticidad de materiales. [19].
Tabla 1. Densidad de materiales. [16].
Modulo de elasticidad kg/cm2
Acero Aluminio Concreto Ladrillo Madera Mortero Vidrio
Material
Para la evaluación del factor de resiliencia, esta propiedad define la masa sobre el volumen de un material: “la densidad afecta el desempeño térmico de los materiales; es un valor fundamental del cual se deducen otras propiedades, como: la inercia (capacidad de un material para conservar y ceder energía calorífica) y la conductividad térmica (capacidad de un material para conducir calor a través de su estructura interna)” [15]. El acero es el material de mayor densidad y la madera el de menor densidad: el acero y la madera tienen una característica común son de baja inercia térmica, el concreto y el ladrillo por el contrario son los dos materiales que tienen alta inercia térmica por su estructura interna, estos dos materiales tiene la capacidad de absorber energía calorífica (masa térmica), el comportamiento inverso se presenta en el aluminio y el vidrio con densidades similares; tienen baja inercia térmica (Tabla 1).
El diagrama 3 muestra la relación entre dos fuerzas: tensión y deformación, la primera determina la fuerza por unidad de superficie en una sección determinada de un material. La deformación: es el cambio de forma de la estructura interna de un material; se mide como la extensión fraccional perpendicular a la sección transversal [18]. Diagrama 3. Diagrama tensión – deformación [20]
Densidad Kg/m3
Material
E=2100000 E=700000 E=390000 E=350000 E=162500 E=40000 E=700000
Acero Aluminio
7.760 2.700
Concreto
2.400
Ladrillo
1.800
Madera
600
Mortero
2.130
Vidrio
2.500
σ (N/m2)
Límite de elasticidad Fractura
b
Límite de proporcionalidad a
σp
Deformación permanente Comportamiento plástico
0
Comportamiento elástico ε
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 117-126 ¦ 121
Oscar Cortés Cely
La conductividad, se refiere al coeficiente de transmisión térmica que tiene un material; en las tablas 3 y 4 se presentan los índices de conductividad y dilatación térmica de los materiales analizados, el aluminio alcanza el mayor coeficiente de conductividad térmica, es decir que es un material que conduce el calor a través de su estructura interna; al contrario de la madera que es un material de baja conductividad térmica; es decir que sirve de material aislante. El concreto y el mortero con índices similares, son materiales de baja conductividad térmica, el ladrillo y el vidrio también se ubican en este rango. Para determinar el factor de resiliencia se describe la conductividad térmica como: “el flujo de calor que, atraviesa un material de caras plano-paralelas y de espesor unitario, durante una unidad de tiempo, cuando la diferencia de temperatura entre sus caras es de una unidad” [16]. Tabla 3. Conductividad térmica de materiales [16].
Material
Coeficiente de conductividad térmica
Coeficiente dilatación
aºC
-1
Concreto Ladrillo Madera Mortero Vidrio NR=No registra
9.5x10 NR 4.5x10 NR 8.5x10
-5 -5 -6
Materiales aislantes eléctricos El aislamiento como concepto pretende otorgar seguridad y buen desempeño de los materiales frente a los intercambios de energía: “un material aislante es aquel que, debido a que los electrones de sus átomos están fuertemente unidos a sus núcleos, prácticamente no permite sus desplazamientos” [24] Los aislantes son materiales que resisten el flujo de la electricidad, algunos ejemplos de materiales aislantes son: el plástico, madera, caucho, tela, aire y vidrio (Tabla 5).
Acero Aluminio Concreto Ladrillo Madera Mortero Vidrio
Tabla 5. Materiales conductores y aislantes de la electricidad [25].
50 200 1,60 0,73 0,14 1,40 0,95
Electricidad
Material
Material
Conductividad w/mºc
Conductor Acero Aluminio
Dilatación térmica El concepto de dilatación está asociado directamente a las juntas de dilatación de los elementos constructivos; en la literatura se conoce también como expansión térmica: “los sólidos (materiales) aumentan de volumen cuando se incrementa la temperatura y disminuyen cuando esta desciende” [21]. Tabla 4. Coeficiente de dilatación térmica de materiales [22] - [23].
Coeficiente dilatación
aºC
-1
Acero
1.2x10
-5
Aluminio
2.3x10
-5
Aislante
Concreto Ladrillo Madera Mortero Vidrio
Materiales No tóxicos Desde la perspectiva y enfoque ambiental, los materiales que se implementan en las edificaciones debe ser lo más sanos posibles, es decir que los materiales de origen natural, entre otros son los que poseen una propiedades que se ajustan a los criterios de sostenibilidad y resiliencia. La herramienta para evaluar el grado de toxicidad de los materiales que se analizan a nivel global es a través del software SimaPro; el cual mide el impacto asociado a las cargas ambientales dentro de un proceso de Análisis de Ciclo de Vida [26].
122 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 117-126
Propiedades que definen los materiales resilientes en arquitectura
Materiales reciclables Los estudios que se han realizado en torno a la posibilidad de reciclar y reutilizar materiales son amplios en el mundo de la construcción de edificaciones, sin embargo no se ha establecido con certeza que grado de reciclabilidad realmente se pueda obtener de los materiales analizados en el presente artículo. Ejemplo de ello es el reciclado de metales “al reciclarlos se elimina el impacto ambiental causado por los procesos de extracción y minería, reduciendo el consumo de energía hasta en un 70% en el caso del acero, y hasta en un 95% en el caso del aluminio” [27]. El concreto y el ladrillo, se pueden triturar para uso de nuevos agregados o rellenos en nuevas construcciones. El vidrio se puede reciclar casi en su totalidad [28].
Materiales reutilizables Un material al ser reutilizado no debe tener ningún proceso de transformación, solamente es re-utilizarlo en otra edificación para contribuir a la eficiencia de recursos “al final de la vida útil del edificio, facilita la reutilización de los componentes y materiales. Al diseñar y construir el edificio se define cómo se “deconstruirá” previendo que los elementos y materiales no se destruyan y puedan ser reutilizados” [27].
Discusión Es importante subrayar que el concepto de resiliencia aplicado a la arquitectura es en la actualidad tema de exploración y debate conceptual, por tanto, la selección de las variables incluidas en la Figura 1 obedeció a una visión amplia del concepto de resiliencia, que incluye: i) estructuras y cerramientos más seguros, ligeros y sanos en términos de la salud de los ocupantes; ii) fácil reconstrucción de estructuras luego de un evento catastrófico; iii) bajo impacto ambiental causado por la generación de materiales de construcción; y iv) eficiencia en cuanto al ahorro de recursos y energía. Los cuatro criterios anteriores y las variables expuestas en el artículo se plantean como las pautas que pueden determinar si un material aporta resiliencia a las construcciones arquitectónicas. Algunos diseñadores señalan otros criterios para definir e implementar materiales en arquitectura, por ejemplo Peter Zumthor, dedica tiempo
al estudio de los materiales que dispone el lugar para el diseño de sus proyectos. Norman Foster, realiza análisis de nuevas tecnologías que contribuyan a mitigar el impacto ambiental, y así en el mundo entero cada oficina y arquitecto traza las pautas y criterios para escoger los materiales de sus proyectos, pero muchas veces sin criterios científicos que apoyen dicha selección. Queda abierto el debate a partir de la contribución expuesta en el presente artículo en el marco de la resiliencia para establecer nuevos criterios de selección, análisis y aplicación de materiales en la arquitectura del siglo XXI.
Conclusiones La resiliencia de materiales contribuye de manera positiva a establecer parámetros de diseño aplicados a la arquitectura bajo el enfoque ambiental en busca de la eficiencia de recursos, lo cual cumple con uno de los objetivos fundamentales que persigue la arquitectura del siglo XXI. La resiliencia de materiales está determinada al definir las propiedades y variables que se expusieron en el artículo. De los materiales analizados, se determina que: el acero estructural es flexible, y se puede reutilizar en otras edificaciones. El aluminio es un metal liviano, lo cual permite configurar estructuras de bajo peso, modulares y adaptables. El concreto y el ladrillo son materiales con gran capacidad de almacenamiento térmico, son aislantes y resistentes, y con algunos procesos de trituración se pueden reutilizar. El vidrio se puede reciclar en un alto grado, casi en su totalidad. Sin embargo la madera es el material que presenta los mayores atributos que garantizan el concepto de material resiliente: ligero y resistente; las fibras están dispuestas longitudinalmente, lo cual permite absolver cargas de tracción, compresión y flexión, admite gran versatilidad estructural, aplicaciones y métodos constructivos. Es un material que se puede modular, acoplar y ensamblar, es un material renovable, presenta baja conductividad térmica y alta capacidad de almacenamiento de calor, es un buen aislante térmico [15].
Referencias [1] Spes. Diccionario VOX Latino-Español. Barcelona: Spes, 1994. [2] J. L. Fernández, and A. Nerea. Cultivar la resiliencia. Los aportes de la agricultura urbana a las ciudades
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 117-126 ¦ 123
Oscar Cortés Cely
en transición. Papeles de relaciones eco sociales y cambio global, n° 119, pp. 131-143, 2012. [3] P. A. Garnica, G. N. Pérez, and L. A. Gomes, Módulo de Resiliencia en Suelos Finos y Materiales Granulares. Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCI) - Instituto Mexicano del Transporte (IMT). Sanfandila, México, n° 142, pp. 58, 2001. [4] H. A. Rondón, and F. Reyes Comportamiento resiliente de materiales granulares en pavimentos flexibles: estado del conocimiento. Revista Ingenierías Universidad de Medellín, vol. 6, nº 11, pp. 66-90, 2007. [5] Real Academia Española, RAE. Enero 2015. [Online]. Available: http://www.rae.es/. [6] A. Calvente. Resiliencia: un concepto clave para la sustentabilidad. Universidad Abierta Latinoamericana- UASIS, 2007. [7] M. Duque, and D. O. Sánchez. Análisis crítico del concepto de ecología urbana. Revista Facultad de Ciencias Básicas Universidad Militar Nueva Granada, vol. 8, nº 1, pp. 134-149, 2012. [8] N. Takeuchi. Nanociencia y nanotecnología: La construcción de un mundo mejor átomo por átomo. Fondo de cultura económica. México, 2009. [9] A. Miravete. Los nuevos materiales en la construcción. Reverté. Barcelona, 2002 [10] Universidad Politécnica de Valencia. Enero 2015. [Online]. Available: http://www.upv.es/materiales/ Fcm/Fcm15/fcm15_3.html.
las Edificaciones en Bogotá. 3º Congreso Internacional de Medio Ambiente Construido y Desarrollo Sustentable, Macdes. Cuba. 2014 [15] M. Hegger, H. Drexler, and M. Zeumer. Materiales. Gustavo Gili. Barcelona, 2010. [16] Sol-arq. Enero 2015 [Online]. Available: http://www. sol- arq.com/index.php/caracteristicas-materiales. [17] [17] NewComb Spring Corp. Enero 2015 [Online]. Available: http://www.newcombspring.com/springmaterials.html. [18] P. Silver, and W. McLean, Introducción a la tecnología Arquitectónica. Parramón. Barcelona, 2008. [19] Construaprende. Enero 2015 [Online]. Available: http:// www.construaprende.com/docs/tablas/ modulos-elasticidad [20] Metalografía. Enero 2015 [Online]. Available: http://blog.utp.edu.co/metalografia/2012/07/31/2propiedades-mecanicas-de-los-materiales/ [21] Patología + Rehabilitación + Construcción. Enero 2015 [Online]. Available: http://www.patologiasconstruccion.net/. [22] Coeficientes de dilatación térmica. Enero 2015 [Online]. Available: http://www.vaxasoftware.com/ doc_edu/fis/coefidilat.pdf. [23] Tablas y Constantes. Enero 2015 [Online]. Available: http://www.galeon.com/profedemateyfisica/ tablas.pdf. [24] Electropar. Enero 2015 [Online]. Available: http:// www.electropar.co.nz/events/.
[11] NETZSCH, Enero 2015 [Online]. Available: http:// www.netzsch-thermal-analysis.com/en/materialsapplications.html.
[25] Erenovable. Enero 2015 [Online]. Available: http:// erenovable.com/materiales-conductores-y-materiales-aislantes/.
[12] G. Wadel, J. Avellaneda, and A. Cuchí. La Sostenibilidad en la Arquitectura Industrializada: cerrando el ciclo de los materiales. Revista Informes de la Construcción, vol. 62, no. 517, pp. 37-51, 2010.
[26] E. Peris. Life cycle, sustainability and the transcendent quality of building materials. Building and Environment, vol. 42, no. 3, pp. 1329-1334, 2007.
[13] Wordreference, Enero 2015 [Online]. Available: http://www.wordreference.com/definicion
[27] E. Rocha, E. Construcciones sostenibles: materiales, certificaciones y LCA. Revista Nodo, vol. 6, no. 11, año 6, pp. 99-116, 2011.
[14] O Cortés, and R. Cubillos. Evaluación de la Eficiencia a partir del Análisis del Factor de Resiliencia en
[28] El reciclaje. Enero 2015 [Online]. Available: http:// elreciclaje.org/content/reciclaje-de-vidrio.
124 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 117-126
Propiedades que definen los materiales resilientes en arquitectura
El Autor Oscar Cortés Cely Arquitecto, candidato a magister en arquitectura bioclimática de la Escuela de Arquitectura y Diseño de América Latina y el Caribe, Isthmus. Miembro del grupo de investigación Sostenibilidad, Medio Ambiente y Tecnología. Docente Investigador de la Facultad de Arquitectura de la Universidad Católica de Colombia 2006 a 2015. Diseñador Independiente. Correo electrónico: oacortes@ucatolica.edu.co
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 117-126 ¦ 125
Análisis de la seguridad en la implementación de servicios corporativos sobre el protocolo IPV Safety analysis in the implementation of corporate services on the IPV6 protocol
Bareño Gutiérrez Raúl; Navarro Núñez William; Cárdenas Urrea Sonia; Sarmiento Osorio Hugo; Duarte Acosta Nixon; Germán Gonzalo Vargas Sánchez.
Resumen
Abstract
ía a día los sistemas de transmisión a través de diferentes redes internas o externas son más inseguras, debido a la facilidad de analizar el tráfico por parte de diversos atacantes y a las vulnerabilidades del protocolo IPv4; Por ello servicios corporativos como FTP, DHCP y SSH deben buscar la migración e implementación sobre el protocolo IPV6, sin importar el tipo de sistema operativo libre o propietario donde opere la solución de interconectividad en la actualidad; el presente artículo evalúa mediante pruebas de configuración de estos servicios funcionando sobre IPV6, se revisan algunos criterios de seguridad y se especifica de manera detallada la mejor opción de configuración y otras sugerencias para mitigar posibles ataques o problemas en el proceso de autenticación, integridad y confidencialidad de usuarios locales o remotos a través de diversas redes con resultados de implementación confiables y seguros; Concluyendo así, que estos protocolos correctamente configurados sobre IPV6 garantizan un mayor nivel de seguridad propio y nativo sin importar el medio sobre el cual viajen los datos; sumado a esto también el protocolo es
D
ay to day transmission systems through various internal and external networks are unsafe due to the ease of analyzing traffic by several attackers and IPv4 vulnerabilities; Therefore corporate services such as FTP, DHCP and SSH should seek migration and implementation on the IPv6 protocol, regardless of the type or owner free operating system which operates interconnectivity solution today; This article evaluates the configuration by testing these services running on IPv6, some safety criteria are revised and specified in detail best configuration option and other suggestions to mitigate potential attacks or problems in the process of authentication, integrity and confidentiality Local or remote users through various networks with reliable results and safe implementation; Thus concluding that these protocols properly configured for IPv6 ensure a higher level of own native security regardless of the medium on which data travel; Added to this protocol is also suitable to be implemented as a security mechanism for the infrastructure of small, medium and large enterprises as it ensures integrity and data protection. This article seeks to
D
Recibido / Received: Mayo 26 de 2015 Aprobado / Aproved: Junio 26 de 2015 Tipo de artículo / Type of paper: Investigación Científica y Tecnológica. Afiliación Institucional de los autores / Institutional Affiliation of authors: Centro de electricidad electrónica y telecomunicaciones CEET SENA Bogotá, grupo GICS, GITIS. Universidad Manuela Beltrán, Bogotá grupo GITIS. Universidad El Bosque. Autor para comunicaciones / Author communications: Bareño Gutiérrez Raúl., raulbare@misena.edu.co Los autores declaran que no tienen conflicto de interés.
Bareño Gutiérrez Raúl; Navarro Núñez William; Cárdenas Urrea Sonia; Sarmiento Osorio Hugo; Duarte Acosta Nixon; Germán Gonzalo Vargas Sánchez.
apto para ser implementado como mecanismo de seguridad de infraestructura en pequeñas, medianas y grandes empresas, garantizando la protección de los datos. Este artículo busca incentivar a las diferentes compañías que proveen soluciones tecnológicas y de administración de la información a la migración, instalación y configuración de estos servicios sobre el protocolo IPV6.
encourage the various companies that provide technology and information management solutions to migration, installation and configuration of these services on the IPv6 protocol. Keywords: Dhcp; Ftp; Ssh; Ipv6; Protocol; Ipsec; Security..
Palabras clave: Dhcp; Ftp; Ssh; Ipv6; Ipsec; Protocolo; Seguridad.
Introduction Uno de los mejores avances que ha tenido el mundo ha sido internet, como herramienta de comunicación a nivel mundial, su funcionamiento se implementa sobre un protocolo conocido como IP, protocolo de internet, con el cual se le asigna una dirección virtual a cada equipo para que este pueda acceder a la red, pero en la actualidad su escases es evidente quedando pocas por distribuir en IPv4, además de su alta tasa de vulnerabilidad y gran demanda de direcciones necesarias para cubrir todos y cada uno de los dispositivos que se quieren interconectar , por ello es necesario estandarizar y utilizar la nueva versión del protocolo IPv6 [1], que involucra un pool de direcciones mucho más amplio dadas sus mejores circunstancias de seguridad; razón a ello es necesario que las empresas empiecen a implementar sus servicios usando tecnología basada en arquitectura con direccionamiento en IPv6 [2] [3].
ciones IP únicas; En la actualidad muchos servicios como DHCP [5], FTP [6] y SSH [7] requieren funcionar con el nuevo estándar y que puedan ser ejecutados en este protocolo; razón válida para migrar los servicios y demás protocolos que se basaban en IPv4 a IPv6.
En el protocolo IPv4, cada dirección se compone de 32 bits, lo que permitía la existencia de 4300 millones de direcciones únicas. En comparación las direcciones IPv6 [4], las cuales se componen de 128 bits, lo que permite la existencia de aproximadamente 340 billones de direc-
El funcionamiento de DHCPv6, empieza en el momento en el que el cliente escucha en el puerto 546 y los transmisores escuchan en el puerto 547, estos se comunican por medio de una dirección local y direcciones multicast (ver fig. 1) [11] [13].
Uno de los primeros servicios que debe migrar es DHCP, (Dinamic Host Configuration Protocol) [8] [9] protocolo dinámico de configuración de host, el cual se encarga de brindar direcciones IP a los diferentes equipos conectados a la red de manera dinámica necesarios para que un sistema pueda comunicarse efectivamente, El objetivo principal es simplificar la administración de la red [10]. El servicio DHCP para IPv6, está definido en el RFC 3315. Trabaja sobre UDP y utiliza la arquitectura Cliente Servidor, además utiliza multicast para los mensajes [11] [12].
128 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 127-138
Análisis de la seguridad en la implementación de servicios corporativos sobre el protocolo IPV
carse al servidor. En este punto el servidor es responsable de autentificar al cliente antes de permitir la transferencia de ficheros.
Figura 1. DHCPv6
Solicit Advertise
Servidor
Request
Cliente
Replay
Otro de los servicios que busca la implementación hacia IPV6 es el protocolo Secure Shell (ssh), desarrollado por Tatu Ylonen [14] en la Universidad Tecnológica de Helsinki en Finlandia y OpenSSH [7] [15], nace del proyecto de un sistema operativo orientado a la seguridad que permite realizar la comunicación y transferencia de información de forma cifrada proporcionando fuerte autenticación sobre un medio inseguro. Provee la ejecución de procesos, el inicio de sesiones a servidores, la ejecución de comandos y la copia de archivos remotamente; brindando comunicaciones cifradas entre el cliente y servidor, evitando así el robo de información y manteniendo la integridad de los datos que viajan a través de la red. [16]. como se explica en el RFC de Secure Shell [17] [18]; Proporciona una exhaustiva autenticación y comunicaciones seguras en redes no seguras, adicionalmente, provee seguridad para conexiones de servicios X Windows y envío seguro de conexiones arbitrarias TCP. Para la autentificación, puede utilizar algoritmo de cifrado como RSA o DSA [15]. Para el envío de datos a través de la red, usa 3DES, IDEA, Blowfish [19] [20]. Otro servicio fundamental es el protocolo de transferencia de archivos FTP, muy usado en Internet hoy día [21]. Su objetivo es transmitir archivos exitosamente entre máquinas en una red sin que el usuario tenga que iniciar una sesión en el host remoto o que requiera tener conocimientos sobre cómo utilizar el sistema remoto. Su funcionamiento consiste en que un equipo o host se pueda conectar a un servidor de archivos para descargar, modificar, consultar, eliminar y enviar documentos, independiente del sistema operativo del cliente. Además permite a los usuarios acceder a archivos en sistemas remotos usando un conjunto de comandos simples. Es recomendado y se describe en el RFC 959 [22] [23]. Para acceder a los archivos remotos, el usuario debe identifi-
Desde el punto de vista de un usuario de FTP, el enlace está orientado a conexión. Es necesario que ambos hosts estén activos y ejecutando TCP/IP [24], para establecer una transferencia de ficheros. Hoy se usa principalmente en redes corporativas [25] [26]. Un problema básico de este servicio es la seguridad, ya que toda la transferencia de archivos con el servidor se realiza en texto plano sin ningún tipo de cifrado, dando así la opción de que un atacante acceda al servicio de archivos, los modifique o los lea sin ningún inconveniente [27]. Finalmente dentro de los alcances del trabajo se revisa la utilidad del protocolo de seguridad nativo ipsec [30] en IPV6 de host a host en lugar de punto a punto como se hace en ipv4. El encabezado AH [9] [30] se utiliza para garantizar la integridad y ataques de no repudio; y ESP [30] para la confidencialidad, integridad y anti replay uno de los problemas potenciales de ipsec en ipv6, es que no se puede garantizar su implementación como mecanismo en cualquier escenario. Es conveniente se configure de forma manual, y se adicione al servidor DHCPv6, que permite tener un control mayor sobre la asignación de direcciones y suministrar otra información como por ejemplo dirección del servidor FTP, o DNS [31]. Los algoritmos utilizados en la seguridad son MD-5 y SHA-1[30]; definido en RFC 1827[12] y 2406[13]. Este protocolo se diseñó para proveer confidencialidad, autenticación del origen de datos, integridad sin conexión y servicio contra reenvío de paquetes. En cuanto a los servicios bajo IPV6 [24], se van estandarizando y más dispositivos se actualicen para trabajar con este protocolo, nuevas implementaciones de seguridad en la infraestructura serán necesarias de implementar.
Materiales y metodología Los protocolos DHCP, FTP y SSH son servicios de la capa de aplicación, en esta sección se describen las consideraciones y detalles de su implementación y funcionamiento bajo el protocolo IPV6 sobre diferentes sistemas operativos ( Ver tabla 1) en una red local utilizando máquinas virtuales a través de la herramienta Virtual Box y WireShark para la captura de tráfico.
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 127-138 ¦ 129
Bareño Gutiérrez Raúl; Navarro Núñez William; Cárdenas Urrea Sonia; Sarmiento Osorio Hugo; Duarte Acosta Nixon; Germán Gonzalo Vargas Sánchez.
La instalación de cada uno de los servicios se efectuó bajo un escenario controlado en laboratorio, una vez configurado la máquina virtual con los servicios implementados bajo el sistema operativo Linux y Windows ( Ver tabla 1). Tabla 1. Equipo y software utilizado
Sistema Operativo Servidor
Windows Server 2008- 2012 R2
Linux Debían y Ubuntu
con Windows 7 como clientes. Para el servicio DHCPV6 se configuró el active Directory y el DNS. Se creó el ámbito para IPv6 el cual se definió a partir del prefijo 2001:db8:1 ver figura 3, también se solicitaron direcciones de reserva o direcciones excluidas y otras opciones como el tiempo de concesión de una dirección asignada y su tiempo de expiración. Figura 3. Especificación del prefijo de inicio de direcciones IPv6
Sistema Operativo cliente
Windows 7 con FileZilla 3.10.3
Herramienta de virtualización
Virtual Box
Herramienta de captura de tráfico
WireShark 1.12.5
PC1
Lenovo G40 70
PC2
Toshiba ultrabook S400u
Simulador
Cisco Packet Tracert 6.2
La figura 2 muestra el escenario sobre el cual se hicieron las respectivas pruebas de implementación y análisis de cada uno de los servicios corriendo bajo IPV6. Teniendo en cuenta el pool de direcciones asignadas bajo DHCPV6 como ámbito de pruebas.
Además se hizo la conexión de red para todas las máquinas y se realizó la verificación de asignación de direcciones de ipv4 y de ipv6 dinámicas y locales en cada una. Ver figura 4. Figura 4. Verificación IPv4 e Ipv6 en el cliente
Figura 2. Configuración de DHCPV6
Para los demás protocolos FTP y SSH se utilizó un escenario muy similar.
Metodología El procedimiento fue el siguiente, se utilizó Virtual Box para crear la máquina virtual y se instaló el sistema operativo Windows Server 2008 y server 2012 R2, además Linux debían y Ubuntu server, asi como dos máquinas físicas
Para la configuración e implementación del servicio SSH bajo IPV6 en Windows Server 2008 y 2012 R2 así como en Linux Ubuntu y Debían se deben tener algunas consideraciones previas a la conexión; se deben verificar que las reglas de entrada y salida TCP del Firewall de los servidores Windows estén activas, además crear una regla de entrada y de salida del protocolo SSH a través del puerto 22, realizar una configuración estática de las respectivas direcciones IPv6 para efectuar correctamente la captura
130 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 127-138
Análisis de la seguridad en la implementación de servicios corporativos sobre el protocolo IPV
de los paquetes. Posteriormente implementar BitVise SSH Server para hacer uso de SSH sobre IPv6 ver figura 5, y sobre el cliente configurar Secure CRT para realizar la conexión respectiva, se validan ambos lados de la conexión, con la contraseña de administrador del servidor SSHv6. Figura 5. Configuración de ssh server para ipv6.
Figura 7. Direccionamiento IPv6 para FTP
Para evitar problemas de seguridad se implementa un certificado SSL, para que él envío de los datos sea cifrado e ilegible por los atacantes. La seguridad de SSL, evidencia que la información viaja cifrada y es totalmente indescifrable, ver figura 8. Figura 8. Certificado SSL para cliente FTP
Se observa que el log del servidor SSHv6 ver figura 6 ha recibido satisfactoriamente la conexión y en el lado del cliente se ha permitido su acceso remoto. Figura 6. Acceso al server SSH bajo IPV6
Resultados La implementación y configuración de los servicios FTP, DHCP y FTP bajo el protocolo IPV6 junto a los parámetros de seguridad en cuanto a autenticación, confidencialidad e integridad en cada uno de los sistemas operativos analizados se puede revisar en la tabla 2. Para la configuración del servicio FTP sobre IPV6 es necesario agregar primero el rol de IIS (Internet Information Service) y activar el servicio FTP, como segunda instancia se debe crear un sitio al cual se asigna una dirección IP publica para que sea accesible por medio de internet. Además se crean carpetas personalizadas para cada usuario, en donde se almacenan todos y cada uno de sus archivos individuales. A continuación, se agrega la dirección IPv6 [2001:db8::104] incluyendo los caracteres de paréntesis cuadrados y se especifica el puerto 21 ver Figura 7.
Tabla2. Revisión de la seguridad en los servicios ipv6. Server Windows 2018
Server Windows 2012 R2
Server Linux Server Ubuntu Debian
Servicios DHCP FTP SSH DHCP FTP SSH DHCP FTP soporta IPV6 Parámetros de configuración (nivel de dificultda)
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
SSH DHCP FTP SSH
Si
Baja Baja Baja Baja Baja Baja Alta Alta Alta
Si
Si
Si
Me- Me- Media dia dia
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 127-138 ¦ 131
Bareño Gutiérrez Raúl; Navarro Núñez William; Cárdenas Urrea Sonia; Sarmiento Osorio Hugo; Duarte Acosta Nixon; Germán Gonzalo Vargas Sánchez.
Server Windows 2018
Server Windows 2012 R2
Server Linux Server Ubuntu Debian
Soporta Ipsec
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
VPN
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Figura 10. Escenario para SSH bajo IPV6
Autenticación clave RSA/ RSA/ RSA/ RSA/ RSA/ RSA/ compar- RSA/ RSA/ RSA/ RSA/ RSA/ RSA/ DSA/ DSA/ DSA/ DSA/ DSA/ DSA/ tida y DSA DSA DSA DSA DSA DSA PSK PSK PSK PSK PSK PSK certificado digital Confidencialidad 3DES/ 3DES/ 3DES/ 3DES/ 3DES/ 3DES/ DES DES 3DES 3DES 3DES 3DES entre 56 y AES AES AES AES AES AES 128 bits Integridad MD5 MD5 MD5 MD5 MD5 MD5
MD5/ MD5/ MD5/ MD5/ MD5/ MD5/ SHA SHA SHA SHA SHA SHA
Se utilizó otro tipo de direccionamiento en el server 2001:1:b:1::3 y un cliente 2001:1:b:1::2 (ver figura 11). Figura 11. Acceso remoto con SSHv2 bajo IPV6
En la tabla se identifican las mejores condiciones de implementación de DHCP, FTP y SSH bajo IPV6 sobre servidores Linux con algunas ventajas claras frente a Windows en cuanto a la autenticación entre las maquinas físicas, integridad y confidencialidad. Otro aspecto a destacar es visualizar cada uno de los protocolos implementados como DHCPv6 ver figura 9, se puede registrar la dirección 2001:db8:1 que es el servidor que está entregando la dirección IPV6 asignada dinámicamente al cliente en este caso 2001:db: 4616:3257: f6e1: a251. Se observa en los dos primeros paquetes el intercambio de llaves que realiza SSH al realizar la conexión entre los extremos; en el primer paquete se revisa el cifrado que no permite ver la información. Adicionalmente TCP hace uso del puerto 22 y su mensaje está cifrado entre las partes ver figura 12. Figura 12. Mensaje encriptado entre extremos con IPV6
Figura 9. Entrega de una ipv6 al cliente por DHCPv6
Para el acceso remoto al servidor usando el servicio SSH mediante direcciones IPV6 se configuro bajo este escenario controlado (ver figura 10). 132 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 127-138
Análisis de la seguridad en la implementación de servicios corporativos sobre el protocolo IPV
Es de destacar que se inicia el intercambio de llaves sin contacto previo de Diffie-Hellman [28] [32], para realizar el intercambio durante la sesión. Con un paquete de 84 bytes con cifrado AES-256 [29] [33], sin compresión, (ver figura 13); adicionalmente es el servidor quien proporciona la respuesta al intercambio de llaves, usando la versión de SSH v1 pero rápidamente antes del primer intercambio de llaves se realiza el cambio a SSH v2. Figura 13. Intercambio de claves con SSH para ipv6
Se observa que la conexión SSH se activa y puede ser terminada por parte del cliente como del servidor. Ver figura 14. Figura 14. Intercambio con SSHv2 en ipv6.
En cuanto a la implementación del servicio FTP bajo ipv6 se configuro la red LAN ver figura 15. En el servidor se crean usuarios y perfiles para el acceso con la opción de modificar e eliminar archivos de manera segura usando la validación de los puntos mediante IPSEC.
Se adiciona un certificado de seguridad SSL, para fortalecer él envió cifrado y oculto a atacantes, esto es obligatorio; también se activa la opción de usar cifrado de 128 bits [31]para estas conexiones. Una vez se activa la sesión FTP bajo ipv6 no permite la lectura del certificado de seguridad se evidencia que la información viaja cifrada y totalmente ilegible (ver figura 16). Figura 16. Certificado SSL entre el cliente y server IPV6.
Discusión La falta de despliegue del protocolo IPv6 en América Latina y el Caribe se ha demorado por la falta de capacitación del personal encargado en las organizaciones y empresas de Internet de la región, según considera el experto Hans Reyes, coordinador de la Red Nacional Académica de México. En la actualidad es una realidad que se debe apuntar hacia la implementación de IPv6 como una herramienta clave para lograr un mayor desempeño de las aplicaciones de Internet como DHCP, FTP y SSH entre otras, según google en sus estadísticas a 2014 el crecimiento y uso de este protocolo es considerable (ver figura 17). Figura 17. Google uso de direcciones y servicios IPV6
Figura 15. Escenario para FTP bajo IPV6
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 127-138 ¦ 133
Bareño Gutiérrez Raúl; Navarro Núñez William; Cárdenas Urrea Sonia; Sarmiento Osorio Hugo; Duarte Acosta Nixon; Germán Gonzalo Vargas Sánchez.
El mayor problema que se vislumbra es la falta de personal idóneo para su implementación. Se debe resaltar su importancia y valor hacia redes en producción para tener un mayor desempeño en las aplicaciones que ya utilizan el estándar IPV6.
server 2008 o 2012 R2 utilizados durante esta investigación; ya que su implementación bajo IPV6 no es un tema exclusivamente de redes, también tiene impacto a nivel de servidores, aplicaciones y dispositivos de seguridad.
Otro problema es el poco contenido bajo IPv6, proveedores como (Google, Facebook, Microsoft, Cisco) ya lo soportan en sus redes. Se debe sensibilizar los ISP, gobiernos, empresas, universidades hacia su migración y masificación; no es solo un tema de moda es parte del todo de Internet. Según LACNIC organismo encargado de la asignación de direcciones IPV6 para américa latina se refleja el amplio rango de asignaciones IPV6 para la región (ver figura 18).
Conclusiones
Figura 18. Rango de ipv6 en américa latina
Total de asignaciónes de bloques IPv6
# Alocaciones
400
Alocaciones
300 200 100
Q1
-20 Q2 02 -20 Q3 03 -20 Q4 04 -20 Q1 05 -20 Q2 07 -20 Q3 08 -20 Q4 09 -20 Q1 10 -20 Q2 12 -20 Q3 13 -20 14
0
Es evidente el gran reto durante el diseño e implementación de servicios bajo el protocolo IPv6 para las áreas de tecnología en sectores productivos y académicos, así como para los usuarios de Internet. La migración hacia este estándar permite minimizar riesgos de seguridad, de su antecesor IPV4. Este artículo revisa los mecanismos de configuración de los protocolos DHCP, FTP y SSH, además de su seguridad en los principales sistemas operativos actuales que tienen activado IPv6 por defecto, pero no las características de IPSEC que le aportan confidencialidad, autenticación e integridad tanto a los datos como a los usuarios de forma transparente, con la posibilidad de agregar las tradicionales formas de proteger la información que lo hace más robusto y confiable. Siendo fundamental formar a los administradores de red en el protocolo IPv6 para la aplicación de políticas de seguridad e implementación de nuevos servicios y formas de comunicarse conscientes de los riesgos que conlleva su utilización y conociendo los mecanismos de seguridad que deben aplicar.
Existen diferentes estudios realizados en la implementación de servicios empresariales sobre el protocolo IPv6, se destacan el análisis de la Universidad Carlos III de Madrid sobre todo en el campo de la seguridad, concluyendo que pronto existirán ataques exclusivos para IPv6 y resaltan la importancia en el uso de IPSEC que en la actualidad no es muy utilizado [31]. La Universidad de Oriente en Venezuela, intentó implementar dentro de su red el protocolo IPV6, dando como conclusión que este tipo de red presenta limitaciones de hardware y software las cuales no fueron solucionadas por la propia universidad, afectando la implementación de dicho protocolo en su red [32].
El principal aporte de este trabajo de investigación es el hecho de proveer una solución real y factible para la implementación de los servicios DHCP, SSH, y FTP en IPv6; los resultados obtenidos durante las pruebas demuestran que la solución desarrollada es sencilla y funcional e incentiva el uso de estos servicios en un entorno local. Además presenta una contribución para la comunidad de administradores de redes como una alternativa sencilla y segura en la asignación de direcciones, para el acceso remoto bajo este nuevo estándar siendo altamente escalable, así como para el intercambio de archivos teniendo como premisa que el proceso será un poco más lento.
Los servicios analizados como DHCPv6 [33], son una herramienta importante en la administración de redes. SSH y FTP de igual manera y para poder utilizarlos se necesita conocimientos de sistemas operativos libres como Ubuntu o Debían y propietarios como Windows
Finalmente la implementación y revisión de la seguridad de los servicios analizados en entornos integrados bajo IPV6 será un proceso continuo en el que diariamente aparecen nuevas vulnerabilidades y riesgos de seguridad. Por ello es importante mantener una buena formación
134 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 127-138
Análisis de la seguridad en la implementación de servicios corporativos sobre el protocolo IPV
en los protocolos utilizados, porque hacia el futuro existirán nuevos riesgos que irán apareciendo a medida que se incremente la utilización del protocolo IPv6; análisis y estudios como los aquí planteados permiten medidas de protección a las nuevas y versátiles infraestructuras de telecomunicaciones.
Referencias [1] Bareño, G, R. (2013). Elaboración de un estado de arte sobre el protocolo IPV6; y su implementación sobre protocolos de enrutamiento dinámico como RIPNG, EIGRP y OSPF basado sobre la plataforma de equipos cisco. [2] Lee, W. J., Park, S. S., Lim, C., Kim, J., & Jeong, B. S. (2014). Server authentication for blocking unapproved WOW access. In Big Data and Smart Computing (BIGCOMP), 2014 International Conference on (pp. 155-159). IEEE
[10] Carrera Buenaño, M. A. (2010). Análisis de las Técnicas de Convivencia entre IPV4 e IPV6 y su Implementación en los Servicios: Web, Mail, FTP, Proxy, DNS y DHCP de la Intranet de la ESPOCH [11] R. Droms, J. Bound, B. Volz, T. Lemon, C. Perkins, M. Carney. (2003). “Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6 (DHCPv6)”, RFC 3315 [12] Chown, T., Venaas, S., & Strauf, C. (2006). Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP): IPv4 and IPv6 Dual-Stack Issues. [13] Valladares, R. A. R., Brioso, G. A. P., & Aragón, L. A. G. (2010). Metodología de Implementación de Ipv6 en La Red de La Universidad de Oriente. Ingeniería Electrónica, Automática y Comunicaciones, 29(1), 36-43 [14] Ellison, C., Frantz, B., Lampson, B., Rivest, R., Thomas, B., & Ylonen, T. (1999). SPKI certificate theory (No. RFC 2693).
[3] Chown, T. (2005). IPv6 campus transition experiences. In Applications and the Internet Workshops, 2005. Saint Workshops 2005. The 2005 Symposium on (pp. 46-49). IEEE.
[15] Aguirre, L. P., González, F., & Mejía, D. (2013). Aplicaciones de MPLS, Transición de IPv4 a IPv6 y Mejores Prácticas de Seguridad para el ISP Telconet. Revista Politécnica, 32
[4] Beijnum, I. (2011). An FTP Application Layer Gateway (ALG) for IPv6-to-IPv4 Translation
[16] Abasolo Aranda, S. E., & Carrera Paz y Miño, M. A. (2014). Artículo Científico-Evaluación del modelo de referencia de Internet of things (IoT), mediante la implantación de arquitecturas basadas en plataformas comerciales, open hardware y conectividad IPv6
[5] Becerra Cobos, J. C., Simbaqueva Buitrago, J. R., & Valenzuela Suarez, A. F. (2013). Diseño e Implementación de redes IPv6 en MIPYMES: caso laboratorio de informática. [6] Sanguankotchakorn, T., & Somrobru, M. (2005). Performance evaluation of IPv6/IPv4 deployment over dedicated data links. In Information, Communications and Signal Processing, 2005 Fifth International Conference on (pp. 244-248). IEEE [7] Molina Ángel, F., & Castro Domínguez, J. F. (2013). Implementación de servicios IPv6 en la Universidad Autónoma de Guerrero, México. Revista Vínculos, 10(2). [8] Stewart, B. (2007). CCNP BSCI Official Exam Certification Guide (Exam Certification Guide). Cisco Press [9] Kalusivalingam, V. A. (2004). Network Information Service (NIS) Configuration Options for Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6 (DHCPv6).
[17] Warfield, M. H. (2003). Security implications of IPv6. Internet Security Systems, 4(1), 2-5 [18] Ylonen, T., & Lonvick, C. (2006). The secure shell (SSH) connection protocol. RFC 4254, RFC 4251. [19] Motta Barrera, O. E., & Peláez Negro, R. (2014). De la planeación de TIC a la implementación de IPv6 un escenario deseado para desarrollar el “Internet de las cosas” en la Universidad de Ibagué Colombia [20] Santamaría Alamar, A. P. (2014). Análisis, diseño e implementación de una red prototipo utilizando el protocolo IPv6 y QoS para la empresa Santanet (Doctoral dissertation). [21] Flores Calahorrano, F. R. (2014). Análisis y emulación de Multihoming y de la publicación al internet
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 127-138 ¦ 135
Bareño Gutiérrez Raúl; Navarro Núñez William; Cárdenas Urrea Sonia; Sarmiento Osorio Hugo; Duarte Acosta Nixon; Germán Gonzalo Vargas Sánchez.
de servicios web, transferencia de archivos y correo a través de una red IPV6 (Doctoral dissertation).
[28] Kent, Stephen, and R. Atkinson. (1998) “RFC 2406,”.” Encapsulating Security Protocol.
[22] Warfield, M. H. (2003). Security implications of IPv6. Internet Security Systems, 4(1), 2-5.
[29] Atkinson, R. (1995). RFC 1827: IP encapsulating security payload (ESP), Obsoleted by RFC2406 [KA98c].
[23] Baker, F., Li, X., Bao, C., & Yin, K. (2011). Framework for IPv4/IPv6 Translation. RFC 6144. [24] Martínez, J. P. (2009). IPv6 para Todos: Guía de uso y aplicación para diversos entornos. Jordi Palet Martínez [25] Jian, G. U. O. (2008). Model of FTP server based on Spring framework in IPv6 and it’s implementation [J]. Computer Engineering and Design, 19, 019.
[30] Kent, Stephen, and Randall Atkinson. (1998). RFC 2402: IP authentication header”. [31] García Martín, C. (2012). Análisis de seguridad en redes IPv6.
[26] Allman, M., Ostermann, S., & Metz, C. (1998). RFC 2428, FTP Extensions for IPv6 and NATs. Network Working Group.
[32] Valladares, R. A. R., Brioso, G. A. P., & Aragón, L. A. G. (2010). Metodología de Implementación de Ipv6 en La Red de La Universidad de Oriente. Ingeniería Electrónica, Automática y Comunicaciones, 29(1), 36-43.
[27] Zheng, W., Liu, S., Liu, Z., & Fu, Q. (2009). Security transmission of FTP data based on IPsec. In 2009 1st IEEE Symposium on Web Society (pp. 205-208).
[33] Mrugalski, T., & Wu, P. (2012). Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6 (DHCPv6) Option for DHCPv4 over IPv6 Endpoint.
136 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 127-138
Análisis de la seguridad en la implementación de servicios corporativos sobre el protocolo IPV
Los Autores Raúl Bareño Gutiérrez Ingeniero de sistemas, Magister en telecomunicaciones, Dr. (c) en ciencias computacionales enfocado a la educación con TIC, UNINI México. Docente investigador en UIS, UTS, docente en instituciones SENA, Universidad minuto de Dios, (Uniminuto), universidad militar (UMNG). Con certificaciones internacionales en CCNA, CCNP, y FWL de cisco.
Sonia Cárdenas Urrea Ingeniera en Redes de Computadores, Especialista en Seguridad de Redes de Datos, Especialista en Gerencia de Proyectos Informáticos, Especialista en Gestión de Proyectos de Ingeniería, Estudiante de Magister. (c) en Dirección de Proyectos, Universidad Viña del Mar Chile. Docente investigadora del Servicio Nacional de Aprendizaje SENA, Docente Universidad Distrital.
William Navarro Núñez Ingeniero en Redes de Computadores, Tecnólogo en sistematización de datos, Especialista en Seguridad de Redes de Computadores, Especialista en Gerencia de Proyectos de Ingeniería de Telecomunicaciones, Estudiante de Magister. (c) en Dirección de Proyectos, Universidad Viña del Mar Chile. Docente investigador del Servicio Nacional de Aprendizaje SENA, Docente Universidad Distrital.
Hugo Sarmiento Osorio Ingeniero Electrónico, MSc en educación, con experiencia en diseño, implementación, y gerencia de proyectos de telecomunicaciones. Experto Américas en Cableado Estructurado en World Skills Internacional, Certificación CISCO en CCNA routing and switching 4.0. ITIL fundamental versión 3. PMI, Máster en Educación por la Universidad de Gran España.
Nixon Duarte Acosta Ingeniero de Sistemas de datos, Magister en Ingeniería Area Sistemas y Computación Docente investigador Universidad Manuela Beltrán.
German Gonzalo Vargas Sánchez Ingeniero de Sistemas Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Especialista en Ingeniería de software Especialista en Informática y Ciencias de la Computación Candidato a Magister en software Libre, Universidad Autónoma de Bucaramanga Colombia. Estudiante del Doctorado en Pensamiento Complejo en la Multiversidad Mundo Real Edgar Morin México.
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 127-138 ¦ 137
Números anteriores
Nubia Patarroyo - Laura Marcela García - Ana María Sierra Paloma. Martínez - Carolina Montoya Rodríguez.
Lista de títulos de artículos publicados, organizados cronológicamente en orden de aparición en cada número de la revista del año anterior 2012.
El diseño ecológico aplicado al caso de un empaque de gomas de mascar Paloma Martínez- Laura Galán - Leonardo Jaime - Cristian Silva - Carolina Montoya - Nubia Patarroyo.
Volumen 11 No. 1 enero- junio 2012 Una metodología para la gestión de proyectos de auditoría informática bajo el enfoque PMI Sara María Romero Selección de servidor base para el manejo de streaming de audio y video en tiempo real Nidya Aidé Monroy Rodríguez, Deivy Arley Torres, Alejandro García Sistema integrado de logística del mantenimiento de equipos biomédicos para la Clínica El Bosque Andrés David Copete Palacios, Liceth Lobo Moreno Aplicación de la programación multiobjetivo en la optimización del tráfico generado por un IDS/IPS Carlos Arturo Castillo Medina Volumen 11 No. Especial septiembre 2012 El rincón del profesor: Semblanza de un profesor de ingeniería Rubén Darío Tamayo Ramírez Presente y futuro de la investigación en la Facultad de Ingeniería de la Universidad El Bosque Mario Opazo Gutiérrez Una organización para la investigación en ingeniería en la Universidad El Bosque Juan Felipe García-Peña - Orlando López-Cruz Caproc software para propiedad horizontal On-Line Davide Marangoni - Adolfo Reyes - Alejandro León Estados del arte en Colombia: centralización de la información - Germán Gonzalo Vargas Sánchez Paola Ángela Parrado Castro - Edgar Alfonso Clavijo Duarte Efectos e impactos ambientales generados por el desbordamiento del Río Bogotá en los territorios de su área de influencia - cuenca alta media y baja Mario Opazo Gutiérrez Aportes del grupo de investigación en innovación tecnológica y productividad- Gintecpro- de la Universidad El Bosque Paloma Martínez - Carolina Montoya - Nubia Patarroyo Competencias: herramienta clave en la formación profesional de los ingenieros industriales para su inserción en el mercado laboral
Bioingeniería: mucho más que una novedosa opción profesional Juan M. Escobar.
Volumen 11 No. 2 julio - diciembre 2012 Estado de la Articulación entre el Sistema de Gestión de Calidad ISO 9001:2008 y el Sistema Logístico. Estudio de Casos de Empresas en Bogotá. John Henry Ávila Bohórquez, Pablo César Ocampo Vélez, Arturo Rojas Rincón. Contabilidad de huella hídrica en la fase de cultivo y pos-cosecha en papa, Solanum tuberosum L., variedad Pastusa Suprema. Estudios de caso: municipios de Carmen de Carupa y Tausa, Cundinamarca. Carlos Quintero Murillo, Miguel Benavides Unigarro, Yury Guzmán Rodríguez. Historia Clínica: un sistema de información funcional y usable en unidades de cuidado intensivo Alejandro León Mora, Vanessa Carolina Gutiérrez Mendoza, Daniel F. Reyes Meneses. Nadie sabe para quién trabaja: un acercamiento a la sabiduría popular desde el modelo de la incertidumbre Jaime Alberto Montaña. Calidad Biológica de las Aguas Superficiales de la Parte Baja de la Cuenca del Río Bogotá: Subcuenca del Río Apulo Arturo Liévano. Propuesta para el diseño de un dispositivo que reduzca el riesgo de muerte en lactantes de 3 a 6 meses de edad por el síndrome de muerte súbita infantil (SMSL) en Bogotá Mónica Ariza Cuesto, Katherine Gutiérrez Triana, Paloma Martínez Sánchez. Plan de desarrollo 2012 – 2016 Reseña del documento original elaborada por Ernesto Villegas Rodríguez. Volumen 12 No. 1 enero - junio 2013 The Future of Manufacturing in Resource-rich Economies: How mining could generate jobs and competitiveness beyond extraction of ore Gunter Pauli.
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 139-150 ¦ 139
Números anteriores
Ahorro y uso responsable del agua en el sistema institucional de gestión ambiental SAURA en la Universidad El Bosque Jaime Alberto Romero-Infante, Rafael André Moré-Jaramillo, Luz Ángela Luna-Castillo. Metodología integral para la valoración social y económica del humedal Santa María del Lago Yolanda Díaz Lozano, Maribel Pinilla Rivera. Las redes sociales como herramienta para la educación ambiental Viviana Osorno Acosta. El video: herramienta de asimilación de contenidos en el aula de clase Eilen Lorena Pérez Montero. Resiliencia, un método dinámico en la ingeniería industrial - clúster plásticos Carlos Gabriel Correa Chaparro, Laura Juliana Vega Marín. Arte rupestre muisca, cultura e ingenio humano Mónica Sofía Rico Ramírez. Evaluación de la contaminación por vertimiento de mercurio en la zona minera, Pacarní - San Luis departamento del Huila García Gómez Angela Goretty. Learning and adaptation as conservation practices in resilient traditional socio-ecological systems: The Elder Brothers of Sierra Nevada de Santa Marta Francisco Felipe Gelves Gómez. Funciones de valor para construir un indice de sostenibilidad para la evaluación de áreas naturales con uso turístico Luis Fernando Gutiérrez-Fernández
Volumen 12 No. Especial mayo - oct. de 2013 Editorial Ing. Jaime Alberto Romero Rincón del profesor Fabio Tellez Voces Jóvenes Mateo Ledesma Bohorquez A national experience in training teachers: Scratch and Robotics in Uruguay Inés Friss de Kereki, André Fonseca de Oliveira Learning & Study Strategies from a Public University in the North of México Kutugata, A. & Araiza, M.J.
Implicaciones pedagógicas del uso de las TICs en la educación superior Alicia García Bejarano, Janeth Angarita, Cristian Velandia Rúbrica de evaluación de competencias profesionales para un curso de Logística, en programas de Ingeniería Martha Ruth Mendoza Torres Efectividad del uso de la plataforma virtual en el proceso de enseñanza y aprendizaje en la Universidad del Magdalena Mónica Luz Pérez Cervantes, Anuar Francisco Saker Barros Integrando Moodle, OpenSim y GBL para fomentar el aprendizaje significativo Guiovanna P. Sabogal, Nydia A. Monroy, Fernando H. Valencia, Germán R. Navarrete, Mónica Uribe Aportes de la ingeniería a la salud y la calidad de vida: una revisión Kenneth Ochoa Reseña Ernesto Villegas Rodríguez
Volumen 12 No. 2 julio - diciembre 2013 Editorial Ing. Jaime Alberto Romero Rincón del profesor / Teacher corner Hernando Camargo Mila Estándares y metodologías: Instrumentos esenciales para la aplicación de la dirección de proyectos Maricela I. Montes-Guerra, Faustino N. Gimena Ramos, H. Mauricio Díez-Silva Integrated farming system for the foothill-regions of Colombia – Ariporo System (A.S.) Forero Buitrago Gonzalo Alberto Electro-myographic patterns of sub-vocal Speech: Records and classification Luis Enrique Mendoza, Jesús Peña Rodríguez, Jairo Lenin Ramón Valencia Cálculo diferencial: aprendiendo con nuevas tecnologías Guiovanna Sabogal, Nidya Monroy, José Luis Landero Pinzón, Yeison Ramiro Molina Vega Movilidad sostenible en Bogotá D.C. – caso metro Bogotá Rafael Andrés Moré Jaramillo, Matthieu Giret Calidad Biológica de las Aguas Superficiales de la cuenca del Río Apulo* Arturo Liévano-León
140 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 139-150
Números anteriores
Cuantificación de azúcares reductores en las cáscaras de naranja y banano William Giovanni Cortes Ortiz, José Francisco Ibla Gordillo, Lina María Calderón Velásquez, Andrés Felipe Herrera Bueno et Altri. Diseño de un sistema de accionamiento para motor trifásico Julián Andrés Gómez, Roberto William Muñoz Evaluación del clasificador Naïve Bayes como herramienta de diagnóstico en Unidades de Cuidado Intensivo Javier A. Chaparro, Beatriz Giraldo, Susana Rodón Diseño de una estrategia de control que involucre los actores de la cadena productiva de medicamentos a partir de la identificación y análisis de riesgos generados por el manejo inadecuado de los desechos en la localidad de Usaquén Pilar Bejarano Bejarano, Paola Andrea Medina Chaux State-of-the-Art of Audio Perceptual Compression Systems Marcelo Herrera Martínez, Ana María Guzmán Palacios Metodologías ágiles en el desarrollo de aplicaciones para dispositivos móviles. Estado actual Yohn Daniel Amaya Balaguera Volumen 13 No. 1 enero - junio 2014 Editorial Ing. Jaime Alberto Romero
Rincón del profesor / Teacher corner Experiencias académicas, profesionales y sociales de un profesor de ingeniería Ing. Orlando Tarazona Morales Improving Flood Forecasting Skill with the Ensemble Kalman Filter el paquete de Kalman Filter Humberto Vergara, Yang Hong, Jonathan J. Gourley. A Critical Evaluation of Post-Normal Science’s role in Climate Change Modelling and Political Decision-Making Kai Whiting, Luis Gabriel Carmona.. Tratamientos Aplicables a Materiales Lignocelulósicos para la Obtención de Etanol y Productos Químicos William Giovanni Cortes Ortiz. New Generation Networks: a Networking Trend Carlos Arturo Castillo Medina, Octavio José Salcedo Parra, Felipe Forero Rodríguez.
¿En época de crisis, es factible construir el futuro? Ricardo Prada Ospina, Pablo C. Ocampo Vélez. Reconocimiento del estado actual del paisaje del municipio de gutiérrez (Cundinamarca), mediante el uso de indicadores de ecología del paisaje Daniel León Garay, Fernando Gutiérrez F. Productividad en Empresas de Construcción: Conocimiento adquirido de las bases de datos Hernando Camargo Mila, Rogelio Flórez Díaz. Modelo integral de enfoques de cooperativismo y clusters en PYMES sector artes gráficas de Bogotá Carlos Gabriel Correa Chaparro, Natalia Torres. Microfinanzas Aplicadas a los Municipios del Alto Magdalena y Otras Regiones Rodrigo Pérez Peña, Andrés Felipe Ortiz Zamora. Propuesta de retención de personal médico en el área de urgencias de una clínica de nivel III – IV en la ciudad de Bogotá, Colombia Chicuasuque Cardozo Camilo, Jaime Cornejo Leonardo Andrés, Patarroyo Durán Nubia Isolina. Revisión sobre los impactos generados por la competencia ente plantas nativas e introducidas como base para el control de Ulex europaeus en la Ciudad de Bogotá D.C Viviana Osorno Acosta. Producción y Comprensión de Textos: La cognición situada entre lo cotidiano y el b-learning Diana Patricia Gutiérrez Sastoque, Diana Yenny Ávila Valbuena. Consideraciones tecnológicas y pedagógicas del constructivismo social Diana Castillejo, Diana Garzón. Análisis de riesgo ocupacional asociado a la presencia de monóxido de carbono mediante un sistema gráfico José Luis Buitrago Buitrago, Möritz Velásquez Riaño Reseña Segunda generación planificación y gestión territorial, como instrumento operativo para la toma de decisiones postconflicto en los PDM y POT Ernesto Villegas Rodríguez. Volumen 13 No. 2 julio - diciembre 2014 Editorial La educación ambiental para el desarrollo sostenible: la importancia de la Década 2005-2014 Opazo.M. Decano Facultad de Ingeniería Universidad El Bosque
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 139-150 ¦ 141
Números anteriores
Rincón del profesor Experiencias ambientales, productivas y docentes de un ingeniero geográfo José Lisandro Camacho Rodríguez. Vegetation drought monitoring from MODIS imagery and soil moisture data in Oklahoma Mesonet sites Diana X. Vanegas, Xiangming Xiao, Jeffrey Basara La clave delta del comportamiento de compra en el consumidor del siglo XXI Manuel Quiñones 28 Análisis del uso del suelo en el contexto de su dinámica espacio temporal en una cuenca rural serrana. Argentina Gabriela E. Senisterra, Fernanda J. Gaspari Actividad antioxidante de liquenes de la cuenca alta del rio Bogotá Oscar E. Rodríguez A., Fabio E. Díaz L., William A. Andrade B., Bibiana Moncada Metodología para mediciones de radiación electromagnética de telefonía celular Fabio Téllez, Carlos Lezama, Ernesto Sabogal Academia y Políticas Públicas: El conocimiento ambiental y la profesionalización de la Ingeniería Ambiental, Administración Ambiental, Gestión Ambiental Ernesto Villegas Rodríguez, Yolanda Díaz Lozano Análisis del desempeño de los recién egresados de Ingeniería Industrial de la Universidad El Bosque, mediante el estudio de sus competencias específicas Nubia Isolina Patarroyo Durán, José Alejandro Hernández Rosado, Aura Natalia Trujillo Perdomo Aproximación teorica sobre el uso de la herramienta, pago por servicios ecosistémicos (PSE) del recurso agua en cuencas hidrográficas en relación con el bosque nativo Viviana Osorno Acosta, Diana Carolina Bohórquez Diseño del sistema de gestión sustentable de playa grande en el corregimiento de Taganga, Santa Marta – Magdalena, Colombia Fernando Gutiérrez Fernández, Jaime Romero Infante, María Margarita Arrieta García, María Mónica Moncada C. Volumen 13 No. Especial May. - Nov. 2014 Editorial Hacia una Economía Verde Francisco José Gómez Montes
Manejo ergonómico para pantallas de visualización de datos en trabajos de oficina Aldo Piñeda Geraldo Factores operativos y administrativos que se deben tener en cuenta para la implementación de un sistema Lean Manufacturing, bajo pensamiento lateral: Caso de éxito en la empresa Baldosines Torino S.A. miembro de Grupo Alfagres S.A. Andrés Giovanni Guarín Salinas Paradigmas que limitan la producción y el consumo sustentable de la arquitectura Ernesto Villegas-Rodríguez, Luis Fernando Molina Prieto, Oscar Cortés-Cely Simulación espacio-temporal del escurrimiento por la interacción entre los cambios del uso del suelo y evolución pluvial Alfonso Martín Rodríguez Vagaría, Fernanda Julia Gaspari, Eduardo Emilio Kruse Consumo sostenible en productos pesqueros: Estrategias para la aplicación de la Política de Consumo Sostenible en Colombia Yolanda Díaz Lozano, María Camila Bautista Becerra Eco empaque de la crema dental Carolina Montoya, Paloma Martínez, Milagros Celedon, Rawad Khaddaj, Alejandra Berbesi, Andrés Monroy, Catalina Aguirre La huella de carbono como herramienta para lograr una producción sostenible en un cultivo de flores ubicado en la Sabana de Bogotá – Colombia Fernando Gutiérrez Fernández, Laura M. Montoya El cambio climático y el futuro de la economía colombiana Gustavo Adolfo Sandoval B., Ernesto Villegas Rodríguez Metabolitos de baja polaridad en hojas de Muehlenbeckia tamnifolia (Kunth) Meisn Rodriguez A. Oscar E., Torrrenegra G. Ruben D., Beltran A. Stefani, Matulevich P. Javier A., Castrillon C. William F. Reseñas - Producción y consumo sostenible Modelo conceptual para la gestión de residuos sólidos urbanos en Colombia Mauricio Enrique Blanco Redondo
142 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 139-150
Números anteriores
Políticas de produccion y consumo sostenible, las mypime y su contribucion al modelo Andrea Lucia Arango Hernández Reseñas VII Congreso Internacional de Medio Ambiente “Iniciativas de Desarrollo Sostenible: Rol del Sector Empresarial y Financiero” La toma de decisiones en la formulación de un modelo de transporte público sostenible Nick Tyler Gases de corta vida, una oportunidad para disminuir el impacto del cambio Climático Nathan Borgford-Parnell Consumo energético y eficiencia en puertos Gordon Wilmsmeier Sostenbilidad portuaria, el caso de Port of Los Angeles Christopher Cannon Climate resilience in agriculture Rattan Lal Role of Financial World in Building a Sustainable Economy: The Future of Finance John Fullerton
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 139-150 ¦ 143
Indicaciones para autores / Instructions to authors a Revista de Tecnología - Journal of Technology es una publicación periódica semestral, editada por la Universidad El Bosque cuyo objetivo y alcance está declarado al comienzo de cada ejemplar. Está abierta en forma permanente a recibir todos los documentos que sean postulados para publicación, no obstante serán impresos aquellos que el Comité Editorial considere que contribuyan a la divulgación del conocimiento y a la discusión en el contexto científico de los trabajos de investigación de las distintas disciplinas de la Ingeniería. Se privilegia la publicación de artículos que correspondan al informe de resultados de investigaciones terminadas, que en el ámbito general de la academia se conocen como “artículos originales” en términos de la tipología del IBN Publindex (Colciencias) se privilegian los siguientes tres (3) tipos de artículos en la tipología del IBN Publindex (Colciencias): Tipo 1. Artículo de investigación científica y tecnológica, Tipo 2. Artículo de reflexión y Tipo 3. Artículo de revisión.
L
Para garantizar razonablemente los objetivos de calidad científica inherentes a esta publicación, cada documento es sometido a la revisión por parte de pares evaluadores o árbitros asignados por el Comité Editorial. Los pares evaluadores o árbitros enviarán al Comité Editorial un concepto sobre el documento siguiendo las pautas establecidas por la Revista. Con la postulación del artículo para publicación en la Revista de Tecnología - Journal of Technology, se entiende implícita la autorización de los autores para la eventual publicación del mismo en formato electrónico y su almacenamiento en medios propios de la publicación o de cualquier otro editor. El Comité Editorial se reserva el derecho de última instancia de publicar documentos recibidos. No obstante, su publicación no significa que el editor-en-jefe, el comité editorial, la Facultad de Ingeniería o la Universidad El Bosque estén de acuerdo con su contenido. La responsabilidad del contenido de los documentos publicados y los efectos que se deriven de sus contenidos recaen exclusivamente sobre los autores. Los autores garantizan que los contenidos respetan los principios de propiedad
intelectual, específicamente los derechos de autor y que no ha sido publicado total o parcialmente en ningún otro medio. Además, los autores garantizan que han obtenido autorizaciones y permisos de los titulares del material que no es de su propiedad. Se aceptan artículos en cualquier idioma, especialmente castellano o inglés. Los documentos deben seguir las directrices IEEE Citation Reference del Institute for Electrical and Electronics Engineers - IEEE. Puede ser utilizado como plantilla el archivo trans-jour.doc que puede ser obtenido en www.ieee.org. Una impresión del contenido de trans-jour.doc está impreso en este número. Además de cumplir con las exigencias del formato para el artículo, se solicita seguir las siguientes recomendaciones: • Cuando tenga listo el artículo conforme al formato
antes referido, prepare un mensaje por correo electrónico en el que el asunto señale “Artículo para publicar y envíelo a revistatecnologia@ unbosque.edu.co. • Al envío por correo electrónico, también anexe
un archivo por cada figura y tabla (en el formato del programa con el que fueron elaboradas) que aparezca en el artículo. El conjunto de archivos debe estar conformado por el texto del artículo con todas sus partes y un archivo por cada figura y tabla en el formato original en el que fueron obtenidas. Un archivo (o carpeta) comprimido con el conjunto total de los archivos puede ser recibido en algunos formatos. • Asegúrese de que todas las figuras y tablas que
aparecen dentro del artículo estén debidamente identificadas (rotuladas) y referenciadas en el texto. • Asegúrese de que el artículo no tiene notas a pie de
página. En caso de aparecer notas a pie de página, el Comité Editorial evaluará su pertinencia y que estén ajustadas a la cantidad estrictamente necesaria. • Las figuras y las imágenes deben respetar los prin-
cipios de propiedad intelectual, especialmente los relacionados con los derechos de autor de
144 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 139-150
Indicaciones para autores / Instructions to authors
imágenes y fuentes de datos. Las imágenes que no son de propiedad del (los) autor(es) del artículo, deberán estar acompañadas de su respectiva fuente (rindiendo los créditos) y contar con el permiso de utilización de la misma.
que será colocada a la izquierda de los datos biográficos. El tamaño final de impresión de la fotografía de un autor es 2,54cm de ancho por 3,18 cm de largo. Los autores deben señalar explícitamente que no se encuentran en conflicto de interés.
• Las tablas e imágenes deben ser remitidas sólo en
El envío del artículo no obliga a la Revista de Tecnología – Journal of Technolog y ni la compromete a su publicación. El Comité Editorial informará a los autores dentro del término de tres (3) meses desde la recepción de su artículo, si el documento fue aceptado para publicación. No obstante lo anterior, los autores aceptan que este término puede ser variado sin previo aviso.
blanco y negro (escala de grises), esto incluye las fotografías de los autores. Las tablas e imágenes que exijan la utilización de color, serán evaluadas por el Comité Editorial. En todo caso, al enviar un texto a la Revista de Tecnología – Journal of Technolog y, el autor concede la autoridad al Comité Editorial para evaluar la utilización de la policromía y, en caso de que decida que no es necesaria, autoriza los cambios sobre las mismas sin perjuicio de los resultados. El (los) autor(es) debe(n) acompañar sus archivos con una carta de presentación y cesión de derechos de autor (un formato aparece impreso en este número) con el título del artículo, propuesta de clasificación del artículo según la tipología del IBN- Publindex (Colciencias), indicar el acceso al registro CvLAC de cada uno de los autores (caso en el que los autores estén en Colombia) y declaración de no haber publicado o estar considerando publicar este artículo en otra revista. El(los) autor(es) que no dispone(n) de registro CvLAC deben incluir los siguientes datos: Nombre(s), apellido(s), fecha de nacimiento, nacionalidad, país de nacimiento, tipo de documento de identidad, número de documento de identidad, dirección de correo electrónico, filiación institucional (organización a la cual se encuentra vinculado), nivel de formación académica (postdoctorado, doctorado, maestría, especialización, profesional) y área de formación académica (detallando estudios de pregrado y postgrado), declaración sobre si ha recibido financiación para la realización del trabajo, dirección geográfica (incluyendo ciudad, región, país, código postal), correo electrónico de contacto y una fotografía en blanco y negro
El Comité Editorial se reserva el derecho de indicar al (los) autor(es) postulante las modificaciones que deban ser introducidas al documento con el fin de que el documento cumpla con las características de calidad de la publicación. Las referencias bibliográficas deben efectuarse siguiendo las directrices IEEE Citation Reference del Institute for Electrical and Electronics Engineers – IEEE. Entre otras consideraciones, el(los) autor(es) debe(n) numerar las citaciones consecutivamente entre corchetes (paréntesis cuadrados) empezando en uno [1]. Dentro del texto del artículo, la puntuación de la frase se fija después de los corchetes. Las referencias múltiples [2], [4] se numeran con corchetes separados por coma si no son consecutivas (la referencia 2 y la 4), o separados con guión si son consecutivas [2]-[4] (las referencias desde la 2 hasta la 4). En el texto del artículo, simplemente referencia el número, por ejemplo [3]. No use “Ref. [3]” ni “referencia [3]”, excepto al comienzo de una oración: “La referencia [3] muestra...” El estilo permite referenciar el apellido de los autores como “De acuerdo con Maxwell [2]…”. No use “et.al.” a menos que haya seis autores o más. Las iniciales del nombre del autor deben anteceder al apellido.
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 139-150 ¦ 145
Políticas Editoriales / Editorial Policy Presentación a Revista de Tecnología – Journal of Technolog y Es una publicación seriada de carácter científico, crítico y analítico, en la cual, se da a conocer la producción escrita que diferentes académicos han venido aportando en su trabajo de docencia e investigación a la sociedad, referido a salud y calidad de vida, que articule y catalice sinergias de investigación con resultados originales de investigación y de estudios realizados por la comunidad académica y cientifica en todos los países y sin discriminación del origen o creencia de sus autores.
L
La Revista de Tecnología – Journal of Technolog y estará Insertada en el entorno global, comprometida con las necesidades y oportunidades locales, regionales y nacionales. Con el fin de generar sinergias dentro de las distintas disciplinas y a través de ellas, un mejor posicionamiento y un mayor impacto académico y social. Para ello, está reconocida e indexada en IBN Publindex (categoría C) Índice Nacional de Publicaciones Seriadas, Científicas y Tecnológicas. Admitida en Latindex, en proceso de incorporarse al Sistema de Información Científica Redalyc; Scopus entre otras. Comprometidos en su categorización a los más altos niveles y sistemas bibliográficos científicos. La Revista de Tecnología – Journal of Technolog y: Correspondiente a las necesidades editoriales globales la revista de Tecnología – Journal of Technology, hace parte del Sistemas de Administración y Publicación de revistas Científicas y académicas en Internet. Open Journal Systems (OJS), este sistema nos ha permitido un manejo eficiente y unificado del proceso editorial, en busca acelerar el acceso en la difusión de contenidos e investigación científica producido por la Universidad y sus asociados. Las publicaciones científicas tendrán un número específico que cualquiera puede utilizar para localizar a través de la Red el citado
postulados dentro de los objetivos y alcance de la publicación. No obstante, para garantizar los objetivos de calidad inherentes a toda publicación científica y tecnológica, todo documento que sea postulado a publicación se somete a revisión mediante el procedimiento doublé blind de un par evaluador experto en el tema del artículo. La Revista de Tecnología – Journal Of Technolog y propende por la responsabilidad y transparencia de los resultados de investigación científica y tecnológica presentados en los artículos. Por eso, además de efectuar los anteriores procedimientos, se les solicita a los autores enviar una fotografía que será publicada al lado de su nombre y datos biográficos, así como la dirección geográfica y la dirección electrónica del autor principal del artículo. Los autores que deseen publicar sus artículos en la Revista de Tecnología – Journal Of Technolog y pueden enviar sus artículos en cualquier época del año, en idioma castellano o inglés u otro idioma. Los artículos deben cumplir con el formato declarado para la publicación, como aparece en Instrucciones a los Autores. Allí se señalan las partes mínimas de todo artículo: título (en castellano e Inglés u otro idioma), Nombre(s) del(los) autor(es), resumen, abstract, palabras clave, keywords, Introducción, Materiales y Métodos, Resultados, Discusión o conclusión y Referencias bibliográficas. Es responsabilidad del(los) autor(es) remitir su artículo con título en, al menos, castellano e inglés, así como resumen y abstract, el título no debe superar los 52 caracteres. También es responsabilidad del(los) autor(es) adjuntar una carta de presentación cediendo los derechos de autor a la Revista de Tecnología – Journal of Technolog y de la Universidad El Bosque.
artículo, conocido en inglés como digital object identifier y abreviado DOI.
La calidad científica de la Revista de Tecnología – Journal Of Technolog y, se rige por los parámetros del Índice Bibliográfico Nacional Publindex que establece, entre otros criterios, que los artículos se clasifican de la siguiente manera:
La Revista de Tecnología – Journal of Technolog y, está abierta a recibir todos los documentos que sean
1. Artículo de investigación científica y tecnológica Terminada. Documento que presenta,
146 ¦ Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 139-150
Políticas Editoriales / Editorial Policy
de manera detallada, los resultados originales de proyectos terminados de investigación. La estructura generalmente utilizada contiene cuatro apartes importantes: introducción, metodología, resultados y conclusiones.
10. Documento de reflexión no derivado de investigación.
2. Artículo de reflexión. Documento que presenta resultados de investigación terminada desde una perspectiva analítica, interpretativa o crítica del autor, sobre un tema específico, recurriendo a fuentes originales.
La Revista De Tecnología – Journal Of Technolog y privilegia la publicación de artículos tipo 1,2 y 3.
3. Artículo de revisión. Documento resultado de una investigación terminada donde se analizan, sistematizan e integran los resultados de investigaciones publicadas o no publicadas, sobre un campo en ciencia o tecnología, con el fin de dar cuenta de los avances y las tendencias de desarrollo. Se caracteriza por presentar una cuidadosa revisión bibliográfica de por lo menos 50 referencias. 4. Artículo corto. Documento breve que presenta resultados originales preliminares o parciales de una investigación científica o tecnológica, que por lo general requieren de una pronta difusión. 5. Reporte de caso. Documento que presenta los resultados de un estudio sobre una situación particular con el fin de dar a conocer las experiencias técnicas y metodológicas consideradas en un caso específico. Incluye una revisión sistemática comentada de la literatura sobre casos análogos. 6. Revisión de tema. Documento resultado de la revisión crítica de la literatura sobre un tema en particular. 7. Cartas al editor. Posiciones críticas, analíticas o interpretativas sobre los documentos publicados en la revista, que a juicio del Comité editorial constituyen un aporte importante a la discusión del tema por parte de la comunidad científica de referencia. 8. Editorial. Documento escrito por el editor, un miembro del comité editorial o un investigador invitado sobre orientaciones en el dominio temático de la revista. 9. Traducción. Traducciones de textos clásicos o de actualidad o transcripciones de documentos históricos o de interés particular en el dominio de publicación de la revista.
11. Reseña bibliográfica. 12. Otros
Calidad Editorial Los datos de los artículos y de los autores son registrados en el Índice Bibliográfico Nacional Publindex de Colombia, sin perjuicio de que sean registrados en otros Índices y bases de datos bibliográficas dentro o fuera de Colombia. El (los) autor(es) deben declarar que conocen las políticas editoriales de la Revista de Tecnología, que comprenden que la postulación de su artículo para publicación (impresa o electrónica) implica la cesión de derechos de autor a la Revista de Tecnología – Journal Of Technolog y de la Universidad El Bosque en el marco de la legislación colombiana y de la normatividad de la propiedad intelectual en el ámbito internacional y, por consiguiente, el(los) autor(es) es consciente de que sólo puede postular sus artículos a una revista a la vez y, en este caso, a la Revista de Tecnología – Journal Of Technolog y, y de la misma manera que su artículo no ha sido postulado a otra revista o no ha sido publicado. El/Los autor/es deberán hacer llegar con su manuscrito una fotografia reciente y una biografia de 40 palabras, deberán declarar en los casos pertinentes el proyecto de investigación del cual es generado el producto que envian y el grupo de investigación al cual pertenece la respectiva publicación. Condiciones para nuestra Categorización en el índice Bibliográfico Nacional Publindex:
La Revista de Tecnología – Journal Of Technolog y propenderá por las condiciones de categorías de alta calidad teniendo en cuenta las condiciones de calidad y contenido científico, teniendo en cuenta mínimo 11 artículos de los tipos 1), 2), o 3) anualmente. Para el Comité Editorial, es fundamental instaurar las condiciones de calidad editorial referente a la publica-
Revista de Tecnología ¦ Journal of Technology ¦ Volumen 14 ¦ Número 1 ¦ Págs. 139-150 ¦ 147
ción de cada uno de sus miembros: un artículo del tipo 1), 2), o 3) en otras revistas arbitradas afines a la cobertura temática de la revista. Igualmente, haber utilizado mínimo 8 árbitros diferentes anualmente, y haber publicado en los dos años anteriores al periodo de observación al menos un artículo del tipo 1), 2), 3) en otras revistas arbitradas afines a la cobertura temática de la revista, el 60% de los árbitros se mantendrá externos a la institución editora y diferente de los miembros del Comité Editorial. Además el 30% del grupo de árbitros utilizados durante el periodo de observación debe tener nivel de Maestría.
documentos de los tipos 1), 2), o 3). Tener palabras claves en cada uno de los documentos de los tipos 1), 2), 3). Estabilidad: Cumplir con las fechas de publicación según la periodicidad declarada. Estar indexada en al menos un (1) índice bibliográfico durante el periodo de observación, o en tres (3) bases bibliográficas con Comité Científico de selección, que están incluidas en el documento Sistemas de Indexación y Resumen publicado en la página de Publindex y tener más de 40 suscriptores vigentes.
Exogamia Institucional
Revista de Tecnología – Journal Of Technolog y
Para los autores, como mínimo deben ser externos al Comité Editorial y al grupo de árbitros. Los referentes de Calidad Científica se propenderá por el cumplimiento de la exogamia institucional teniendo en cuenta que el 60% de los autores, como mínimo, debe ser externo al Comité Editorial y al grupo de árbitros. El 20% del cuerpo editorial, del grupo de árbitros, o de los autores de artículos de los tipos 1), 2) o 3), debe pertenecer a instituciones extranjeras. Igualmente, 50% de los miembros del Comité Científico, como mínimo, debe pertenecer a instituciones extranjeras. 50% de los miembros del Comité Científico debe haber publicado durante los dos años anteriores en revistas indexadas internacionalmente. Calidad Editorial, Estabilidad y Visibilidad: Tener resumen analítico en dos idiomas en cada uno de los
Comité Editorial Universidad El Bosque, Facultad de Ingeniería, Bogotá D.C., Colombia, 2016. Jaime Alberto Romero Infante Editor jefe – Chief Editor romerojaime@unbosque.edu.co Ernesto Villegas Rodríguez Editor Asociado – Associate Editor villegasernesto@unbosque.edu.co Gonzalo Forero Buitrago Colaborador Asociado – OJS – Senior Associate Universidad El Bosque Corres Electrónicos – Revista de Tecnología: revistatecnologia@unbosque.edu.co tecjournal.uelbosque@gmail.com
Universidad El Bosque Avenida Carrera 9 131A-02 – Edificio Fundadores, Piso 3 – ala sur Oficina de Publicaciones de la Facultad de Ingeniería, Universidad El Bosque, Bogotá D.C., Colombia. Tel. + 571 648 9000 ext. 1385 – Fax + 571 625 2030 revistatecnologia@unbosque.edu.co publicacion.revistatecnologia@gmail.com
Seleccione la modalidad de suscripción Un año US $ 18.00
Dos años US $ 30.00
Col $30.000 dos números suscripción nacional. No incluye envío por correo. dos números suscripción internacional. No incluye envío por correo. Col $50.000 dos números suscripción nacional. No incluye envío por correo. dos número suscripcion internacional. No incluye envio por correo.
Cúpon de suscripción Nombre: Dirección: Institución: Ciudad:
País:
Teléfono:
Celular:
Revista de
Tecnología Journal of Technology
Contenido Editorial Hospital Universitario. Tecnología para la salud y calidad de vida Dr. Rafael Sánchez París............................................................................................................................................................................................................................................................4 Assessing land use change in Europe’s protected areas through time I.C. Ivan Vera Concha................................................................................................................................................................................................................................................................7 Aprendizaje de la cinemática en robots redundantes utilizando mapas de bézier Diego Felipe Páez Granados, Oscar Eduardo Gualdron, Jairo Lenin Ramón Valencia....................................................................................................................................................23 Reenfoque de las cadenas productivas: caso de estudio, el ensamblaje de buses con valor agregado en Colombia Ricardo Prada Ospina, Pablo Cesar Ocampo V.....................................................................................................................................................................................................................41 Desarrollo eficiente de aplicaciones empresariales Usando el framework hibernate Christian Mauricio Castillo Estrada, Karina Cancino Villatoro, Luis Antonio Álvarez Oval...........................................................................................................................................33 Ciudades sensibles al agua: paradigma contemporáneo para gestionar aguas urbanas Luis Fernando Molina-Prieto, Ernesto Villegas Rodríguez....................................................................................................................................................................................................53 El Sistema Prolog Factory como entorno de Aprendizaje Significativo Fredy Rolando García Bello, Clara Cecilia Nensthiel Zorro................................................................................................................................................................................................65 Calidad biológica de la microcuenca de San Cristóbal en la localidad de Usaquén, a través de estudios de bioindicación con macroinvertebrados bentónicos Viviana Osorno Acosta, Sandra Liliana Mayorga León........................................................................................................................................................................................................77 Calculo de la capacidad de carga turistica del lago Tarapoto – Puerto Nariño (Amazonas- Colombia) Fernando Gutiérrez-Fernández - Sergio Andres Sierra Escribas..........................................................................................................................................................................................85 Propuesta de fortalecimiento del modelo de reposición de inventarios y programación de rutas de entrega, para la mejora del nivel de servicio del centro de distribución a los puntos de venta de una empresa comercializadora en Bogotá Martha Ruth Mendoza Torres, Luisa Fernanda Guerra Quintero, Erick Giovanni Sanchez Garcia...............................................................................................................................97 Eficiencia técnica de la producción de panela María Eugenia Guerrero Useda, Juan Diego Escobar Guzmán......................................................................................................................................................................................... 107 Propiedades que definen los materiales resilientes en arquitectura Oscar Cortés-Cely.................................................................................................................................................................................................................................................................... 117 Análisis de la seguridad en la implementación de servicios corporativos sobre el protocolo IPV Bareño Gutiérrez Raúl; Navarro Núñez William; Cárdenas Urrea Sonia; Sarmiento Osorio Hugo; Duarte Acosta Nixon; Germán Gonzalo Vargas Sánchez................................................................................................................................................................................................... 127
Por una cultura de la vida, su calidad y su sentido Avenida Carrera 9 131A - 02 • PBX (571) 6489000 Bogotá D.C., Colombia