Untelsciencia-Perú

UNTELSCIENCIA-PERÚRevista Científica

Universidad Nacional Tecnológica de Lima Sur (Untels)Av. Central y Av. Bolívar-Villa El Salvador. LIMA, PERÚ

[email protected]

Mg. Ing. Julio César Mariños AlfaroMagíster en Banca y Finanzas por la Universidad Nacional Mayor de San Marcos (Perú) y

Profesor Nombrado de la Carrera Profesional de Administración de Empresas de la Untels (Perú) EDITOR

Consejo Editorial Externo

Dra. Matilde Fernández de Romero • Doctorado en Electroquímica

Fundamental y Aplicada con mención honorífica por la Universidad de los Andes

• Maestría en Ingeniería Química por la Universidad de Zulia (Venezuela)

• Ingeniera Química por la Universidad de Zulia (Venezuela)

Dr. Ramón Alberto León Donayre• Doctor Philosophiae con el

calificativo de magna cum laude por la Julius-Maximilian-Universität, Würzburg, Alemania Federal (Especialidad principal: Psicología; especialidades secundarias: Sociología, Pedagogía Especial e Historia de la Ciencia)

• Doctor en Ciencias en la Especialidad de Psicología por la Universidad Peruana Cayetano Heredia (Perú)

• Licenciado en Psicología por la Universidad Inca Garcilaso de la Vega (Perú)

ISSN versión impresa: 2414-2751Título clave: Untelsciencia-PerúTítulo clave abreviado: Untels.cie.-Per.Hecho en el depósito legal N.º 2016-01530Diagramación: Lic. Marcos Enrique Rojas Robles

Copyright© Editado por la Universidad Nacional Tecnológica de Lima SurProhibida la reproducción total o parcial.El contenido de cada artículo es responsabilidad exclusiva del autor o autores.Código postal: Lima 42-Perúwww.untels.edu.pe

Frecuencia de la publicación: 1 volumen semestralCatálogo y Directorio: LATINDEXArbitraje: Revisión por pares anónimos

Información para la preparación de manuscritos y suscripciones.Universidad Nacional Tecnológica de Lima Sur (Av. Central y Av. Bolívar, Villa El Salvador, Lima 42-Perú)

Correspondencia: Código postal Lima 42-PerúCorreo electrónico: [email protected]

Consejo Editorial Interno

Dr. Pablo Ormeño Gonzales• Doctor en Física por la Universidad

de São Paulo (Brasil)• Maestría en Física del Estado Sólido

por la Universidad de São Paulo (Brasil)

• Licenciado en Física por la Universidad Nacional Federico Villarreal (Perú)

Mg. Fredy Campos Aguado• Maestría en Ciencias con mención

en Ingeniería en Sistemas por la Universidad Nacional de Ingeniería (Perú)

• Ingeniero Electrónico por la Universidad Nacional de Ingeniería (Perú)

Mg. Julio César Bracho Pérez• Maestro en Gestión Ambiental por la

Universidad Alas Peruanas (Perú)

Consejo Asesor

Dr. Juan Carlos Oruna Lara• Doctor en Administración de la

Educación por la Universidad César Vallejo (Perú)

• Maestro en Ciencias con mención en Estadística e Informática por la Universidad Nacional de Trujillo (Perú)

Mg. Abrahan Pablo Aslla Quispe• Maestría en Física con mención

en Física del Estado Sólido por la Universidad Nacional Mayor de San Marcos (Perú)

• Licenciado en Física Matemáticas por la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco (Perú)

Mg. Jorge Esquerre Verástegui• Maestría en Docencia en Gestión

Educativa por la Universidad César Vallejo (Perú)

• Ingeniero Químico por la Universidad Nacional del Callao (Perú)

Mg. Beatriz Salvador Gutiérrez• Maestría en Educación Ambiental

y Desarrollo Sostenible por la Universidad Alas Peruanas (Perú)

• Ingeniera en Mecánica de Fluidos por la Universidad Nacional Mayor de San Marcos (Perú)

La Revista Científica Untelsciencia-Perú tiene el objetivo de comunicar el resultado de las investigaciones realizadas por investigadores o grupos, que se dedican a las ciencias. Además, esta Revista Científica publica resultados de investigaciones originales e inéditas como una contribución al conocimiento, generando escenarios para la discusión en las diversas áreas de la ciencia de la ingeniería. Asimismo, los artículos científicos de la Revista se someten a un proceso de revisión ciega por pares conocido como arbitraje científico o revisión por expertos (peer review) para asegurar que se cumple con las normas de calidad y validez científica.

CONSEJO EDITOR

PRESENTACIÓN

La Comisión Organizadora de la Universidad Nacional Tecnológica de Lima Sur (Untels) a través de la Vicepresidencia de Investigación y Responsabilidad Social Universitaria y en cumplimiento de uno de los objetivos de la Ley Universitaria N.º 30220, encargó a la Oficina Central de Editorial e Informatización la publicación de una revista científica que busque in-dexarse y cumpla con la difusión del avance de la ciencia.

Porque solo cuando la investigación científica es divulgada, será reconocida por la comu-nidad académica, sus resultados serán debatidos y sus aportes formarán parte del conocimiento científico universal. Es por ello, que el objetivo principal de esta revista denominada Untels-ciencia-Perú es difundir el resultado del trabajo mancomunado de los integrantes del equipo investigador.

En esta revista, de periodicidad semestral, se encuentran sistematizadas producciones científicas en líneas de especialidades que se desarrollan en la Untels como: Administración de Empresas, Ingeniería Ambiental, Ingeniería de Sistemas, Ingeniería Electrónica y Telecomuni-caciones, e Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Es importante precisar que los artículos vertidos son originales inéditos y cumplen con las normas de calidad y validez científica.

Untelsciencia-Perú cuenta con un distinguido consejo editorial, especialistas internacio-nales en múltiples disciplinas como parte de su consejo asesor y un sistema de selección de artículos basado en informes remitidos por evaluadores externos de reconocida trayectoria aca-démica y profesional. Los criterios de selección, aceptación y edición cumplen con las direc-trices más exigentes de los principales indexadores y evaluadores de calidad de publicaciones científicas.

Por tanto, esta producción representa una de las evidencias del trabajo científico acadé-mico de esta casa de estudios por promover e incentivar la investigación científica, permitiendo que quienes tenemos el privilegio de ser parte de la Untels contribuyamos a engrandecer esta sociedad del conocimiento. A ellos nuestro agradecimiento por permitirnos materializar esta primera publicación.

Dra. Tarcila Amelia Cabrera Salazar de MoralesPresidenta de la Comisión Organizadora

Untels

EDITORIAL

Teniendo en consideración que en la actualidad las universidades nacionales e interna-cionales realizan acciones de investigación en función de obtener una acreditación mediante evaluaciones realizadas por el Sineace (Sistema Nacional de Evaluación, Acreditación y Cer-tificación de la Calidad Educativa), en tal virtud la Universidad Nacional Tecnológica de Lima Sur (Untels) –considerando la relevancia del conocimiento en el aprendizaje– se extiende en todos los niveles de los procesos académicos. La gestión del conocimiento, el tratamiento de las investigaciones y el hecho de mantenerse al corriente de los progresos científicos conseguidos en otras partes del orbe se están haciendo cada vez más importantes; en tal sentido los centros de investigación y un número creciente de universidades centrarán sus acciones a la investiga-ción científica.

Es por ello, que la Revista Científica de la Untels es el documento escrito y publicado que describe resultados originales de investigaciones de las ciencias de la ingeniería en el ámbito de la Ingeniería Ambiental, Ingeniería Mecánica y Electrónica, Ingeniería de Sistemas e Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones a través de un artículo científico.

El artículo debe permitir evaluar las observaciones, repetir los experimentos, evaluar los procesos intelectuales, estar a la disposición de la comunidad, estar disponible en servicios se-cundarios y debe ser original y arbitrado.

En tal sentido, la Revista Científica Untelsciencia-Perú recepcionará artículos en el área de ingeniería emitidos por docentes de esta Casa Superior de estudios, también aquellos ela-borados por los docentes de otros claustros e institutos de investigación; así como por profe-sionales investigadores y público en general a nivel nacional e internacional e indudablemente aquellos elaborados por los estudiantes de la Untels.

Como se podrá observar los retos son enormes, hay mucho por hacer y sobre todo en el campo de la investigación y la innovación científica.

Finalmente, para alcanzar la misión planteada es necesario que profesionales y docentes de la Untels se comprometan con responsabilidad y eficiencia en cada uno de los programas estipulados por la Oficina de Editorial e Informatización que ha seguido los lineamientos de nuestro Vicerrectorado de Investigación y Responsabilidad Social Universitaria representado por el Dr. Jorge Lescano Sandoval.

Mg. Ing. Julio César Mariños AlfaroJefe Editor

UNTELSCIENCIA-PERÚ

Revista Científica de la Universidad Nacional Tecnológica de Lima Sur

Volumen 1, número 1 Enero 2016

Contenido/Contents

Artículos originales

1 José Rodríguez y Glen D. Rodríguez.GENERACIÓN AUTOMÁTICA DE CASOS DE PRUEBA PARA TEST DE UNA GUI USANDO COLONIA DE HORMIGAS Y METAHEURÍSTICA GOLOSA.

Pág. 1-10

2 Sebastian Huangal Scheineder y Tarcila Amelia Cabrera Salazar de Morales.SELECCIÓN DE ELECTRODO Y AMPERAJE EN LA SEPARACIÓN DE UN ACEITE LUBRICANTE EMULSIONADO EN AGUA POR ELECTROFLOTACIÓN.

Pág. 11-19

3 Anwar J. Yarin y César R. Nunura.LOS EFECTOS DE LA SOLIDIFICACIÓN UNI-DIRECCIONAL EN LA MICROESTRUCTURA DE UN ACERO DEL TIPO AUSTENÍTICO.

THE EFFECTS OF UNI-DIRECTIONAL SOLIDIFICATION IN THE MICROSTRUCTURE OF A STEEL TYPE AUSTENITIC.

Pág. 21-29

4 Jorge Lescano Sandoval, Lucía E. Valdéz Sena y Luis A. Vílchez Lara.MEJORA CONTINUA DEL SISTEMA METROPOLITANO DE GESTIÓN AMBIENTAL LIMA-PERÚ.

Pág. 31-41

5 Gladys Cruz Y., Abrahan Aslla Q., Orlando Ortega G.y Néstor Tasayco M.ANÁLISIS Y SIMULACIÓN DE LA EXISTENCIA DE ONDAS SOLITARIAS COMO SOLUCIONES DE LA ECUACIÓN DE KORTEWEG DE VRIES (KDV).

Pág. 43-55

6 Carlos Eduardo Armas Morales.EL TELETRABAJO: COMO UNA FORMA DE INNOVACIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y LAS TELECOMUNICACIONES EN UNA ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL EMPRESARIAL (PERÚ).

THE TELEWORK : AS INNOVATION OF THE TECHNOLOGIES OF THE INFORMATION AND THE TELECOMMUNICATIONS IN AN INDUSTRIAL ORGANIZATION-MANAGERIAL (PERU).

Pág. 57-67

I

7 Jorge Eduardo Esquerre Verástegui.REDUCCIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL DE CALDERAS BAGACERAS.

Pág. 69-78

8 Myrna Manco Caycho.MODELO PREDICTIVO PARA LA IDENTIFICACIÓN DE PATRONES DE LA DESERCIÓN ESTUDIANTIL EN LA UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DE LIMA SUR (UNTELS).

PREDICTIVE MODEL FOR IDENTIFICATION OF PATTERNS OF THE STUDENT DESERTION AT NATIONAL TECHNOLOGY UNIVERSITY OF LIMA SOUTH (UNTELS).

Pág. 79-90

9 Jhan Oré D. y Ricardo J. Palomares.DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA FRESADORA CNC DE 3 GDL PARA FABRICACIÓN DE TARJETAS ELECTRÓNICAS USANDO ARDUINO Y UBUNTU LINUX.

DESIGN AND IMPLEMENTATION OF A CNC MILLING 3 DOF TO MANUFACTURE OF ELECTRONIC CARDS USING ARDUINO AND UBUNTU LINUX.

Pág. 91-95

II

GENERACIÓN AUTOMÁTICA DE CASOS DE PRUEBA PARA TEST DE UNA GUI USANDO COLONIA DE HORMIGAS Y METAHEURÍSTICA GOLOSA

José Rodríguez1 y Glen D. Rodríguez2, 3

ResumenLa creciente complejidad de las nuevas aplicaciones en una Interfaz Gráfica de Usuario (GUI

por sus siglas en inglés Graphical User Interface) es cada vez más compleja, donde la generación de casos de pruebas de forma manual se vuelve más difícil. La generación automática de casos de prueba de buena calidad, en una GUI, es una preocupación creciente en las pruebas de aplicaciones. Acciones realizadas por el usuario en la GUI puede ser considerado como eventos que se pueden plasmar como secuencias, formando así un gráfico de secuencias de eventos, y por tanto múltiples rutas de ejecución o rutas, conocidos como casos de prueba. La calidad de un conjunto de casos de prueba se mide por los criterios de cobertura (todas las acciones o eventos deben realizarse al menos una vez), que depende de la longitud y la cobertura parcial de cada ruta de ejecución. En-contrar caminos factibles y el cumplimiento de los criterios de cobertura es un problema altamente combinatorio. Para este tipo de problemas, debido a la alta potencia de cálculo que se necesitaría para encontrar una solución exacta, es bien justificado utilizar heurísticas y algoritmos metaheurís-ticos, lo que nos permite encontrar soluciones aproximadas de buena calidad. Esos métodos se han utilizado con éxito en la química, la física, la biología, y recientemente en ingeniería de software.

En este trabajo se propone el uso de una metaheurística conocida como Optimización por Co-lonia de Hormigas (ACO por sus siglas en inglés Ant Colony Optimization) para la generación de casos de prueba. La metaheurística ACO se ha adaptado con el fin de encontrar rutas individuales que podrían dar lugar a un conjunto de casos de prueba de buena calidad. Una prueba individual, trayectoria o ruta es deseable si es largo (se pone a prueba una gran cantidad de eventos o acciones) y no comparten los eventos (o compartir algunos eventos) con otros caminos. Después se genera un número apropiado de casos de prueba candidatos, donde expresamos el problema de la generación de un conjunto de casos de prueba como un Problema de Cobertura, para luego aplicar un algoritmo goloso para resolverlo. El resultado es un conjunto de caminos (casos de prueba) con recubrimiento completo de eventos con pequeño número de casos de prueba.

Se presenta también un problema resuelto por nuestro método, la generación de casos de prue-ba para Windows WordPad, y discutir los resultados.Palabras claves: Pruebas de GUI, Generación automática de casos de prueba, Optimización por colonia de hormigas, Modelo de flujo de eventos, Problema de cobertura, Algoritmo goloso (o vo-raz), Ruta más corta.

Presentado: 16/10/2015Aceptado: 22/12/2015

1 Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima, Perú. [email protected], www home page: http://www.unmsm.edu.pe2 Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú. [email protected], www home page: http://www.uni.edu.pe3 Universidad Ricardo Palma, Lima, Perú. [email protected], www home page: http://www.urp.edu.pe

Untelsciencia-Perú,1(1),2016, LimaISSN 2414-2751Depósito legal 0000-0000© Universidad Nacional Tecnológica de Lima Sur (Untels)

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Generación automática de casos de prueba para test de una GUI usando colonia de hormigas y metaheurística golosa

AbstractThe increasing complexity of new applications means GUIs are also getting more complex, and

generating tests cases manually for them becomes harder. Generating automatic, good quality GUI test cases is a growing concern in application testing. Actions performed by the user on the GUI can be regarded as events, which can be performed in sequences, forming a graph of event sequences, and therefore multiple execution paths or routes, known as test cases, are possible. The quality of a set of test cases is measured by the coverage criteria (all actions or events must be performed at least one time in the set), which depend on the length and partial coverage of each execution path. Finding feasible paths and complying with the coverage criteria is a highly combinatorial problem. For such problems, due to high computing power that it would take to find an exact solution, it is well justified to use heuristics and metaheuristics algorithms, allowing us to find approximate so-lutions of good quality. Those methods have been successfully used in chemistry, physics, biology, and recently, in software engineering.

In this paper, the use of a metaheuristic known as Ant Colony Optimization Algorithm (ACO) for generating test cases is proposed. The ACO metaheuristic has been adapted in order to find indi-vidual routes that could lead to a set of test cases of good quality. A individual test, path or route is desirable if it is long (it tests a lot of events or actions) and do not share events (or share few events) with other paths. After a appropriate number of candidate test cases are generated, we express the problem of generating a set of test cases as a set covering problem and then we apply a greedy al-gorithm to solve it. The result is a set of paths (test cases) with full covering of events with small number of test cases.

We present also a problem solved by our method, generating test cases for Windows Wordpad, and discuss the results.Keywords: GUI testing, automated test case generation, Ant Colony Optimization (ACO), event-flow model, set covering problems, greedy algorithm, shortest path.

IntroducciónLas aplicaciones de software están crecien-

do en complejidad año tras año. Interfaz Gráfica de Usuario (GUI) crece tanto en relación con el número de objetos sujetos a la interacción del usuario (botones, opciones de menú, eventos de ratón activadas, etc.) y con respecto a las depen-dencias entre objetos GUI de estado. Tradicio-nalmente esto es cierto sólo para aplicaciones de escritorio; sin embargo, para la mayoría de tecnologías AJAX esto también es cierto para muchas aplicaciones basadas en web.

Pruebas de GUI es una tarea importante en la ingeniería de software [20]. Un estudio dice que en promedio el desarrollo de una GUI

representa el 48% del código fuente y el 50% en la fase de ejecución [16]. Una GUI mal im-plementada puede también impactar en la fia-bilidad del software. Esto ha sido estudiado en aplicaciones de teléfonos inteligentes [12]. Para GUI complejos, la generación manual de los ca-sos de prueba y su mantenimiento, evaluación y la conformidad con los criterios de cobertura son muy lentos [13]. Según algunos estudios un promedio de 6% de todos los errores encontra-dos en un sistema se deben a errores de GUI [4]. La generación automática de casos de prueba de buena calidad, en una GUI, es una preocu-pación creciente en pruebas de aplicaciones, y su popularidad va en aumento [9]. Si se agrega

Untelsciencia-Perú. Enero 2016

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J. RODRÍGUEZ Y G. D. RODRÍGUEZ

el hecho de que la mayoría de los equipos de desarrollo tienen muy estrictas limitaciones de tiempo y de dinero, y en la práctica la calidad de las pruebas es una idea de último momento.

Para ayudar a los testers, en los últimos 15 años ha habido esfuerzos con el fin de automati-zar la generación y ejecución de casos de prue-ba en una GUI; esos esfuerzos se orientan hacia propuestas en modelos de interacción en GUI, generando casos de prueba basados en alguno de esos modelos y algoritmos de búsqueda y he-rramientas de desarrollo para la tarea.

Este artículo está organizado de la siguiente forma: En la sección 2, se muestra una revisión de investigaciones recientes. En la sección 3, el modelado de la GUI en forma de gráfico, y cada caso de prueba se explica como una secuencia de eventos mapeadas en el gráfico. En la sec-ción 4, un algoritmo basado en la Optimización por Colonia de Hormigas (ACO) y un algoritmo voraz es presentado. En la sección 5, un proble-ma de prueba se presenta, y los resultados son mostrados y discutidos.

Revisión de la investigación relacionadaSegún [14], se propone un Modelo de Flu-

jo de Eventos, el cual represente los eventos y sus interacciones. Al igual que los modelos de flujo de control representan todas las posibles rutas de ejecución de un programa, y que los modelos de flujo de datos representan todas las posibles definiciones y usos de una ubicación de memoria, los Modelos de Flujo de Eventos nos representan todas las posibles secuencias de eventos que se pueden ejecutar en una GUI. El estado de una GUI es el estado colectivo de cada uno de sus objetos (botones, menús, etc.), y contenedores (frames, ventanas, etc.) los cua-les a su vez contienen otros objetos. Cada obje-to de una GUI está representado por un conjun-to de propiedades de esos objetos, tales como: el color de fondo, el tipo de letra, texto en barra de título, etc. El conjunto de objetos, con sus propiedades, son utilizados para crear el Mode-lo de Estado de las GUI. La interacción de los

eventos, representa todos los posibles eventos que interactúan en la GUI.

Hay dos modelos de alto nivel para las pruebas de GUI. La más antigua es el modelo de estados finitos, propuesto por primera vez por Hu para cualquier tipo de software [5]. Más tarde, fue adaptado a las pruebas de interfase de usuario, por ejemplo en el modelo de estado finito (VFSM) [18], que utiliza el algoritmo Wp propuesto por Fujiwara [10] para generar casos de prueba. Las desventajas de estos modelos y el algoritmo son: no descarta las transiciones NULL (transiciones que son de nuevo al estado de origen)

Una reciente investigación utiliza casos de prueba generados y archivos Logs producto de la ejecución de estas pruebas, y luego hace la minería GUI con el fin de encontrar nuevos errores (resultados con comportamiento similar a los errores conocidos). Se puede considerar un nuevo enfoque, basado para el modelo de máquina de estados finito [11].

El segundo modelo se basa en los gráficos y se llama modelo de flujo de eventos [13] [14]. El modelo se presenta en detalle en el apartado 3 de este artículo. Después de modelar el GUI deseado (como se supone debe ser) como un gráfico, se aplica una técnica de inteligencia artificial llamada Planning. El tester debe ele-gir un estado inicial y un objetivo estado, y la técnica Planning sugiere una o más secuencias de acontecimientos que van desde la inicial al estado final [13]

La versión final del modelo de flujo de eventos comienza con codificación de cada evento en términos de condiciones previas y efectos, y luego representar todas las posibles secuencias de eventos del GUI [14]. Debido a que los GUIs son jerárquicos, el gráfico no está conectado totalmente (la mayoría de gráficos son escasos), y esta jerarquía puede ser mode-lada en forma aislada (por ejemplo: ventanas modales)

Una investigación más reciente realizada por Bauersfeld [2] [3], utiliza el Modelo de Flujo

Untels.cie.-Per. Vol. 1 Nº 1, pp. 1-10

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de eventos de Memon pero genera una secuen-cia óptima de eventos por ACO. Aquí, el obje-tivo de la ACO es encontrar una secuencia de eventos que maximizan la cantidad de llamadas de métodos en el código fuente asociado con la navegación a través de la GUI correspondiente a la secuencia de los acontecimientos. El objeti-vo implícito está en ir probando tantos métodos como sea posible con una secuencia de eventos.

Actuales técnicas de pruebas sobre una GUI, usadas en la práctica, son incompletas y en gran medida manuales. Entre las herramien-tas utilizadas para este fin, tenemos el HP Win-Runner, que proporciona muy poco de automa-tización, especialmente en la creación de los casos de prueba. Otras herramientas que requie-ren programación para cada caso de prueba, son las extensiones de JUnit como JFCUnit, Abbot, Pounder, entre otras.

Otra herramienta es jfcUnit, una extensión de la popular JUnit framework para probar apli-caciones Java Swing. Puede obtener manejo en ventanas o diálogos abiertos por el código de Java, localizar los componentes dentro de una jerarquía de componentes, aumentar eventos en los componentes que se encuentran (por ejem-plo, al hacer clic en un botón, al escribir texto en un campo de texto componente) y comprobar si el resultado de estos eventos son como se espe-raba o no. Los testers, también tienen que dise-ñar el ensayo con la mano, y es su responsabi-lidad de cumplir con los criterios de cobertura.

Abbot también fue creado para probar apli-caciones Java Swing. Está orientado a pruebas de regresión: mediante el registro de la interac-ción del usuario con la GUI y reproducir pos-teriormente, se puede detectar cambios no de-seados en la máquina de estado GUI debido a modificaciones en el código fuente. También se inspira en JUnit, y es compatible con guiones con una función similar a jfcUnit. El diseño de casos de prueba es manual [19]. Pounder es otra herramienta similar a tojfcUnit y Abbot [17]. Ninguna de estas herramientas puede generar un conjunto de casos de prueba, como máximo

pueden ejecutar los casos de prueba diseñados por los seres humanos.

Hay algunos estudios sobre la mejora de los casos de prueba o modificándolos después de un cambio de software, pero su relación con esta investigación es débil. La exploración del espacio de búsqueda de eventos debe ser am-plia para la generación de casos de prueba, pero puede ser local para la mejora de caso de prueba o modificación.

La investigación que aquí se presenta pue-de considerarse tanto una modificación y una la extensión de la investigación mencionada pre-viamente por Memon [13] [14] y Bauersfeld [2] [3]. Utilizamos modelo de flujo de eventos de Memon pero no su enfoque de planificación. Usamos ACO como hizo Bauersfeld, pero en lu-gar de centrarse en una sola secuencia de even-tos, se contempla un conjunto de secuencias con la meta de cobertura de la prueba completa de los componentes de la GUI, con la mínima can-tidad de secuencias. La generación de una se-cuencia óptima sobre el enfoque de Bauersfeld es el objetivo único del algoritmo ACO, pero en la creación de un conjunto de secuencias, y la no repetición de los eventos también se consi-dera en nuestro enfoque. Nuestro objetivo final es probar todos los componentes en una GUI, al menos una vez, utilizando un conjunto de casos de prueba de tamaño mínimo.

Modelo de Flujo de Eventos usado en esta investigación

El Modelo de Flujo de Eventos puede re-presentar todas las posibles secuencias de even-tos en una GUI, como un gráfico. Los nodos representan un evento en la GUI. Un evento es una respuesta del sistema a una interacción con el usuario (un clic en un botón activa un evento onClick). Algunos eventos (al menos uno) se pueden ejecutar directamente después de la aplicación iniciada, y son llamados even-tos iniciales. Un borde dirigido (e, e’) entre dos eventos e, e’, donde el evento e’ puede ejecu-tarse inmediatamente después del evento e. A


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la inversa, si no existe una arista dirigida entre eventos e, e’ luego evento e’ no se puede eje-cutar inmediatamente después del evento e [1]. Un ejemplo de una interfaz gráfica de usuario y su correspondiente gráfico se muestra en la fig.1. En esa figura, puede ser apreciada que al-gunos nodos tienen dos forma de enlaces (por ejemplo, File y New), pero otros son una forma única (Send to → Routing R.). Algunos casos, como Edit y Copy, son dos vías como una fic-ción (después de Copy, la mayoría del software pasa automáticamente a File, o salir del menú). Eventos que están disponibles en el arranque de la GUI, como File, Edit, etc., en la mayoría de los editores de texto.

En este trabajo se utiliza un modelo de flujo de eventos simplificado. La principal diferencia con el modelo completo [14] es que los dife-rentes estados no son considerados. Por tanto, el gráfico es siempre el mismo, y la capacidad de llegar a un evento depende sólo del evento actual, no en eventos pasados en la secuencia.

Figura 1: Una GUI y su correspondiente grafo de flujo de eventos.

AlgoritmoEl problema de generar un buen caso de

prueba se puede definir como: Dado un grafo de flujo de eventos que representa una GUI, en-contrar el más pequeño conjunto de caminos en el gráfico cuando se cumplen los criterios de co-bertura, donde cada ruta representa una secuen-cia de eventos válido en el GUI. El criterio de cobertura es que cada evento aparece como par-te del menor camino c, donde c=número entero predefinido. En este trabajo, c=1 como nuestro primer esfuerzo de investigación en este campo.

El problema se puede dividir en 2 sub-pro-blemas. Mirando el resultado final, el último sub-problema se describe fácilmente como un problema de cobertura establecido. El problema de cobertura se define como: Dada una colec-ción de conjuntos S sobre un universo U, en-contrar la mínima cardinalidad de un conjunto de cobertura CTS, es una subcolección de los conjuntos cuya unión es U [21]. El conjunto de cobertura es un problema NP-completo, por lo que es muy difícil para encontrar la mejor so-lución; pero es posible encontrar rápidamente las mejores soluciones a través de heurísticas y meta-heurísticas. Una heurística voraz ha sido elegida por su simplicidad y velocidad, y por-que se ha demostrado que un algoritmo codicio-so que proporciona buenas aproximaciones a la solución óptima [6]. Heurística Greedy son una familia de heurísticas constructivas; es decir, construyen la solución paso a paso.

Por lo tanto, el sub-problema anterior es cómo generar buenas rutas (elementos de S) para el algoritmo voraz, ya que no es práctico para generar todos los caminos posibles en el grafo (lenta para generar y genera un gran S que ocupa mucha memoria y toma más tiempo para la heurística voraz). La lógica sería generar un no tan gran número de caminos, donde los nodos común a cualquiera de los dos caminos diferen-tes es pequeña en promedio (este último criterio debe conducir a una cubierta de U con el menor número de caminos). Con estas ideas en men-te, una Optimización por Colonia de Hormigas


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modificada (ACO) se propone aquí. ACO es una meta-heurística nacido originalmente para encontrar camino óptimo en un grafo [7] y se ha aplicado a muchos tipos de problemas como viajar, vehículo enrutamiento, programación, etc. [8]. El objetivo aquí es obtener muchos ca-minos, no sólo un camino óptimo; porque ACO es muy bueno para las rutas de descubrimiento en problemas de grafos.

ACO es particularmente adecuado para ser aplicado a problemas que acepten una represen-tación vía grafo, necesario para imitar la bús-queda de un camino. La representación del ras-tro de feromona puede ser realizado a través de una matriz de número reales (τ) de NxN, donde N=número de eventos-GUI. El aspecto más im-portante en este algoritmo es la probabilidad de transición Pij de una hormiga k, para moverse de i a j.

El bucle básico sobre ACO es: mientras que alguna condición de terminación no se cumplen (a) Construir soluciones Ant, (b) Aplicar la bús-queda local (opcional) y (c) Actualizar feromo-nas [8].

Antes de presentar el algoritmo, las varia-bles, sus definiciones y fórmulas se explican en la Tabla 1.

Tabla 1: Variables

Antes de continuar, una observación impor-tante se debe hacer. El principal requisito para este método ACO+Greedy es tener el modelo de eventos de flujo deseado al principio; es de-cir, el ingeniero de software debe anotar el es-perado comportamiento del GUI (transiciones entre eventos permitido y transiciones no per-mitidas) en forma de gráfico. No hay garantía para poner a prueba todo transiciones, pero si suponemos que cada evento (que representa un componente GUI o Widget) está asociado con una llamada de método, entonces todos los mé-todos asociados con GUI de entrada se ponen a prueba al menos una vez. Y la probabilidad de contraer un error de transición (transición permitido en el diseño GUI pero no implemen-tada en el código fuente, ejemplo: un editor de texto se supone que ha desactivado la función Pegar deshabilitado en su inicio, pero después de hacer clic en la función de copiar, Pegar debe estar habilitado, pero el programador olvidó de codificarlo) es mayor si se corre a través de un conjunto de casos de prueba en lugar de sólo una prueba (que es el enfoque de la investiga-ción anterior [13] [14] [2] [3])

Empezamos con el gráfico, los nodos ini-ciales o eventos y parámetros para la ACO. La lógica de este algoritmo es: en un primer mo-mento muchos caminos (secuencias de eventos) se crean, a continuación se elimina cualquier camino repetido, y luego una cobertura para el conjunto de todos los eventos que se genera.


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Los elementos del conjunto de cobertura son los casos de prueba. (Ver Algoritmo 1 (ACO + Greedy)).

Figura 2: Algorithm 1: ACO+Greedy.

Figura 3: Algorithm 2: ACO.

Figura 4: Algorithm 3: Greedy

El Algoritmo 2 (ACO) es una modificación de la ACO para encontrar la ruta más corta ruta entre un nodo origen y un nodo de destino. La generación de casos de prueba no necesita el mejor camino, necesita muchos caminos que podría cubrir el conjunto U de todos eventos (nodos). Esto se logra por no tener un nodo de destino. El algoritmo comienza con la matriz D (que representa el gráfico de eventos de flujo) y una lista LI (lista de nodos inicial); que trata de generar una trayectoria a partir de un nodo aleatorio e X LI, y trata de crear un camino el mayor tiempo posible (ver bucle en líneas 11-22) y sin revisitar cualquier evento ya visita-do por ninguna hormiga en la iteración actual (hasta que es imposible llegar a un nuevo nodo directamente desde el nodo actual) utilizando un tabú Lista (LTk). Para mantenerse al tanto de los nodos ya visitados, y luego actualiza a la matriz pheromeone. El próximo evento se elige al azar, pero utilizando la probabilidad matriz P, que depende de la matriz de feromona y las distancias (ver Tabla 1). La siguiente hormiga hace lo mismo (ver bucle en líneas 3-25), hasta que se dejó ningún nodo no visitado o hasta que todas las rutas adicionales se bloqueen. En el primer caso, se salta a la siguiente iteración (ver líneas 7-8). En el último caso, se ignora la lista tabú y se inicia la creación de caminos entre un nodo inicial al azar y un nodo no cubierto al azar utilizando el algoritmo Dijkstra de la ruta más corta (ver líneas 18-20). Después se hacen todas las hormigas, se evapora alguna relación 1-ρ de las feromonas (véase la línea 27) y se va a la siguiente iteración. Todas las rutas de todas

las hormigas en todas las iteraciones se guardan en la lista S (ver línea 28).

Algoritmo 3 (Greedy) se inicia mediante la conversión de S en matriz de adyacencia S1. La información acerca del orden en la secuencia de eventos se pierde, pero no es necesario para resolver el problema de conjunto que abarca. Un ejemplo de la lista original S y su matriz se muestra en la figura 5.

En esa figura, S sólo tiene los cuatro cami-nos y la GUI sólo muestra los cinco eventos,


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la cobertura óptima sería el conjunto {path1, path2} o el conjunto {path3, pathw}, ambos con cardinalidad 2. La heurística golosa es un procedimiento paso a paso; cada paso toma el camino pi con la máxima cobertura sobre los eventos no cubiertos, a continuación establece aparte de esa ruta, y elimina las columnas de la matriz S1 los cuales están cubiertas por pi, eliminando así los eventos de la lista de eventos no cubiertos. Continúa hasta que no haya más eventos no cubiertos.

Figura 5: Un conjunto de rutas S y su matriz correspondiente.

Tabla 2: Mejor Solución (cardinalidad mínima de un conjunto de casos de prueba)

Tabla 3: Solución Promedio (cardinalidad pro-medio de un conjunto de casos de prueba)

Resultados y análisisSe creó un conjunto de casos de prueba

para la GUI de MS- WordPad. WordPad fue elegido porque, como se ha mencionado en la sección 4, el requisito principal de esto método consiste en diseñar el modelo esperado o co-rrecto flujo de eventos (grafo), una tarea para el ingeniero de software y WordPad tiene una GUI de tamaño mediano que no es tan comple-jo. El número de eventos es 73, y el número de arcos dirigidos 154. El algoritmo se ha demos-trado con diferentes combinaciones de valores de α (0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1) y β (0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1, 1,4, 1,8, 2,2, 2,6, 3), para un total de 66 combinaciones, y 35 hormigas por iteración. Cada combinación se ensayó 5 veces con el fin

de dar cuenta de la naturaleza aleatoria de ACO. La calidad de la mejor solución para cada com-binación se muestra en la tabla 2 y la calidad de la solución de la media se muestra en la Tabla 3. Como se puede notar, la mejor combinación es α=1 y β=0,4 con una solución promedio de tamaño 27 y un mejor solución de tamaño 26. Ambos son los mejores resultados entre los re-sultados de las 66 combinaciones. Los tiempos de procesamiento fueron menos de 1 minuto en un PC de escritorio.

α0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

β

0 28 27 27 26 27 270.2 28 27 27 27 26 280.4 28 27 26 26 28 260.6 27 27 27 27 26 270.8 27 27 26 27 26 271 27 27 26 26 27 271.4 27 27 27 26 26 271.8 27 27 26 27 26 272.2 28 27 26 26 27 272.6 27 27 27 28 27 273 28 27 27 27 27 27

Path\Event (node) e1 e1 e1 ... eN-1 eN

path1 1 0 0 1 0

path1 0 1 1 0 1

path1 1 1 0 0 1

...

pathw 0 0 1 1 0

α0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

β

0 29 28 28.2 27.6 27.6 28.20.2 28.6 27.6 28 29.2 28 28.60.4 28.8 28.2 27.6 27.8 29 270.6 29 28.4 28.2 28.8 28 28.40.8 29 28.2 27.6 27.8 27.2 28.21 28 28.6 28.4 27.2 27.8 28.41.4 28.6 27.8 28 27.2 27.8 28.21.8 28.4 28.6 27.4 28 28 28.62.2 28.6 28.8 27.8 27.2 28.2 28.42.6 27.8 28 27.8 28.4 28 283 28.8 28 28.2 27.8 28.2 28

S={ {e1, eN-1}, {e3,eN,e2},{e2,e1,eN}, …, {e3,eN-1} }path1: e1→eN-1path2: e3→ eN→ e2


9


ConclusionesACO demuestra ser un poderoso enfoque

para crear un conjunto de candidatos para la generación automática de casos de prueba para una GUI. En un conjunto manejable cubre el problema, porque los caminos candidatos son buenos caminos con menos visitas de los even-tos. El número de hormigas deben ser por lo menos la mitad del número de eventos, y la me-jor combinación de los parámetros α y β se en-contró experimentalmente. La velocidad de este algoritmo es muy buena y es mucho más rápido que en el caso del humano para generar los ca-sos de prueba. Un experimento más complejo debe hacerse en el futuro para una mejor vali-dación de este enfoque. Otros trabajos sugieren que cada evento se debe cubrir por lo menos por 5 diferentes casos de prueba. Este algoritmo puede adaptarse a ese problema, y es una opor-tunidad de investigación. Por ahora, nuestra herramienta de software lee datos de un archivo de texto que representa la matriz de adyacencia. En el futuro, de alguna manera gráfica se puede realizar el ingreso de los eventos- flujograma. La dependencia de un evento en otros eventos (estados) no se ha estudiado aquí, y es otro de los retos de investigación por delante.

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SELECCIÓN DE ELECTRODO Y AMPERAJE EN LA SEPARACIÓN DE UN ACEITE LUBRICANTE EMULSIONADO EN AGUA

POR ELECTROFLOTACIÓN

Sebastian Huangal Scheineder1 y Tarcila Amelia Cabrera Salazar de Morales2

ResumenEn el presente trabajo de investigación se seleccionó el electrodo y el amperaje aplicado para

obtener la mayor eficiencia en la separación de aceite por electroflotación a partir de emulsiones sintéticas de aceite lubricante en agua.

Los electrodos ensayados fueron hierro dulce, acero inoxidable 304 y aluminio. Los ampera-jes aplicados fueron 1, 2 y 3 amperios. Los electrodos fueron tipo peine con una área de 85 cm2 y 60 cm2. Se realizó una combinación factorial lo que dio como resultado 9 combinaciones.

Para realizar los ensayos en laboratorio se empleó una celda electrolítica de 2 litros de volumen efectivo. Las emulsiones sintéticas se formularon con 3000mg/L de aceite lubricante en agua empleando albumina como agente emulsionante. Antes de cada prueba se regulo la conduc-tividad a 750 µS/cm empleando NaCl y se trabajó a temperatura ambiental. A la celda se adaptó purgas en el fondo para retirar la muestra para los análisis de aceite remanente. Cada ensayo duro 15 min. y se cambió la polaridad cada 3 min.

La eficiencia de separación del aceite de la emulsión fue medida por el porcentaje de recu-peración de aceite. El método de análisis de aceite en agua fue el método gravimétrico, conocido como Método ASINEL AS-02.05.05.01 (Ruiz, 2008).

Como resultado del análisis de varianza se determinó que si existe influencia tanto indi-vidual como combinado de los electrodos y el amperaje aplicado. El factor que mayor influencia demostró, fue el tipo de electrodo seguido del amperaje aplicado.

El mejor resultado se obtuvo con la combinación de electrodo de aluminio y una intensidad de corriente de 3 amperios. La eficiencia de remoción de aceite fue 99,3% mayor que 84,66% para electrodo de hierro-3 amperios y mucho mayor que 77,53%, para electrodo de acero inoxidable-3 amperios. Palabras clave: Electrodo, amperaje, emulsión, electroflotación.

AbstractIn this paper the electrode and amperage applied to obtain greater efficiency in the separation

of oil from electroflotation synthetic lubricating oil emulsions in water is selected.The electrodes were soft iron, 304 stainless steel and aluminum. The amperage applied were



1 Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo (UNPRG)2 Universidad Nacional Tecnológica de Lima Sur (Untels)

Selección de electrodo y amperaje en la separación de un aceite lubricante emulsionado en agua por electroflotación

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IntroducciónUno de los retos más importantes que ac-

tualmente tiene la industria moderna es el de ha-cer compatible la producción con el tratamiento de los efluentes que ésta genera. Este hecho está obligando a implantar sistemas de trata-miento, lo cual está significando un aumento de los costos de inversión. Al problema económico de las propias instalaciones de depuración hay que añadir el de la propia agua como recurso.

Al encontrarnos en la zona costera donde el recurso es abastecida únicamente por el agua que fluye de los andes, está es considerada, hoy día, un bien escaso, de ahí la tendencia ascen-dente de su costo. Ambos factores, escasez y elevado costo, repercuten en la necesidad de tratar no sólo para cumplir con las regulaciones legales sino para recuperar y reutilizar la mayor parte de agua en los procesos productivos.

Algunas industrias metal-mecánicas utili-zan emulsiones de aceite en agua como medio de enfriamiento para herramientas de corte. Así mismo, en la sala de máquinas de generación de energía con motores diesel se obtienen líquidos aceitosos emulsionados procedentes de peque-ñas pérdidas en tuberías, juntas y bombas. La formación de emulsiones más o menos estables

es frecuente en la industria debido a la presencia de tenso-activos en los detergentes cuya acción se favorece con la agitación continua producida por el recorrido de los efluentes.

Es ampliamente conocido que los residuos oleosos que van a la corriente de vertidos, cons-tituyen un grave problema para el tratamiento de aguas residuales. Lo recomendable es sepa-rar previamente el aceite o todo tipo de hidro-carburo pesados.

Existen técnicas para separar el aceite del agua de emulsiones estables(Rodríguez y Te-jedor, 2006). Entre ellas se puede mencionar: ultrafiltración con membranas cerámicas, rom-pedores de emulsión por adición química y co-lumnas de absorción con carbón activo y otros materiales oleofílicos. Ninguno de los métodos anteriores contempla el uso de corriente direc-ta con electrodos para realizar la separación del aceite emulsionado por electroflotación.(Agua-do J.A. 2010).

De ahí que se formula el problema: ¿En qué medida el tipo de electrodo y el amperaje aplicado en el proceso de electroflotación afec-tarán los rendimientos de la separación de acei-te lubricante emulsionado en agua?

Por tal motivo se plantea la hipótesis: La


1, 2 and 3 amps. The electrodes were comb with an area of 85 cm2 and 60 cm2. A factorial combi-nation that yielded 9 combinations was performed.

An electrolytic cell 2 liter effective volume was employed.Emulsions were made with 3000 ppm of lubricating oil in water using albumin as emulsifier.

The conductivity to 750 mS / cm using NaCl at room temperature was regulated. Each hard assay 15 minutes and the polarity is changed every 3 minutes.

Both individual and combined influence of the electrodes and the applied amperage was de-termined. The type of electrode had the most influence followed amperage applied.

The aluminum electrode and a current of 3 amps gave an oil removal efficiency was greater than 99.3% 84.66% iron-electrode 3 amps and much greater than 77.53% of the electrode stainless steel-3 amps.Key words: Electrodo, amperage, emulsion, electroflotation.

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S. HUANGAL SCHEINEDER Y T. A. CABRERA SALAZAR DE MORALES

aplicación de electrodos diferentes (hierro, alu-minio y acero inoxidable) y distintos amperajes (1, 2 y 3 amperios) afectarán positivamente y de manera distinta el rendimiento de separación del aceite lubricante emulsionado en agua du-rante el proceso de electroflotación.

En el tratamiento de aguas residuales la electroquímica está tomando una ubicación im-portante y se habla de temas como electrocoa-gulación, electroflotación, sonoelectroquímica, bioelectroquímica. Las aguas residuales con-tienen compuestos clorados, compuestos orgá-nicos volátiles (COVs), fenoles, tensioactivos, grasas e hidrocarburos que se pueden tratar con electroquímica para reducir su efecto contami-nante. (Mollah et al, 2001).

Materiales y métodosPoblación y muestra

La población estuvo constituida por 54 li-tros de emulsión sintética de aceite lubricante en agua para realizar 27 pruebas con 2 litros cada una. La emulsión se preparó con 3000 ppm de aceite en agua. Este último valor es el exigi-do por la Organización Marítima Internacional en la resolución MEPC 107(49) para probar la efectividad de cualquier método de separación de una emulsión de aceite en agua. El aceite lu-bricante empleado fue el Helix Super 20W/50 multigrado del fabricante Shell.

La muestra estuvo constituida por 2 litros de emulsión sintética de aceite lubricante en agua para el proceso de electroflotación del cual se tomó una muestra de 1 litro de agua re-manente después del proceso para el análisis de aceite remanente. Operacionalización de variables1. Tipo de Electrodo: Se utilizó tres tipos de

electrodos de hierro, aluminio y acero inoxi-dable, en forma de peine. El ánodo con un área de contacto de 85 cm2 y el cátodo con un área de contacto de 60 cm2. La condicio-nes de ánodo y cátodo fue modificada cada 3 minutos por el cambio de polaridad para lograr un desgaste uniforme. La celda tuvo

Desde el punto de vista de conducción de electricidad los materiales empleados tuvieron las siguientes resistividades:

- Hierro: 8.9 x 10-8 Ω.m- Acero inoxidable 304: 7.2 x10-7 Ω.m- Aluminio: 2.65 x 10-8 Ω.m

2. Amperaje aplicado: Se aplicó tres niveles de intensidad de corriente expresado en ampe-rios: 1 A, 2 A y 3 A. Se utilizó una fuente po-der con amperaje y voltaje regulable, y con cambio de polaridad. La capacidad de am-peraje máximo fue de 5 Amperios y voltajes regulable de 1 a 12 voltios.

3. Porcentaje de separación de aceite: Esto re-sultó de calcular el porcentaje de remoción del aceite en base al análisis del aceite resi-dual obtenido después del proceso de elec-troflotación. % remoción aceite: [(aceite inicial-aceite re-manente)/aceite inicial)]*100

Recolección de informaciónEl método utilizado para la recolección de

datos fue la observación estructurada, realizán-dose el registro sistemático en cuadros de com-portamiento de las variables estudiadas (tipo de electrodo, amperaje aplicado, eficiencia de separación de aceite). Los datos de recolectaron de acuerdo al siguiente esquema:

Figura 1: Arreglo de electrodos.


un volumen de dos litros efectivo. Las di-mensiones de los electrodos se muestran en el esquema.


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NEL AS-02.05.05.01 (Ruiz, 2008), utilizado cuando se tiene bajos contenidos de aceite en el agua.

2. Análisis de información: Para cada combina-ción se realizó tres repeticiones y por lo tan-to se obtuvo 27 resultados que fueron ana-lizados utilizando el programa estadístico SPSS versión 19. Inicialmente se aplicó un análisis factorial de varianza para determinar si el tipo de electrodo y el nivel de ampe-raje aplicado influyen en forma individual y combinada sobre el porcentaje de separación del aceite emulsionado en agua después del proceso de electroflotación. Luego se realizó un análisis comparaciones múltiples para es-tablecer cual combinación de variables inde-pendientes produce el más alto porcentaje de separación de aceite emulsionado en agua.

Resultados y discusiónLos resultados obtenidos se resumen en la

Tabla 2. Estos valores mostrados son el resul-tado de los cálculos realizados en el Anexo en base al contenido de aceite inicial (3000 ppm= 3000 mg/L) y al contenido de aceite remante en cada ensayo. Los resultados se expresan como % de remoción de aceite. Para cada combina-ción se muestran tres valores que corresponden a las tres repeticiones.

Amperaje aplicado (amperios)T11 A

T22 A

T33 A

Tipo

de

elec

trod

o

N1hierro

72.171.573.2

78.879.377.5

84.784.285.1

N2aluminio

91.590.992.1

94.695.196.2

98.999.499.6

N3Acero inoxidable

69.470.368.5

73.172.974.5

76.877.678.2

Con los datos de la Tabla 2 se elaboró la tabla de promedios para cada combinación. Estos resultados se muestran en la Tabla 3 y se elaboró con el programa IBM SPSS versión 19.

Tabla 2: Porcentajes de remoción de aceite a partir de una emulsión aceite en agua por electroflotación empleando diferentes electrodos y amperajes.


Tabla 1: Tipo de electrodo y amperaje aplicado.

Amperaje aplicado (amperios)

T11 A

T22 A

T33 A

Tipo

de

elec

trod

o N1hierro

N1T1% remoción

N1T2% remoción

N1T3% remoción

N2aluminio

N2T1% remoción

N2T2% remoción

N2T3% remoción

N3Acero

inoxidable

N3T1% remoción

N3T2% remoción

N3T3% remoción

Procesamiento y análisis de la información1. Procesamiento: Antes de empezar el proceso

de electroflotación a cada muestra se regulo la conductividad a 750 µS/cm por adición de NaCl. La temperatura de trabajo fue la ambiental, de aproximadamente 25°C. El tiempo de aplicación de corriente fue de 15 minutos, con cambios de polaridad cada tres minutos. El pH se ajustó 6.5 con la adición de ácido muriático (26% de HCl).

Para cada prueba se utilizó dos li-tros. Terminado cada ensayo se separó por la parte del fondo un litro de muestra para el respectivo análisis de aceite remanente contenida en el agua. El método de análisis de aceite en agua empleado fue el método gravimétrico, conocido como Método ASI-

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Pruebas de los efectos inter-sujetos

Variable dependiente: Eficiencia remoción aceite

OrigenSuma de

cuadrados tipo II

gl Media cuadrática F Sig.

ElectrodoHipótesis 2367,282 2 1183,641 239,496 ,000

Error 19,769 4 4,942a 6

AmperajeHipótesis 401,389 2 200,694 40,608 ,002

Error 19,769 4 4,942a

Electrodo* Amperaje

Hipótesis 19,769 4 4,942 8,837 ,000Error 10,067 18 ,559b

a. MS(Electrodo * Amperaje)b. MS(Error)

Los mayores promedios se obtuvieron con el aluminio, dando un valor más alto con la com-binación aluminio-3 amperios de 99,30% de remoción de aceite emulsionado. Con el hierro-3 amperios se obtuvo un valor más alto de 84,67% y con el acero inoxidable- 3 amperios un valor de 77,53%.

Con el mismo programa estadístico se realizó un análisis factorial de varianza para deter-minar el efecto tanto individual como combinado de las variables independientes ensayadas. Los resultados se muestran en la Tabla 4.

Tabla 4: Análisis factorial de varianza del proceso de electro-flotación de emulsiones aceite en agua con electrodos y voltajes diferentes.

Estadísticos descriptivos

Variable dependiente: Eficiencia remoción de aceite Electrodo Amperaje Media Desviación típica N

Hierro

1AMP 72,2667 ,86217 32AMP 78,5333 ,92916 33AMP 84,6667 ,45092 3Total 78,4889 5,41143 9

Aluminio

1AMP 91,5000 ,60000 32AMP 95,3000 ,81854 33AMP 99,3000 ,36056 3Total 95,3667 3,42053 9

Aceroinox

1AMP 69,4000 ,90000 32AMP 73,5000 ,87178 33AMP 77,5333 ,70238 3Total 73,4778 3,59436 9

Tabla 3: Promedio de los porcentajes de remoción de aceite a partir de una emulsión aceite en agua por electroflotación empleando diferentes electrodos y amperajes.



16 Untelsciencia-Perú. Enero 2016

De los resultados de la Tabla 4, valores de significancia menores de 0,05, se puede ase-gurar con una confianza de 95% que las varia-bles ensayadas, amperaje y tipo de electrodo afectan la eficiencia de remoción de aceite por electroflotación a partir de una emulsión acei-te en agua. Con los valores de F obtenidos se concluye que el factor que más influencia tiene en forma individual es el tipo de electrodo si se compara con el amperaje que muestra un valor de F menor. Además el valor de F combinado es menor que los valores individuales, dando como conclusión que el efecto combinado de los dos factores ensayados es menor que los factores individuales.

Si el tipo de electrodo ejerce mayor efec-to sobre el porcentaje de remoción, entonces de la tabla 3.2 se observa que con el electrodo de aluminio con una intensidad de corriente de 3 amperios se obtuvo una porcentaje de remoción de aceite de 99,3%. Este valor comparado con 84,67% para el hierro-3 amperios y con 77,53% para acero inoxidable-3 amperios demostró que el aluminio es un electrodo recomendable para este tipo de separación.

Considerando el aceite recuperado como producto principal, el mayor rendimiento espacio-tiempo del reactor batch empleado fue de 0,198 g de aceite/L.min.

En el medio empleado (emulsión sinté-tica de aceite lubricante en agua) debido a las diferentes sales con lo que se aditiva un aceite lubricante, se considera que el tipo de electro-do tuvo una marcada influencia. Si tomamos en cuenta sus valores de conductividad eléctrica de los electrodos ensayados el aluminio tiene una conductividad 27 veces mayor que el acero inoxidable y 3.3 veces mayor que el hierro.

La presencia de NaCl, que se adicionó para aumentar la conductividad del medio, po-dría tener un efecto adverso debido a que los iones Cl-1 formados por electrolisis podrían re-accionar con el Ca, P y Zn presentes en el aceite sintético utilizado y formar cloruros de Ca y Zn que podrían precipitarse sobre los electrodos.

Sin embargo, debemos tener presente que la po-laridad de los electrodos debe cambiarse cada tres minutos, lo cual en forma neta mantiene los electrodos libre de precipitados. El beneficio fi-nal es la presencia de iones de cloro que tienen un efecto desinfectante en el agua.

Respecto a la densidad de corriente, esta fue de aproximadamente 415 A/m2 para el me-jor resultado encontrado con electrodos de alu-minio. En el trabajo de investigación de Ketkar, Mallikarjunan & Venkatachalam (2001) a una densidad de corriente semejante encontraron ta-maños de burbujas de 28,7 µm y 1,3 µm para el oxígeno e hidrogeno respectivamente, utilizan-do electrodos de grafito pulido. Ellos concluyen que las burbujas de gas dependen también de la densidad de corriente, encontrando experimen-talmente que el tamaño de la burbuja disminuyo con el aumento de la densidad de corriente. La condición de la superficie también afecta el ta-maño de la partícula. Por ejemplo, superficies con pulido espejo de placas de acero inoxidable produce burbujas más finas.

La disposición de los electrodos que se muestra en la Figura 3.1 es diferente que el arre-glo convencional propuesto por Poon (2007). En el arreglo convencional el ánodo se instala en el fondo y el catado se fija a 10-50 mm enci-ma del ánodo. Poon, encontró que en el arreglo propuesto no se asegura una rápida dispersión de burbujas de oxigeno generadas en elánodo afectando la eficiencia de flotación. En cambio con la disposición ensayada se notó una produc-ción excelente de burbujas durante los ensayos.

El cambio de polaridad en forma perió-dica aseguro que en los electrodos no se for-men precipitados de sales que de otra forma influirían negativamente en la conducción de electricidad y por lo tanto en la formación de burbujas que hacen efectiva la electroflotación. El desgaste de los electrodos también se realiza en forma uniforme gracias a este cambio de po-laridad. No se evaluó la pérdida en peso de los electrodos con el tiempo de aplicación, sin em-bargo Chen, Chen & Yue (2002) encontraron la

17


vida de servicio de un electrodo es fuertemente dependiendo de la densidad de corriente utiliza-da, hallando que el tiempo de vida es inversa-mente proporcional a la densidad de corriente elevado por un factor de 1.4 a 2.0.

Los resultados encontrados difieren de los hallados porArango & Garces (2007), quie-nes en la aplicación de celdas electroquímicas en el tratamiento de aguas residuales de la in-dustria láctea obtuvieron mejores resultados con electrodos de hierro que con electrodos de aluminio. Esto demuestra la influencia del tipo de medio líquido utilizado.

Definitivamente la electroflotación es un proceso más efectivo si se compara con el proceso clásico de flotación con ayuda de aire disuelto (Khosla N.K.; 2011). Esto se debería porque el proceso de electroflotación (EF) es un proceso simple por el cual los contaminantes flotan en la superficie del agua adsorbidos sobre las pequeñas burbujas de hidrógeno y oxígeno generadas respectivamente en el cátodo y en el ánodo en el proceso de descomposición electro-lítica del agua , según las reacciones:

Reacción en el cátodo: 2H2O − 4e → O2 + 4H+ 1.23 VReacción en el ánodo: 2H2O + 2e → H2 + 2OH− 2.80 V

La eficiencia del proceso de flotación está fundamentalmente determinada por el tamaño de las burbujas generadas, son preferibles las burbujas pequeñas ya que proporcionan una mayor superficie de contacto para la adsorción de las partículas a eliminar. Esta una de las prin-cipales ventajas del proceso de EF respecto a otros procesos de flotación clásicos como DAF (dissolved air flotation).El 90 % de las burbujas generadas en EF tienen un tamaño entre 15 y 45 μm mientras que en el proceso DAF (Sainz Sastre, J.A. 2007) el tamaño oscila entre 50 y 70 μm(Aguado J.A., 2010).

El pH de trabajo fue de 6.5, lo cual aseguró tener un tamaño de burbuja adecua-

do. Esto coincide con los resultados encontra-dos por Llerena, Ho & Piron (2006), quienes concluyeron que la variación del tamaño de las burbujas depende del pH de agua así como del material utilizado como electrodos. Las burbu-jas de hidrogeno son más pequeñas a pH neutro. Las burbujas de oxígeno, aumentan su tamaño con el pH.

El porcentaje de remoción logrado (99,3%) fueligeramente menor que el que se debe lograr de acuerdo con el exigido por la Organización Marítima Internacional en su resolución MEPC 107(4) que exige un máximo de 15 ppm de aceite en agua y que en porcentaje represente 99,5%. Podemos considerar que con todos los errores experimentales se ha logrado un buen resultado.

Conclusiones

1. Se determinó la influencia del tipo de elec-trodo y de los diferentes niveles de ampe-raje en la eficiencia de separación de aceite lubricante emulsionado en agua durante el proceso de elctroflotación.

2. La mejor combinación para una separación óptima de aceite emulsionado en agua fue de electrodo de aluminio y 3 amperios.

3. La mayor eficiencia lograda fue de 99,3%, que el exigido por Organización Maríti-ma Internacional en su resolución MEPC 107(4) que es de 99,5% a partir de una emulsión sintética de aceite en agua de 3000 mg/L.

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LOS EFECTOS DE LA SOLIDIFICACIÓN UNI-DIRECCIONAL EN LA MICROESTRUCTURA DE UN ACERO DEL TIPO AUSTENÍTICO

THE EFFECTS OF UNI-DIRECTIONAL SOLIDIFICATION IN THE MICROSTRUCTURE OF A STEEL TYPE AUSTENITIC

Anwar J. Yarin* y César R. Nunura**

ResumenEl presente trabajo objetiva el estudio de la relación entre parámetros térmicos de solidificación

y la estructura formada para la solidificación unidirecional del acero inoxidable AISI 316L. Un horno tubular vertical con calentamiento resistivo para operar hasta 1650oC y un sistema de enfria-miento a aire para la base del molde (crisol) fueron utilizados para promover solidificación unidire-cional ascendente in situ. El acero AISI 316L fue fundido a 1450 ºC en crisoles de cuarzo y grafito bajo atmósfera protectora de argón. Los lingotes fueron seccionados longitudinal y transversalmen-te para retirada de muestras para observación metalográfica por microscopia óptica e microscopia electrónica (SEM), bien como ensayos de microdureza Vickers. Parámetros de solidificación, como las tasas de enfriamiento calculadas teóricamente fueron correlacionados con aspectos de la estruc-tura bruta de solidificación, espacios interdendríticos secundarios, y microdureza.Palabras clave: Acero inoxidable austenítico AISI 316L, solidificación unidirecional ascendente, espacios dendríticos, microestructura.

AbstractThe main objective of this work is to investigate the correspondence between solidification

parameters and the as-cast structures on the AISI 316L austenitic stainless steel obtained by unidi-rectional solidification at unsteady-state heat transfer conditions. A vertical furnace that contains a cooling system controlled by air flow which allows upwards unidirectional solidification was used for carrying out the experiments. The AISI 316L steel was melted at 1450 ºC in quartz and graphite crucibles using argon as a protective atmosphere. The ingots were cut in longitudinal and transver-sal sections in order to analyze their macro and microstructure and then the correlation between the as casting structure and solidification parameters was done. The resulting microstructures were in-vestigated by hardness test also. The growth rates were calculated and correlated to as-cast structure characteristics, such as secondary dendrite arm spacing, and hardness.Keywords: A ISI 316L austenitic stainless steel, upward unidirectional solidification, microstruc-ture.


* Universidad Nacional Tecnológica de Lima Sur-Ingeniería Mecánica y Eléctrica (Perú)** CAPES-Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Brasil)


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Los efectos de la solidificación unidireccional en la microestructura de un acero del tipo austenítico

IntroducciónLos aceros inoxidables austeníticos AISI

316L presentan alta resistencia a la corrosión en temperatura ambiente, buena ductilidad, buena tenacidad en bajas temperaturas, biocompatibi-lidad, siendo considerados como superaleacio-nes(1,2,3). Son constituidos básicamente por Fe como matriz, Cr entre 16-18% (en peso), Ni entre 10-14%, Molibdeno entre 2-3%, Mn por debajo de 2%, y con tenor de C inferior de 0,03%, disminuyen-do la formación de carburos. Entre las principales aplicacio-nes de ese material, se pueden citar:• Tuberías y vasos de presión

para la industria química y petroquímica(4);

• Intercambiadores de calor de sangre de soluciones cardioplégicas(6);

• Fabricación de placas de células combustibles de membrana polimérica, substituyendo las actuales placas de grafito, buen material conductor, mas extremamente frágil, difi-cultando su proceso y manipulación(7).Toda pieza o componente metálico fabrica-

do presentará propiedades dependientes de su proceso, desde su solidificación hasta las eta-pas subsecuentes de conformación mecánica, tratamientos térmicos, mecanizado, etc. Siendo así, la solidificación se constituye en la primera etapa del proceso de fabricación, y ejercerá in-fluencias directas en las etapas posteriores y en las propiedades del producto final(8).

Los diagramas de fases brindan informa-ciones sobre las transformaciones de fases lí-quido-sólido y sólido-sólido en condiciones de equilibrio termodinámico, ayudando al estudio de la solidificación. Tratándose de una aleación con tres o más elementos se torna necesario el empleo de los diagramas ternarios. La Figura 1 muestra estos diagramas del sistema Fe-Cr-Ni,

destacando la composición química referente al AISI 316L y las temperaturas de inicio de soli-dificación (TL-Liquidus) y de final de solidifica-ción (TS-Solidus). La Figura 2 presenta detalles del diagrama pseudobinário del sistema Fe-Cr-Ni, destacando el camino de solidificación para condiciones de equilibrio termodinámico.

Figura 1. Diagramas de previsión de las temperaturas liquidus (TL) y solidus (TS) del sistema Fe-Cr-Ni(9).

Figura 2. Diagrama pseudobinário de equili-brio para el sistema Fe-Cr-Ni, conservando el tenor de Fe constante(10).

Dependiendo de los tenores de cromo e níquel do acero, se puede tener la fase prima-ria oriunda del inicio de solidificación con es-tructura completamente austenítica o austeníti-ca-ferrítica, conforme se observa en el campo en destaque da Figura 2. Segundo Ares et al


23

A. J. YARIN Y C. R. NUNURA

El objetivo del presente trabajo es el estu-dio de la solidificación uni-direcional y la reali-zación de experimentos en condiciones de flu-jo de calor transiente, para el acero inoxidable austenítico AISI 316L, estableciéndose correla-ciones entre as condiciones de solidificación y la estructura resultante.

Materiales y métodosEl acero inoxidable AISI 316L estudiado

en este trabajo presentó la composición quími-ca certificada por el fabricante según la Tabla 1.

Para los experimentos fue utilizado un hor-no vertical de fusión/solidificación, teniendo como principales características: potencia de 5 kW, sistema de calentamiento resistivo minimi-zando turbulencia en el baño fundido, contro-ladores de calentamiento y rampas, sistema de enfriamiento con aire en la base del molde (cri-sol), cámara de fusión encapsulada por tubo de cuarzo de 75 mm de diámetro y 500 mm de lon-gitud, sistema de instrumentación por termopa-res y sistema de elevación del molde cargado a la cámara de fusión/solidificación. Para los experimentos fue utilizado un caudal de 20 l/min de aire comprimido para enfriamiento de la

base del crisol. La Figura 4 presenta el horno instalado, destacando la par-te baja de la cáma-ra de alta tempera-tura con el sistema de elevación y cá-mara de cuarzo.

(10), análisis térmicas realizadas en muestras de aceros inoxidables AISI 316L permitieron determinar las temperaturas liquidus y solidus, respectivamente iguales a 1.434°C e 1.387ºC para tasas de enfriamiento próximas a 5ºC/min (0,08ºC/s). El camino de la solidificación defi-nido para ese acero a partir del líquido es: líqui-do → (líquido+ γ sólido) → γ sólido. Depen-diendo del grado de segregación de solutos, la composición del líquido puede ser modificada, originando la siguiente transformación: líquido → (líquido + γ sólido) → (líquido + γ sólido + δ sólido) → (γ sólido + δ sólido). En ese último caso, ocurre la forma-ción de ferrita en la re-gión interdendrítica. La solidificación direccio-nal a bajas velocidades de crecimiento permite observar que la mayoría de los elementos de aleación, incluyendo Cr, Ni, Mo, Mn, Si e P presentan coeficiente de dis-tribución menor que la unidad, siendo disueltos en solución sólida. Cuando existe la presencia de carbono, aun en bajos tenores, la segrega-ción de los solutos posibilita la formación de carburos de Cr y Mo con estructura eutéctica, lo que causa la degeneración del crecimiento plano, llevando al crecimiento celular, seguido por el dendrítico. La Figura 3 muestra ejemplos de microestructuras encontradas en los aceros AISI 316L.

Figura 3. Microestruturas del acero AISI 316L: (a) bruto de solidificación, 400x(11), (b) recocido, 400x(12), (c) junta soldada(13).

(a) (b) (c)

Tabla 1. Composición química nominal del AISI 316L.

Elementos C Cr Ni Mo Mn Si Otros

% en peso 0,016 16,17 10,33 2,20 1,75 0,36 0,4318


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Figura 4. Fotografías: (a) horno y sistema de gases, (b) refractario porta-crisol, (c) cámara de cuarzo, (d) sistema de elevación y (e) parte inferior del horno.

Figura 5. En (a), fotos de los crisoles. En (b), esquema de las posiciones analizadas en los lingotes.

Luego de la solidificación en crisoles de cuarzo y grafito (Figura 5a), muestras fueron retiradas de los lingotes obtenidos y sometidas a análisis metalográfica por microscopia óptica (sin y con ataque: 100 mL HCl, 5 g CuCl2, 100 mL etanol 95%)(14,15,16). La Figura 5b muestra un esquema de las regiones en donde fueron reali-zados los análisis.

Medidas de los espacios dendríticos secun-darios fueron realizadas en diferentes posicio-nes, a partir de la base resfriada de los lingotes, y correlacionados con las tasas teóricas de en-friamiento empleando expresiones de la litera-tura(17). En seguida las amuestras fueron anali-zadas por medidas de microdureza Vickers(18).

Resultados La Figura 6 presenta macrogra-

fías longitudinales de los lingotes ob-tenidos en crisol de cuarzo y crisol de grafito, mientras que la Figura 7 muestra micrografías transversales de regiones próximas a la superficie y al centro de los lingotes. Conforme se observa, la estructura se presenta pre-dominantemente dendrítica, con ra-mificaciones de la matriz austenítica y una región interdendrítica irregular.


25


Figura 6. Macrografias longitudinales de los lingotes: (a) cuarzo, (b) grafito.

Figura 7. Micrografias transversales de los lingotes: (a) cuarzo, (b) grafito.

Figura 8. Micrografias en microscopia electrónica (SEM) de regiones interdendríticas.

Análisis en microscopia electrónica (SEM) fueron realizadas en las muestras, con auxilio de EDS (espectrometría por energía dispersiva de rayos-x), detectores SE (electrones secun-darios) y BSE (electrones retro dispersados). Fueron realizadas análisis cualitativas en las re-giones interdendríticas, conforme indicaciones em las imágenes de la Figura 8a (región clara) y Figura 8b (región escura), indicando la pre-sencia de Cr, Ni y Mo, con picos de Cr mayores que los picos de Ni y los picos de Mo. Se ob-servó también la presencia de una fase oscura y globular (Figura 8c-región gris oscura), en el interdendrítico y algunas veces presente en la matriz dendrítica, con la presencia de Mo (picos mayores) y Cr (picos menores), No fue consta-tada la presencia de Fe. Los espectros son pre-sentados a la derecha.

Micrografías de la sección longitudinal fue-ron utilizadas para las medidas de los espacios dendríticos secundarios para posiciones específi-cas a partir de la base refrigerada del lingote (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 y 8 mm). Conforme puede ser visto en las imágenes de la Figura 9, la estructura del lin-gote de cuarzo se presenta más direccional, con dendritas mayores y menores regiones interden-dríticas. En el caso de la estructura del crisol de grafito, esta se presenta con menor direccionali-dad y mayor equiaxilidad, evidenciando la extra-ción de calor en las laterales próximas a la base.

(a) (b)


26


Figura 9. Micrografías de las estructuras dendríticas en diferentes posiciones de los lingotes: (a) crisol de cuarzo, (b) crisol de grafito. (Cuadro: 1266 μm de lado).

La Tabla 1 presenta los valores medidos para los espacios dendríticos secundarios, destacando el valor mínimo encontrado, el valor máximo y el promedio de diez medidas por posición (región

medida comprendida en un cuadro de 1266 μm x 1266 μm). La Figura 10 muestra en forma gráfi-ca el comportamiento de los espacios dendríticos secundarios a lo largo de la altura de los lingotes.


27


Tabla 1. Valores de los espacios dendríticos secundários.

Figura 10. Variación del espacio dendrítico secundario en función de la distancia a partir de la base de los lingotes.

Crisol de cuarzo Crisol de grafito

Mínimo Máximo Média Mínimo Máximo Média

Punto 1 51,7 64,5 58,14 27,1 39,6 32,26

Punto 2 50,8 81,1 64,36 31,8 62,6 47,01

Punto 3 50,4 68,4 59,38 47,3 67,4 53,43

Punto 4 39,3 58,3 48,70 33,4 67,0 45,65

Punto 5 58,0 66,3 62,36 30,5 71,2 49,59

Punto 6 92,1 105,9 100,72 28,7 50,5 38,42

Punto 7 - - - 32,8 70,4 50,66

Punto 8 - - - 45,1 69,8 59,7

La Figura 11 presenta los valores medidos para microdureza. Como se observa, la estruc-tura más grosera obtenida en el crisol de cuarzo refleja en menores valores de dureza (aproxi-madamente la mitad de los valores observados para el crisol de grafito). Se nota también una mayor variación en los valores para el caso del

grafito en función de la mayor cantidad de po-rosidad observada visualmente.

La Tabla 2 presenta los valores medios para λ2 y los valores de las tasas de enfriamiento cal-culadas a partir de la Ecuación (1), recomenda-da para aceros inoxidables según (17).


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Figura 11. Variación de la microdureza Vickers en función de la distancia a partir de la base de los lingotes (carga 1000 g).

Tabla 2. Media de los valores de λ2 y de las tasas de enfriamiento calculadas.

λ2 [μm] T [K/s]

24 10

33 5

50 2

68 1

(1)λ2 = 68.T

ConclusionesLa solidificación en crisol de cuarzo generó

una estructura más columnar, direcional y tam-bién más grosera, mientras que el lingote ob-tenido en crisol de grafito fue completamente equi-axial y con espacios dendríticos secunda-rios menores. Entre los factores que contribu-yeron para tal comportamiento se mencionan las propiedades termofísicas de los diferentes materiales, las dimensiones de los crisoles y el volumen de los lingotes.

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MEJORA CONTINUA DEL SISTEMA METROPOLITANO DE GESTIÓN AMBIENTAL LIMA-PERÚ

Jorge Lescano Sandoval1, Lucía E. Valdéz Sena2 y Luis A. Vílchez Lara2

ResumenSe estudia y analiza la situación actual del Sistema Metropolitano de Gestión Ambiental y

la Política Metropolitana del Ambiente y sus 43 distritos que la conforman. Encontrándose des-vinculación, descoordinación e incoherencias entre sus Instrumentos de Planificación y Gestión Ambiental, tales como: Política Ambiental, Sistemas de Gestión Ambiental, Unidad Orgánica en materia ambiental, Comisión Ambiental, Plan de Acción y Agendas Ambientales. Se presentan cerca de 35 recomendaciones para una Mejora Continua del Sistema Metropolitano de Gestión Ambiental, siendo la más importante la propuesta de Unidad Orgánica como la Gerencia de Ges-tión Ambiental y 5 Subgerencias tanto para el ámbito metropolitano como distrital.Palabras clave: Mejora Continua, Sistema Metropolitano de Gestión Ambiental.

AbstractIt explores and analyzes the current situation of the Metropolitan system of environmen-

tal management and the metropolitan environmental policy and its 43 districts that make it up. Decoupling, lack of coordination and inconsistencies between their instruments of planning and environmental management, such as: environmental policy, management systems, organic unity in environmental matters, environmental Commission, Action Plan and environmental Agendas. About 35 recommendations are presented for a continuous improvement of the Metropolitan sys-tem of environmental management, the most important being the proposal of organic unity as the Department of environmental management and 5 Assistant for the Metropolitan as district level. Key words: Continuous improvement, Metropolitan System of Environmental Management.



IntroducciónEl 8 de junio de 2004, se publicó la Ley N° 28245: Ley Marco del Sistema Nacional de Gestión Ambiental. El Reglamento de la Ley Marco del Sistema Nacional de Gestión Am-biental (SNGA), fue aprobado mediante Decre-to Supremo N° 008-2005-PCM, de fecha 24 de enero de 2005. En ambas normas se señalaba expresamente la forma como se estructuraría e implementaría el Sistema de Gestión Ambiental en el Perú y en sus diferentes niveles de gobier-

no: nacional-sectorial, regional y local (provin-cias y distritos).

La metrópoli de Lima, capital de la Repú-blica del Perú, tiene una superficie aproximada de 2819 km2 y está dividida política y admi-nistrativamente en 43 distritos que abarcan un territorio amplio, diverso y fragmentado en el marco de la gestión. La Ley Orgánica de Go-biernos Regionales N° 27867, concede un ré-gimen especial a la capital de la República y en el artículo 65º señala que no integra ninguna re-

1 Universidad Nacional Tecnológica de Lima Sur (Untels)2 Universidad Nacional Federico Villarreal (UNFV)

32

Mejora continua del Sistema Metropolitano de Gestión Ambiental Lima-Perú

gión. En la provincia de Lima las competencias y funciones reconocidas al gobierno regional son transferidas a la Municipalidad Metropolitana de Lima (MML), la cual posee autonomía polí-tica, económica y administrativa en los asuntos de su competencia regional y municipal. Toda mención contenida en la legislación nacional que haga referencia a los gobiernos regionales se entiende también hecha a la Municipalidad Me-tropolitana de Lima, en lo que resulte aplicable. Por consiguiente, y siguiendo en esta línea, Lima Metropolitana funciona como municipio y a la vez como región.

La Ordenanza Nº 1016, del 27 de abril de 2007 y su Reglamento aprobado por Decreto de Alcaldía N° 085, de fecha 27 de noviembre 2007, sobre el Sistema Metropolitano de Ges-tión Ambiental (SMGA), señala que el ámbito de aplicación de tal Ordenanza es la Provincia de Lima y se aplica a las actividades relativas a la Gestión Ambiental, cuyo cumplimiento es obli-gatorio para todas las personas naturales o jurí-dicas, de derecho público o privado (artículo 2º). El Sistema Metropolitano de Gestión Ambien-tal (SMGA), se establece como instrumento de gestión concordante con el Sistema Nacional de Gestión Ambiental (SNGA) y como parte de la Política Nacional Ambiental (PNA) y su finali-dad es efectivizar la aplicación de las políticas, planes, programas y acciones para asegurar un ambiente saludable, equilibrado y adecuado para el pleno desarrollo de la vida de los habitantes de la Provincia de Lima (artículo 4º).

La Ordenanza Nº 1628, de fecha 18 de se-tiembre de 2012, aprueba la Política Metropoli-tana del Ambiente (PMA). Señala al Principio de Mejora Continua y el de Sostenibilidad Ambien-tal, objetivo de largo plazo que debe alcanzarse a través de esfuerzos progresivos, dinámicos y per-manentes, que generen mejoras incrementales.

El Sistema Metropolitano de Gestión Am-biental (SMGA) es un instrumento o herramienta que posibilita el desarrollo e implementación de la Política Metropolitana del Ambiente (PAM) y por ende asegura el desempeño de una excelente

Gobernanza y Gobernabilidad Ambiental en ese nivel de gobierno.

La problemática desde la perspectiva de la Gobernabilidad y Gobernanza Ambiental es no-toria al observar lo siguiente:• El aparente desconocimiento de la normativa

ambiental a nivel de los municipios que con-figuran la metrópoli.

• La débil gobernanza y gobernabilidad am-biental a nivel regional y distrital. La falta de continuidad entre una y otra gestión muni-cipal.

• La falta de criterio unitario y geográfico de la ciudad como un todo.

• La desconexión y falta de articulación entre el Sistema de Gestión Ambiental Metropoli-tano y la Política del Ambiente.

• El débil o inexistente marco institucional am-biental a nivel distrital.

• La descoordinación interinstitucional am-biental entre todos los distritos que confor-man la metrópoli.

• La falta de cooperación entre los distritos y la autoridad metropolitana o regional en mate-ria ambiental.

• La falta de información y estadísticas confia-bles ambientales a nivel distrital y metropo-litano.

• La escasa o nula participación de la pobla-ción en cuestiones ambientales.

• La superposición de funciones, falta y clara definición de atribuciones y competencias en materia ambiental.

• La falta de educación, cultura y ciudadanía ambiental.

• La falta de credibilidad en la institucionali-dad ambiental por parte de la población y los bajos niveles de concreción de las políticas, planes y agendas ambientales.

• La remoción permanente de funcionarios y la escasa competencia de los mismos. Escasa o nula capacitación de los funcionarios y per-sonal en materia ambiental.

• La carencia de líneas de investigación a nivel regional y local.


33

J. LESCANO SANDOVAL, L. E. VALDÉZ SENA Y L. A. VÍLCHEZ LARA

• La falta de recursos financieros y humanos. Municipios sin recursos para financiar pro-yectos ambientales.

• Entre otros.La investigación se propuso como:

Objetivos generales:• Evaluar la actual situación de los gobiernos

locales (43 distritos) y del Gobierno Regio-nal Metropolitano, respecto a sus Instrumen-tos de Planificación y Gestión Ambiental, tales como: política, sistema de gestión am-biental y otros.

• Proponer el diseño de una Estructura Orgá-nica (Unidad Orgánica) de un Sistema Me-tropolitano de Gestión Ambiental que con-tribuya a la actualización o modernización, mejora, fortalecimiento y consolidación del Sistema Metropolitano de Gestión Ambien-tal y por ende, el cumplimiento de la Política Metropolitana del Ambiente en el marco del Desarrollo Sostenible.

Objetivos específicos:• Analizar los ROF y Ordenanzas de los 43

distritos y de la metrópoli de Lima a fin de determinar la Unidad Orgánica en materia ambiental, así como las Políticas Ambienta-les y los Sistemas de Gestión Ambiental Me-tropolitana y Distritales.

• Analizar los principios establecidos en las Políticas Ambientales de algunos distritos a fin de demostrar las diferencias entre los mis-mos.

• Identificar la existencia de comisiones am-bientales municipales y los miembros que la conforman para determinar las diferencias entre ellos y la de la Municipalidad Metro-politana.

• Diseñar y proponer una Estructura Orgánica (Unidad Orgánica) para la metrópoli de Lima y cada uno de sus 43 distritos que abarque los Ejes de la Política Metropolitana del Am-biente y otros aspectos de Gestión Ambien-tal, que por atribuciones y competencias les corresponderían.

• Recomendar acciones que permitan la Me-

jora Continua del Sistema Metropolitano de Gestión Ambiental.

MétodoLa investigación es básica y teórica. Descrip-

tiva y usa como criterio el análisis de documen-tación nacional e internacional, la comparación y proposición bajo el término de recomendaciones.

El estudio abarca los 43 distritos que com-ponen la Metropolí de Lima (ver Figura 1) y a la vez constituye el universo de la investigación.

A continuación, se detalla cada uno de los distritos de análisis, los mismos, que constituyen el espacio o área geográfica de estudio (ver en anexo mapa). • Distritos de zona norte: Ancón, Santa Rosa,

Carabayllo, Puente Piedra, Comás, Los Oli-vos, Independencia, San Martín de Porres.

• Distritos de zona sur: San Juan de Miraflo-res, Villa María del Truinfo, Pachacámac, Vi-lla El Salvador, Lurín, Punta Hermosa, Punta Negra, San Bartolo, Santa María del Mar, Pucusana.

• Distritos de zona Lima antigua: Rimac, Lima, Breña, San Miguel, Magdalena Vieja, Jesús María, Lince, San Isidro, Magdalena del Mar, San Borja, Surquillo, Miraflores, Barranco, Chorrillos, La Molina

• Distritos de zona este: San Juan de Lurigan-cho, El Agustino, Santa Anita, San Luis, Ate, Chaclacayo, Lurigancho-Chosica, Cienegui-lla.Específicamente se centra en el tema vincu-

lado al sector ambiental, es decir a la existencia de un Marco Institucional, Política Ambiental, Sistema de Gestión Ambiental y/o de cualquier otro Instrumento de Planificación y Gestión Am-biental. Como espacio temporal comprende todo el 2014, es decir de enero a diciembre de 2014.

Resultadosa. De los resultados se puede evidenciar lo si-

guiente: - Los municipios no tienen uniformidad en

cuanto a la denominación de sus Unida-



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des Orgánicas, así como desde el punto de vista de sus funciones y competencias en materia ambiental: (9) Gerencias de Servicios a la Ciudad, (5) Gerencias de Gestión Ambiental/ Ambiente, (4) Ge-rencias de Servicios Públicos, (7) Ge-rencias de Servicios a la Ciudad y Medio Ambiente, (5) Gerencias de Gestión Am-biental/Ornato/Obras/Desarrollo Urba-no/ Educación, Salud, (6) Subgerencias de Gestión Ambiental; (14) Subgeren-cias de Medio Ambiente/Parques y Jardi-nes/Ornato/Salud; Gerencia de Desarro-llo Social/Gerencia de Obras Públicas/ Gerencia de Desarrollo Urbano y (4) sin Dependencias.

- Difieren notablemente en cuanto a fechas de creación y funcionamiento.

- El término «medio ambiente» es usado indistintamente y predomina en la gran mayoría de los distritos, lo cual permite deducir que no hay un claro uso del tér-mino: ambiente.

- El nivel de cada Unidad Orgánica de la Estructura Orgánica difieren en orden de jerarquía, se presentan a nivel de: Geren-cia, Subgerencia, Dirección, División, Departamento, Programa y Unidad.

b. Resultados de la información obtenida a través del análisis de ordenanzas munici-pales sobre: Política Ambiental, Sistema de Gestión Ambiental, Estructura Orgánica Ambiental, Comisión Ambiental Municipal, Agenda y/o Plan de Acción Ambiental.

Del análisis efectuado se puede señalar lo siguiente: distritos sin Política Ambiental; distritos sin Sistema de Gestión Ambiental; distritos sin Unidad Orgánica en Materia Ambiental; Distritos sin Comisión Ambien-tal Municipal; distritos sin Agenda y/o Plan de Acción Ambiental.

De la revisión de las Ordenanzas Muni-cipales se obtuvo lo siguiente:

Respecto a la Política Metropolitana del Am-biente

La Ordenanza N° 1628, de fecha 18 de setiembre 2012. Aprueba la Política Metro-politana del Ambiente. En la misma se señala lo siguiente:

• En presentación, se señala: La Política Me-tropolitana del Ambiente responde de ma-nera integral a la actual situación crítica de Lima. Esta política se enmarca en el enfoque y prioridades de la Política Nacional del Am-biente, aprobada por Decreto Supremo N° 012-2009-MINAM y armoniza la gestión de ambos niveles de gobierno.

• En el ítem 3.5, se señala: La formulación de una política pública de carácter provincial en materia ambiental, es una intervención deli-berada, explícita, sistemática y sostenida que se pone en marcha desde el gobierno metro-politano de la ciudad de Lima, e involucra a todos sus gobiernos distritales y obliga a to-dos los individuos y a toda la sociedad; cuyo desarrollo debe ser coordinado con las enti-dades del sector público nacional, regional y local, según corresponda. Lamentablemente los 43 distritos de Lima Metropolitana no se han involucrado en ello.

Cada gobierno distrital debe elaborar po-líticas, normas, programas y proyectos de carácter local, de conformidad con esta polí-tica y con las normas generales y específicas que la instrumentalizan. Sin embargo, existe una irresponsabilidad política por parte de las autoridades ediles en materia ambiental. Ello también obedece a que las autoridades distritales son de partidos, organizaciones o movimientos políticos diferentes y en al-gunos casos contrarios a la autoridad edil metropolitana lo cual interfiere y dificulta la coordinación y cooperación entre los muni-cipios, no solo en el sector ambiental, sino en otros ámbitos del desarrollo.

• Conforme a lo que dispone el numeral 2 del artículo 157° de la Ley Orgánica de Munici-palidades, Ordenanza N° 1628, tiene alcan-ce, vigencia y preeminencia metropolitana. Ninguna municipalidad distrital puede dictar


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disposiciones que la modifiquen, contraríen o conduzcan a su inaplicación. Al no ade-cuar, los distritos sus Políticas Ambientales a la Política Metropolitana del Ambiente se desprendería primacía de la Política Metro-politana del Ambiente, por lo tanto, la de los distritos serían inválidos. En consecuencia, tendrían que adecuarse y actuar en base a la metropolitana con carácter de urgente.

• En el punto VIII: Ejes de Política, se indica que la Política Metropolitana del Ambiente es de cumplimiento obligatorio en los niveles de gobierno regional y local en la provincia de Lima y de carácter orientador para el sec-tor privado y la sociedad civil. En consecuen-cia los 43 distritos deben acatar esta disposi-ción.

• Se presentan de manera diferente los princi-pios de la Política Ambiental. Por ejemplo, los distritos de: Ate, Barranco y Lima Me-tropolitana, señalan de manera arbitraria, sin criterio de unicidad, sin coincidencia o co-rrespondencia a cada uno de los principios de la Política Metropolitana del Ambiente. Ello genera confusión y puede conducir a inter-pretar y aplicar las normas de manera indis-tinta e incorrecta.

No existe normatividad específica para que los municipios distritales informen sobre el manejo y gestión que realizan en materia ambiental, realización de exámenes, contro-les, tomas de muestras, supervisión y cual-quier otra actividad necesaria para el cum-plimiento de su misión respecto a la Gestión Ambiental Metropolitana. Asimismo, las Co-misiones Ambientales Distritales no se han adecuado a la Política Metropolitana del Am-biente y al Sistema Metropolitano de Gestión Ambiental y su Reglamento, lo cual consti-tuye en una irresponsabilidad, ineficiencia e ineficacia de Gobernabilidad y Gobernanza Ambiental a nivel metropolitano.

Respecto al Sistema de Gestión AmbientalPresentan diferentes definiciones de Sistema

de Gestión Ambiental. Por lo tanto, no se tiene

definido y claro cuáles son los Instrumentos de Planificación y Gestión Ambiental a nivel Dis-trital.Respecto a la Comisión Ambiental Municipal (CAM)

Se definen de manera y constituyen en forma diferente a sus componentes.

DiscusiónPara efectos de la Mejora Continua del Sis-

tema Metropolitano de Gestión Ambiental Li-ma-Perú (actualización o modernización, forta-lecimiento, mejora y consolidación de la Gestión Ambiental), se establecen un conjunto de reco-mendaciones y acciones a llevar a cabo, las mis-mas que se señalan a continuación:

Nota: La Gestión Ambiental involucra: el Uso Sostenible de los Recursos Naturales (con-servación y aprovechamiento) y la calidad am-biental en el sentido más amplio. Su finalidad es la Protección Ambiental en el marco del Desa-rrollo Sostenible.De carácter general: Nacional y regionalRecomendación: • Se debe con urgencia modernizar el Sistema

Nacional de Gestión Ambiental y adecuarse a la actual Política Nacional del Ambiente, la misma que merece revisión y actualización.

De carácter metropolitano-distrital1. De la Estructura Orgánica-Unidad Orgáni-

ca en Materia AmbientalLa Ordenanza N° 1751, Publicada en el

Diario Oficial El Peruano el 14 de diciembre de 2013. Ordenanza que modifica el Regla-mento de Organización y Funciones (ROF) de la Municipalidad Metropolitana de Lima, en su artículo 148º señala la existencia de la Gerencia Ambiental con la siguiente estruc-tura orgánica: - Subgerencia de Planeamiento, Gestión e

Información Ambiental - Subgerencia de Evaluación y Calidad

Ambiental - Sugerencia de Recursos Naturales y

Cambio Climático


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- Subgerencia de Operaciones AmbientalesRecomendaciones: • Tomando como referencia a Lima Metropo-

litana y a nivel de cada uno de los 43 distritos que conforman la metrópoli se debiera con-siderar uniformizar la Unidad Orgánica en materia ambiental y estandarizar sus compe-tencias y atribuciones en materia ambiental. Es obvio que cada distrito debe considerar su realidad ambiental, la misma que en su conjunto o carácter unitario geográfico, co-rresponderá a Lima Metropolitana.

• Las funciones y responsabilidades de las autoridades locales ante las instancias su-periores de gobierno se deben expresar con claridad en las disposiciones legislativas y los textos jurídicos, estipulando que sólo las funciones y responsabilidades que queden fuera de su ámbito y competencia se asigna-rán a otra autoridad. La Legislación Nacio-nal y, de ser posible, la Constitución deben determinar la manera en que se han de cons-tituir las autoridades locales, la naturaleza de sus poderes y el ámbito de su autoridad y sus responsabilidades, deberes y funciones.

• Tal Unidad Orgánica, tanto a nivel metro-politano y distrital podría ser la Gerencia de Gestión Ambiental y dentro de la misma con-siderar como Estructura Orgánica, Subgeren-cias tales como los que a continuación pre-sentamos y abarcar los Ejes de la Política con sus Líneas de Acción correspondientes y que como propuesta se presentan a continuación:Nota: Los ejes están referidos a los de la Po-lítica Metropolitana del Ambiente y se han introducido en las mismas líneas de acción, nuevas que pueden o no ser consideradas como tales.

b. Subgerencia de Políticas, Planificación, Gestión y Gobernanza y Gobernabilidad AmbientalEje de Política 4: Gobernanza Ambiental - Políticas, planes e instrumentos de Ges-

tión Ambiental - Institucionalidad ambiental (fortaleci-

miento de capacidades): Gobernabili-dad y gobernanza

- Educación, gestión de cultura y ciuda-danía ambiental

- Investigación, información, comunica-ción e indicadores ambientales

- Inclusión social en la gestión ambientalEje de Política 5: Compromisos y oportuni-dades ambientales internacionales - Compromisos internacionales - Ambiente (biocomercio, bienes y servi-

cios), comercio y competitividad - Coordinación y cooperación ambiental - Financiación y negociación ambiental - Consumo y producción sostenible - Seguridad ambiental - Otros

c. Subgerencia de Calidad Ambiental y Uso Sostenible de los Recursos NaturalesEje de Política 1: Conservación y aprove-chamiento sostenible de los recursos natu-rales y la diversidad biológica.- Recursos hídricos y cuencas- Desertificación y sequía- Tierras y suelos-agricultura urbana- Océanos y mares - Ecosistemas: Playas, acantilados, lo-

mas, humedales, entornos marino con-tinentales, otros.

- Áreas verdes: Parques, jardines y ornato- Biodiversidad: flora y fauna - Energías renovables - Ordenamiento ambiental del territorio.

Paisaje urbano - Riesgo natural y antrópico

- OtrosEje de Política 3: Gestión integral de la ca-lidad ambiental- Calidad de agua- Calidad del suelo - Calidad del aire, del control de ruido y

las vibraciones, radiaciones ionizantes y no ionizantes

- Gestión de los residuos sólidos - Sustancias químicas y materiales peli-


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grosos - Inclusión de los recicladores en la ges-

tión integral de los residuos sólidos - Estándares, límites máximos permisi-

bles y normalización ambiental - Tecnologías ecológicamente racionales - Otros

d. Subgerencia de Mitigación y Adaptación al Cambio ClimáticoEje de Política 2: Mitigación y adaptación al cambio climático - Adaptación - Mitigación y ecoeficiencia - Instrumentos y/o herramientas para es-

tablecer metodologías comunes para integrar el cambio climático en las es-trategias de desarrollo de las ciudades y la elaboración de un protocolo nacio-nal (metropolitano) sobre las emisiones de gases de efecto invernadero a escala distrital.

d. Subgerencia de Higiene, Salud y Sanea-miento Ambiental - Higiene, salud ambiental (calidad del

agua de consumo humano, inocuidad de los alimentos, peligros y alertas en salud ambiental, salud ambiental en emergencias y desastres, zoonosis, sa-lud ocupacional, aire en interiores, epi-demiología, otros)

- Saneamiento ambientale. Subgerencia de Evaluación, Control, Fisca-

lización y Justicia Ambiental - Evaluación y control de la calidad am-

biental - Incentivo y fiscalización - Prevención de conflictos socioambien-

tales - Justicia ambiental - OtrosEl término «medio ambiente» debe ser sus-

tituido por el término: «ambiente» en todas las normas de todos los distritos en la que aparezca.

Esta propuesta implica contrastar las fun-ciones y competencias que en materia ambien-

tal tienen el gobierno nacional, regional y local (provincias y distritos).2. De la Política Metropolitana del Ambiente

(PMA)Recomendación: • La Política Metropolitana del Ambiente

debe diseñarse, implementarse, ejecutarse y evaluarse a nivel de los 43 distritos de Lima Metropolitana con carácter de urgente. Debe generarse una norma especial y específica sobre el particular.

3. Del Sistema de Gestión AmbientalRecomendación: • Se deben precisar y definir los Instrumentos

de Planificación y Gestión Ambiental de una manera más clara, estos podrían concretarse desde el punto de vista regional y local.

4. De la Comisión Ambiental Municipal (CAM)

Recomendaciones: • Las Comisiones Ambientales Municipales

Distritales deberán adecuarse a lo que regu-la la Ley N° 28245: Ley Marco del Sistema Nacional de Gestión Ambiental, la Ordenan-za N° 1016 Sistema Metropolitano de Ges-tión Ambiental y su Reglamento.

De lo anterior se desprende que no existe normatividad específica para que los Municipios Distritales informen sobre el manejo y gestión que realizan en materia ambiental. Así mismo, las Comisiones Am-bientales Distritales no se han adecuado a la Política Metropolitana del Ambiente y a la Comisión Ambiental Regional de Lima Metropolitana.

• Las Comisiones Ambientales Regional y Local requieren de un nuevo marco normati-vo (Ordenanza), de mejora y fortalecimiento de los mismos.

Deben incorporarse a los Consejos de Coordinación Regional y/o Local según co-rresponda, para ello debe modificarse el artí-culo 11º de la Ley Orgánica de Gobiernos Re-gionales N° 27867 y artículos 102º a 105º de la Ley Orgánica de Municipalidades N° 27972.


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• Tanto la Municipalidad Metropolitana de Lima, como sus 43 distritos tienen respon-sabilidad respecto a la Comisión Ambiental Metropolitana, como Las Comisiones Am-bientales Municipales, en cuanto a creación, ámbito, composición y funciones, respecti-vamente. Por lo tanto, urge una mejora con-tinua desde esta perspectiva a cada una de las Comisiones de los 43 municipios distri-tales, incluida la de Lima Metropolitana.

• Los 43 distritos de Lima Metropolitana de-ben conformar la Comisión Ambiental Re-gional de la Metrópoli.

• Los Grupos Técnicos deben estandarizar o uniformizar sus funciones, además de ser coherentes con los Ejes de sus respectivas Políticas Ambientales.

5. De la Agenda y/o Plan de Acción AmbientalEl Plan Nacional de Acción Ambiental

es un instrumento de Planificación Ambien-tal Nacional de largo plazo, el cual se for-mula, en prospectiva y contiene las metas prioritarias, acciones estratégicas, responsa-bles, así como los indicadores para evaluar su ejecución por parte de las entidades que conforman el Sistema Nacional de Gestión Ambiental.

Recomendación: • Adecuar las Agendas y/o Planes de Acción

Ambiental de nivel distrital a la Política Me-tropolitana del Ambiente.

6. Otros aspectosRecomendaciones: • Se debería iniciar un gran debate nacional

y regional, sobre las funciones y competen-cias ambientales a nivel nacional, sectorial, regional y local y sobre la base de los prin-cipios de la buena gobernanza urbana, sub-sidiariedad, sostenibilidad, eficiencia, equi-dad, transparencia, rendición de cuentas, participación civil, seguridad y descentrali-zación, con el fin de ordenar la gestión am-biental en el país. La Gobernanza Ambiental es parte de la Gobernanza Urbana.

• La Ley Orgánica de Gobiernos Regionales

N° 27867, señala en el artículo 29º y 29-A ítem 4, la existencia de una Gerencia de Re-cursos Naturales y Gestión del Medio Am-biente.

• La Gerencia debe denominarse Gerencia de Gestión Ambiental y así uniformizar la de-nominación a nivel regional y local.

• La Comisión Ambiental Metropolitana debe ser parte constitutiva del Consejo de Coor-dinación Regional por Ley. Teniendo en cuenta el artículo 11º de la Ley Orgánica de Gobiernos Regionales N° 27867. Asimismo, sobre el régimen de sesiones que se reúne ordinariamente dos veces al año y en forma extraordinaria cuando lo convoque el presi-dente regional. Debe modificarse y las sesio-nes ordinarias ser cada 30 días (art. 11/A c).

• Las Comisiones Ambientales Municipales, deben ser parte constitutiva de los Consejos de Coordinación Local Distrital por Ley. Te-niendo en cuenta los artículos 102º a 105º de la Ley Orgánica de Municipalidades N° 27972. Asimismo, sobre el régimen de sesio-nes que se reúne ordinariamente dos veces al año y en forma extraordinaria cuando lo convoque el presidente regional. Debe mo-dificarse y las sesiones ordinarias ser cada 30 días (artículo 103º) y las extraordinarias cuando el presidente regional las convoque de preferencia cada dos meses.

Gestión Integral de la Calidad Ambiental• A nivel local en la Estructura Progra-

mática y Estructura Funcional de Proyectos Genéricos, Presupuesto de los Gobiernos Locales. Aparece la División Funcional so-bre la Gestión Integral de la Calidad Am-biental y cuya orientación esta referida a: re-forestación, arborización, relleno sanitario, limpieza pública, riego, represas, parques, alamedas, plazuelas, viveros, entre otros (Comunidad Andina, 2012).

• Como se observa existen incoheren-cias, descoordinaciones, y no vinculación entre las políticas ambientales locales y el


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gasto público establecido en el Presupuesto de la República. Este divorcio entre Políticas y Presupuesto permite la inacción, falta de implementación, la no ejecución de las Polí-ticas y Ejes de Acción en materia ambiental en todos los niveles de gobierno.

Recomendaciones:• Articular las Políticas Ambientales Nacio-

nal-Sectorial, Regional y Local al Presu-puesto General de la República, en forma coherente y articulada, que cubran los Ejes temáticos de las Políticas.

• El Clasificador Funcional Programático re-quiere ser mejorado, así como la Estructu-ra Programática y Estructura Funcional de Proyectos Genéricos, del Presupuesto de los Gobiernos Locales en materia ambiental.

• El municipio más emblemático y que ha ac-tualizado y articulado su Política Ambiental Local a la Política Nacional del Ambiente, ha reducido en los últimos tres años su in-versión en materia ambiental específicamen-te en la actividad: Control, Aprovechamien-to y Calidad Ambiental.

• La Municipalidad Metropolitana de Lima no toma en cuenta y no revisa los Planes Ope-rativos Institucionales (POI) de cada uno de los 43 municipios distritales en cuanto a ac-tividades y a financiamiento en materia am-biental.

• Los Planes de Desarrollo Municipal Concer-tados de los 43 distritos y el Plan de Desarro-llo Urbano de la Metrópoli de Lima, deben integrar la: Gestión del Territorio, la Gestión del Riesgo y la Gestión Ambiental de mane-ra holística, sistémica e interdependiente y con las demás políticas de desarrollo local.

• El Organismo de Evaluación y Fiscaliza-ción Ambiental (OEFA), debiera fiscalizar y realizar el control ambiental sobre la Metró-poli de Lima y sus 43 distritos en materia de eficiencia y eficacia de la aplicación de los Instrumentos de Planificación y Gestión Ambiental (Avellaneda, 2007).

• El Sistema Nacional de Evaluación y Fisca-

lización Ambiental (Sinefa), debe evaluar, supervisar, fiscalizar, controlar y sancionar en materia ambiental a la Municipalidad Metropolitana de Lima, sus 43 distritos por incumplimiento de la aplicación de la legis-lación ambiental.

• La Defensoría del Pueblo, la Contraloría General de la República y otras entidades del Estado Peruano, con facultades en ma-teria ambiental deben ejercer un control gubernamental para prevenir y verificar, mediante la aplicación de principios, siste-mas y procedimientos técnicos, la correcta, eficiente y transparente utilización y gestión de los recursos y bienes del Estado, del de-sarrollo honesto y probo de las funciones y actos de las autoridades, funcionarios y ser-vidores públicos, así como, el cumplimiento de metas y resultados obtenidos por las ins-tituciones sujetas a control, con la finalidad de contribuir y orientar el mejoramiento de sus actividades y servicios en beneficio a la Nación. Asimismo, proteger los derechos constitucionales y fundamentales de la per-sona y de la comunidad, además de super-visar el cumplimiento de los deberes de la administración pública y la prestación de los servicios públicos a la ciudadanía.

• El Instituto Nacional de Estadística e Infor-mación (INEI) debería establecer y actua-lizar la información a nivel nacional, sec-torial, regional, provincial y distrital sobre los Instrumentos de Planificación y Gestión Ambiental, así como, el gasto público en materia ambiental.

• Profundizar a nivel local, regional y nacional el análisis y estudio sobre la Gestión Am-biental Pública, a través de los Instrumen-tos de Planificación y Gestión Ambiental, tales como: Política Ambiental, Sistemas de Gestión Ambiental, Planes de Acción Am-biental, Agendas Ambientales, Estructuras Orgánicas y Comisiones Ambientales, entre otros (Álvarez, 2011).


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Figura 1: Provincias del Perú.


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ReferenciaÁlvarez I., Juan (2011). Planeamiento Estra-

tégico, Plan de Desarrollo Concertado y Plan Operativo. Pacífico Editores. Lima Perú.

Avellanda C., Alfonso (2007). Gestión Ambien-tal y Planificación del Desarrollo. Eco Edi-ciones. Bogotá. Colombia

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Ministerio del Ambiente (2013). Agenda Am-biente Perú 2013-2014. Lima: Héctor Jere-mías y Néstor Villanueva Asociados SAC.

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ANÁLISIS Y SIMULACIÓN DE LA EXISTENCIA DE ONDAS SOLITARIAS COMO SOLUCIONES DE LA ECUACIÓN DE KORTEWEG DE VRIES (KDV)

Gladys Cruz Y.1, Abrahan Aslla Q.1, Orlando Ortega G.1y Néstor Tasayco M.1

ResumenConsideramos el problema de valor inicial para la ecuación de Korteweg de Vries (KdV), que

describe la propagación de ondas sobre la superficie de agua en un canal de longitud finita. Primero se hace un estudio analítico de la existencia y unicidad de las soluciones, así como la buena formu-lación local del problema en los Espacios de Sobolev Hs(R) para s>3/4. Luego se elabora un esque-ma de simulación numérica para estudiar las soluciones de tipo onda solitaria para un solitón, luego para dos solitones usando el método de diferencias finitas para los términos lineales y no lineales. Además se usa comparativamente el método de la transformada rápida de Fourier para los térmi-nos lineales, analizando los efectos de conservación, dispersión y velocidad de las ondas solitarias generadas en campos continuos.Palabras claves: Ecuación KdV, propagación de ondas, simulación numérica, dispersión.

AbstractWe consider the initial-value problem for the equation of Korteweg-de Vries (KdV), this equa-

tion describes the propagation of waves on the surface of water in a channel of finite length. First, an analytical study was made of the existence and uniqueness of the solutions as well as the good local formulation of the problem in the Sobolev Spaces Hs(R) for s>3/4. Then it has developed a scheme of numerical simulation to study the solutions of wave type for a solitary soliton, then for two solitons using the method of finite differences for the terms linear and non-linear. It is also used comparatively the method of the fast Fourier Transform FFT for the linear terms, analyzing the effects of conservation, dispersion and speed of the solitary waves generated incontinuos fields.Keywords: KdV equation, propagation of waves, numerical simulation, dispersion.


1 Universidad Nacional Tecnológica de Lima Sur (Untels)

IntroducciónEn el presente trabajo se considera la ecua-

ción generalizada de Korteweg de Vries KdV

donde la función u=u(x,t) mide la altura de la onda en la posición x en el tiempo t para α=1, β=1 y |γ|≥1, la ecuación describe la propagación unidireccional de ondas largas de dispersión débilmente nolineales, tal como sucede cuando un fluido homogéneo discurre en un canal. La


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Análisis y simulación de la existencia de Ondas Solitarias como soluciones de la Ecuación de Korteweg de Vries (KdV)

ecuación (PVI) tiene soluciones de tipo onda solitaria que describen la propagación de ondas en la superficie de agua de un canal no rugoso.

El objetivo es analizar la existencia y uni-cidad de las soluciones locales de la ecuación KdV, luego simular numéricamente tales solu-ciones como ondas solitarias presentes en flui-dos en un canal abierto, determinando su preci-sión, estabilidad y convergencia.

Para lograr este propósito, tomamos (Ca-pella-Kort A., 2003) y (Cerpa Eduardo, 2012) quienes probaron matemáticamente la existen-cia y unicidad de soluciones de la ecuación KdV, usando la técnica de la regularización pa-rabólica. (J. Colliander, 2003) utilizó el método de la fase estacionaria para estudiar el compor-tamiento asintótico de la solución de la KdV consiguiendo demostrar un decaimiento expo-nencial. (Edorgan M.B.,s.f.) probaron la exis-tencia de soluciones en los espacios de Sobolev Hs(R) para s>2.

Sobre el estudio numérico en teoría soli-tónica, (T. y Topalov, 2006) exploran el com-portamiento de solitones ópticos basado en el método de diferencias finitas para solucionar ecuaciones de onda no lineales, (C. Kenig, 1993) hacen un estudio numérico del con-trol exacto de la KdV lineal; (Martel, 2005) y (Mendoza A., 2000) elaboran un método nu-mérico para ondas dispersivas determinando la precisión, estabilidad y convergencia de tal modelo. Para los propósitos de nuestro trabajo, necesitamos para la parte analítica de la teoría distribucional y los espacios de Sobolev con-sultaremos (Munive L.,s.f.; F. y Gordon, 2006) así como otros relacionados.

1. MetodologíaEn el presente trabajo de investigación,

para analizar las soluciones de la ecuación de Korteweg de Vries KdV, se usa los trabajos de (C. Kenig, 1993; J. Colliander, 2003; Cerpa Eduardo, 2012; Zabusky, 1965; Martel, 2005; Tao, 2008; Munive L., s.f.) y otras publicacio-

nes útiles en el estudio de la existencia y uni-cidad de la solución local del problema (KdV) planteado.

Mediante el método de la transformada de Fourier, las soluciones se acotan e interpolan en los espacios L2y de Sobolev HS, también se usa los C0-semigrupos de contracción así como los métodos del análisis funcional.

Finalmente, para obtener las soluciones numéricas se emplea el método de diferencias finitas.1.1 Métodos numéricos

Se desarrolla el Método de diferencias fi-nitas que consiste en una aproximación de de-rivadas parciales por expresiones algebraicas incluyendo los valores de la variable depen-diente en un limitado número de puntos selec-cionados. Como resultado de la aproximación, la ecuación diferencial parcial que describe el problema, es reemplazada por un número fini-to de ecuaciones algebraicas, escritas en térmi-nos de los valores de la variable dependiente en puntos seleccionados. El valor de los puntos seleccionados se convierten en las incógnitas, en vez de la distribución espacial continua de la variable dependiente. El sistema de ecuaciones algebraicas debe ser resuelto y puede involucrar un número extenso de operaciones aritméticas que son ejecutadas por medio de un programa de cómputo, en este caso utilizaremos el MAT-LAB.1.2 Método de las diferencias finitas

Con fines de realizar la implementación de la simulación numérica de las soluciones de la Ecuación de Korteweg de Vries (KdV) analiza-mos dos métodos de solución numérica, el mé-todo de las diferencias finitas (Thomas, 1999; S. J. C., 1989; Capella-Kort A., 2003) y el método de la transformada de Fourier (V. L. C.,1992; N., 2000) de la ecuación KdV lineal.

Para obtener las expresiones en diferencias finitas de las derivadas de una función real f, utilizamos el desarrollo en serie de Taylor de f(x+δx), y f(x-δx), alrededor del punto x.


45

G. CRUZ, A. ASLLA, O. ORTEGA Y N. TASAYCO

considerando la aproximación al primer orden de las Ecs. (1.1) y (1.2), obtenemos que las pri-meras derivadas de f se pueden expresar como: Diferencias progresivas: fx

+(x)=

diferencias regresivas: fx-(x)=

y diferencias centradas: fx(x)=

La expresión en diferencias finitas de la segun-da derivada de f se expresa como:

f(x+δx)-f(x)δx

f(x)-f(x-δx)δx

f(x+δx)-f(x-δx)2δx

,

La aproximación en diferencias regresivas de f_xxx se considera como:

Y la aproximación en diferencias centradas de f_xxx es dado por:

1.3 Método de la Transformada Rápida deFourier y la transformada discreta de Fourier

Con fines de implementar un programa computación que simule numéricamente la so-lución (2.18) utilizamos Matlab, debido a que contiene a la transformada rápida de Fourier (FFT) implementada de manera eficiente, que permite calcular numéricamente la transfor-mada de Fourier para un conjunto discreto de puntos. En dicho sentido requerimos estable-cer en principio el dominio espacial para u(x,t)como el conjunto de puntos discretosdado por: xn=x0+n∆x, 0 ≤ n ≤ N-1 donde N es el número de puntos x en el dominio de u(x,t).

Asimismo, establecemos que la discretiza-ción en el dominio de la frecuencia k es dado por:

donde ∆k=2π/(N∆x).Sean x0,…, xN-1 números complejos. La trans-formada discreta de Fourier (DFT) se define como:

En general, dichos algoritmos dependen de la factorización de N. Dado que la transformada discreta de Fourier inversa es análoga a la trans-formada discreta de Fourier, con distinto signo en el exponente y un factor 1/N, cualquier algo-ritmo FFT puede ser fácilmente adaptado para el cálculo de la transformada inversa.

Un algoritmo que es mucho más eficiente en cuanto al tiempo de cómputo para grandes arreglos de entrada cuya longitud es una poten-cia entera de dos, recibe el nombre de Trans-formada de Fourier Rápida (FFT), y dicho al-goritmo fue popularizado por Cooley y Tukey en 1965.


46


Si denotamos por y = Ø' entonces se tiene que y' = ∂V ∂Ø

Ahora veamos el plano de fase del de las curvas solución del sistema (2.12) que consta de las curvas de nivel de la energía:

1.3.1. AlgoritmoSe establece el dominio espacial y tempo-

ral, número de particiones espacial y temporal. Luego las condiciones iniciales u0. En seguida la matriz A. Se construye desde n+1=1hasta n=N y F(u), luego se resuelve el sistema no li-neal utilizando el método de Newton multiva-riable, finalmente se Almacenan las soluciones u y se presentan los resultados gráficos.

2. Resultados y discusiones2.1. Existencia de Soluciones de la KdVLa Ecuación de Korteweg de Vries (KdV)

Un primer resultado usando el principio de contracción fue debido a (C. Kenig, 1993) quienes obtuvieron la buena formulación local en Hs para s > 3/4. (Bourgain, s.f.) extendió este resultado en L2 desarrollando el espacio Xs,b. Luego, desarrollando estimados bilineales en el espacio Xs,b(C. Kenig, 1993) probaron la buena formulación local en el espacio Hs para s < -3/4 y (J. Colliander, 2003) probaron que la solución uniforme y continua de la (KdV) cae en los es-pacios Hs para s < -3/4 en los cuales también probaron Kenig, Ponce y Vega para un proble-ma de valor complejo.

El problema de valor inicial (PVI) para la ecuación (KdV) tiene soluciones especiales de onda viajera, conocidas como Solitones en rea-lidad tales soluciones nos proveen mucho ímpe-tu histórico para el estudio de tal ecuación.

Explícitamente, se genera una traslación espacial de estas soluciones que pueden ser es-critas en la forma u=Ø(x-ct) para c > 0, la cual abordaremos en lasiguiente sección.2.2. Primera Vista de la solución de la KdV: Solitón

Se considera el problema de valor inicial (PVI) de la ecuación KdV para los parámetros α = 1, β = 0 y γ = 6 la ecuación (PVI) de la cual se obtiene una onda solitaria.

La ecuación KdV exhibe soluciones espe-ciales de onda viajera, conocidas como solito-nes. Existen en la literatura muchos estudios, al-gunos de los cuales son (Zabusky, 1965; Martel, 2005; Tao, 2008; Munive L., s.f.).

Sea Ø una función positiva y c>0 una cons-tante, luego consideremos una solución para la ecuación KdV (PVI) de la forma:

u(x,t) = Ø(x-ct)

tal que satisface la ecuación (PVI). Resolvien-do la ecuación cØ'-cØ'''-6ØØ'=0, se obtiene una función potencial cúbica de la forma:

Denotemos a x-ct por s de modo que resol-viendo la ecuación (2.15) se tiene:

La conservación de energía nos dice que E(Ø,Ø')=D, si Ø es una solución de Ø''=-dV(Ø), luego cada solución de (2.12) cae en una única curva de nivel.

Despejando Ø' de (2.6) se tiene que:

Figura 1: Potencia V(Ø)


47


2.3. El problema lineal de la KdVEl problema lineal de la KdV con valor inicial

Para el estudio del problema de valor inicial de la parte lineal de la KdV, seguimos la meto-dología de (Saut J.C., 1976; Mendoza A., 2000) y muchos otros.

Planteamos el problema lineal de la ecua-ción KdV (PVI):

Haciendo D=0 y buscamos soluciones que junto con sus derivadas se anulen en el infinito y z2=c-2Ø, entonces dØ=-zdz, luego la integral es:

donde K es una constante de integración. Si tomamos la condición inicial de esta órbita en s=0, Ø(0)=c/2, Ø' (0)=0, entonces K=0 y como Ø ≥ 0, la expresión del valor absoluto es ne-gativo, a la vez multiplicando al numerador y denominador por se tiene que elevando al cua-drado y resolviendo la ecuación cuadrática en Ø, se obtiene:

La cual produce la solución:

Eligiendo c=1 y t=0, se observa en la Figu-ra 2 la siguiente onda.

Variando las condiciones en la ecuación (2.10) para c=1 y t=1, se obtiene las ondas de tipo Solitón, como se puede apreciar en las Fi-guras 3 y 4:

Figura 2: Onda inicial.

Figura 3: Onda solitaria.

Figura 4: Onda solitaria.


48


En particular, también consideramos el si-guiente modelo para la KdV lineal y resolve-mos Q=1 y β=0

∂tu+∂x3 u=0, -∞<x<∞

(2.16)

sujeto a la condición inicial u(x,0)=φ(x) toman-do la transforma de Fourier tal que:

Escribimos de la forma:

Donde A=-α∂x3u-β∂xu tiene una única solu-

ción continua en Hs (R).La solución de la ecuación (2.11) es:

u(t)=e-At φ

Así S(t)=e-At es un semigrupo de contrac-ción generado por –A

Proposición 2.1. –A es el generador de un semi-grupo de contracción en Hs(R).Prueba 2.1. Por el teorema de Lummer-Phillips tenemos que –A es un generador de un semigru-po decontracción en Hs(R).Teorema 2.1. Si φXHs(R) con s>1, el proble-ma de valor inicial (2.11) tiene única solución u XC([0; T]; Hs) con ∂tuXC([0; T]; Hs) dada por:

u(t)=e-At φ(2.13)

en donde W(t)={e-At}t≥0 es el semigrupo de con-tracción generado por el operador -A definido en (2.12), siendo:

(2.14)

El problema (PVIL) para Q=β=1 toma la siguiente forma:

(2.15)

luego la transformada de Fourier de la solución del problema de valor inicial (PVIL) toma la forma:

y tomando la transformada inversa de Fourier se obtiene que:

(2.17)por tanto:

(2.18)

Mediante los métodos de Kenig-Ponce-Ve-ga sobre R se tiene los estimados ║W(t)φ║Hs =║φ║Hs y para αX[0,1/2] satisfa-ce ║DQW(t)║Hs ≤ |t| -(Q+1)/3 y para cualquier θX[0,1],QX[0,1/2] satisface

║DQθ/2 W(t)φ║Hs ≤ ║φ║ L2

(2.23)

2.4. Modelo para la KdV lineal Resolvemos el problema:

ut+uxxx+ux=0,(x, t)X[0, L]x[0, T] (2.19) u(0,t)=u(L,t)=0, t X [0, T] (2.20) ux (L,t)=0,tX[0,T] (2.21) u(x,0)=φ(x),xX[0,L] (2.22)

Reescribimos la ecuación (2.19) utilizando las diferencias regresivas para ux y (1.4) para uxxx

,


49


XT={uXC([0,T]; Hs): u(0, x)=φ, sup║u(t)║_Hs≤2║φ║Hs}, tϵ[0, T]

Usando la regularización parabólica, Bona y Erdogan probaron que la solución en el tiem-po [0; T] queda acotada por:

║u(T)║Hs≤2║φ║Hs

esta acotación se prueba usando un operador de contracción que involucra al término regu-larizante, de donde se prueba la existencia de la solución u. Por las leyes de conservación de energía vale la acotación:

║u(t)║Hs≤║φ║Hs

para s entero.También la unicidad de la solución u se

prueba mediante la desigualdad de Gronwal en el tiempo [0, T] en el espacio L2, suponiendo que v es otra solución de la KdV con su condi-ción inicial φ0de la siguiente manera:

║u-v║Ls ≤║φ0-φ0║Ls

Para probar la buena formulación local, asumimos que u es una solución clásica para la ecuación KdV si

uXC([-T, T]; H2)∩C1 ([-T, T]; Hs-3

y cualquier solución u satisface la ecuación KdV para cada x y t. Comencemos obteniendo los siguientes estimados de energía:

Si u es una solución suave o lisa de la KdV, entonces existe T0 = T0(║φ║Hs) tal que sobre el intervalo de tiempo [0, T0], se obtienen los si-guientes estimados de energía ║u║Hs≤║φ║Hs

para s >3/2 se obtiene que:

integrando en el intervalo de tiempo se obtiene que:

(2.24)

haciendo j → j+1 tenemos:

con i=1, N-1, de modo que L=Nδx, y las condi-ciones de frontera u0, j=uN, j=uN-1, j=0.

En la figura 8, se ha generado la onda soli-taria para la parte lineal de la ecuación KdV con Q=β=1 con el término dispersivo, y se observa que cuando se propaga la onda, esta conserva su energía dejando colas que disminuyen gradual-mente hacia el lado izquierdo.

2.5. Existencia y Unicidad local de las soluciones de la KdV

Ahora consideremos el problema (PVI), para Q=β=γ=1 . En este sentido, suponemos que el agua en el canal es un conjunto en mo-vimiento por una onda generada en el extremo final del canal. Si la frecuencia y amplitud de las ondas hacen oscilaciones, éstas son apropia-damente restringidas, ellas generarán pequeñas amplitudes de ondas largas que se propagan en la parte baja del canal, y así se producirán mo-vimientos que corresponden más o menos a la ecuación de Korteweg de Vries.

La buena formulación del problema ha sido estudiado por (Bona J. L., 2009; Edorgan M.B., s.f.) y muchos otros, obteniendo resultados para la condición inicial φ en la clase Hs para s>3/4.

Para probar la existencia y unicidad de las soluciones, consideremos el espacio:

Figura 5: Onda dispersiva lineal.


50


así como el estimado de Kato esto nos indica que todos los términos de la ecuación KdV y sus derivadas interpola-das en los espacios LP quedan acotadas por la condición inicial φ cuyo cuadrado es finito inte-grable.

Luego para cualquier s > 3/4 se obtiene que:

También por la desigualdad de Holder se prueba que el término no lineal de la KdV que-da acotado por:

La buena formulación local de la KdV se prueba en el espacio H2(R) para s > 3/4. Para esto consideramos un espacio de Banach X do-tado de la norma del máximo de las acotaciones de los estimados para cada uno de los términos de la KdV y consideramos:

Finalmente, se prueba que:

De esta manera se prueba la buena formula-ción local de la KdV. En forma similar también se prueba la dependencia continua de las solu-ciones respecto de la condición inicial.2.6. Solución numérica de la KdV no lineal

De acuerdo al proyecto nuestro interés se centra en analizar la ecuación KdV paraQ=1 y β=1

∂t u+∂xu+γu∂xu+∂x3u=0 (2.25)

donde z=Q+iβ con βXR se obtiene que y por el estimado de Strichartz

Considerando T0=ínf║u║Hs≥2║φ║Hs en [0,T0] se tiene que

También este resultado se puede obtener mediante la desigualdad de Gronwall.

donde C es una constante absoluta. De acuerdo con (Edorgan M.B., s.f.) la ventaja de esta des-igualdad es que el tiempo que es válido depende solo del índice (bajo) de la noma del espacio de Sobolev de la condición inicial (H2 es suficiente por la desigualdad de energía.

Ahora consideremos el semigrupo W(t) de operadores lineales generados por el operador lineal A obtenidos en el estudio de la parte li-neal del problema.

Se estima un decaimiento dispersivo para θX[0,1] y QX[0,1/2]

lo cual implica que:

Considerando la familia de operadores ana-líticos complejos:

Además en forma particular se obtienen las cotas:


y se prueba que:

51


De manera similar al tratamiento de la ecuación KdV lineal, utilizamos las transforma-das de Fourier definida por:

La Ec. (2.34) se resuelve numéricamente utilizando el método de Euler, conjuntamente con la ecuación lineal (2.29) considerando δt el tamaño de paso en el tiempo.

2.7. Esquema del programa computacional-HPara la implementación numérica de la ecua-ción (2.34), se realiza en Matlab, utilizando la transformada rápida de Fourier (FFT), incluida en Matlab. Las partes principales que contiene el programa son:

1. Datos iniciales: condición inicial, domi-nio espacial, dominio temporal, número de particiones en el espacio y el tiempo.

2. Discretización del dominio espacial xX[0,L] y el dominio de la frecuencia k de acuerdo a:

xn=nδx, 0 ≤ n ≤ N-1 y

3. Solución iterativa en el tiempo la ecua-ción (2.34) conjuntamente con la ecua-ción (2.29) utilizando el método de Eu-ler.

4. Se realiza las representaciones gráficas de la evolución del solitón en el tiempo.

2.7.1. Esquema numérico de la propagación de un solitón.

Investigamos el efecto que causa la varia-ción de los parámetros en la generación de un solitón dado por la condición inicial.

con A=14 y teniendo en cuenta que -L ≤ x ≤L, L=10, T=0, N=500 y M=400. se observa que en las figuras 5, 6 y 7 para α=1, β=1 y γ=6, la onda se propaga a una velocidad constante y sin pér-dida de energía.

y la transformada inversa de Fourier es definida por:

En principio reescribimos la ecuación (2.25) como:

Aplicando la transformada de Fourier a la ecuación (2.28) se tiene:

La parte lineal de la ecuación (2.29) es:

la solución de (2.30) es:

Para resolver (2.29) multiplicamos por el factor integrante ei(k-k3 )t

Si definimos:

de la Ec. (2.32) obtenemos:

reemplazando en la Ec. (2.33) obtenemos:

Con tenemos


donde δk=2�/(Nδx)

52


Figura 6: Solitón 1






2.7.2. Simulación numérica de la propagación de 02 solitones.

Se ha simulado la propagación de dos so-litones de acuerdo a la ecuación no lineal (2.25) con γ=6. Los solitones se describen por la con-dición inicial.

con A=14, B=7y teniendo en cuenta que -L ≤ x≤ L, L=10, T=0, N=500 y M=400.

Veamos la variación de los resultados en las figuras 9, 10 y 11, la propagación de las ondas solitarias para α=1, β=1 y γ=6 se puede obser-var que el término disipativo no produce pérdi-da de energía, es decir mantienen su amplitud y velocidad. Estas se han generado con la condi-ción inicial dada en la figura 9.


53


donde es dado por (1.4), ahora si consideramos que tenemos:

usando las derivadas regresivas en el tiempo te-nemos:

evaluando (Au)j,n+1, de acuerdo a (1.4) y las di-ferencias centradas tenemos:

donde a0=-(1/(2δx)+1/(δx)3), a1=3/(δx)3, a2=1/(2δx)-1/(δx)3 y a3=1/(δx)3. Utilizando ahora las condiciones de frontera u0=0 y uM=uM-1=0 escri-bimos matricialmente A(1) como:

Haciendo j→j+1, tal que j=1,…, M-1





Sin embargo, en las figuras 12 y 13 se ob-serva que para α=1, β=1 y γ=5 el término di-sipativo producepequeñas pérdidas de energía disminuyendo su velocidad de propagación.

2.8. Usando diferencias finitasConsiderando la expresión en diferencias fi-

nitas, la ecuación (2.25) tiene la forma semidis-creta.

Finalmente, para α=1, β=1 y γ=7 e repre-sentan en las figuras 14 y 15 un medio más den-so que en los casos anteriores, en consecuencia la onda solitaria tiene una velocidad mayor que cuando γ=7.


54


Expresando ahora (2.40) en forma matricial

(I+δtA)un+1-un+δtF(u)n+1=0 (2.43)

La ecuación no lineal (2.43) se resuelve apro-ximadamente utilizando el método de Newton multidimensional o el método del punto fijo.

En la Figura 16 se observa que las ondas solitarias presentan más disipación, por lo que la segunda onda no logra pasar a la primera. Además se puede deducir que a mayor gamma γ>7 la velocidad de propagación de la onda es mayor, lo cual indica que el medio tiene mayor densidad.

3. ConclusionesLa existencia y unicidad de la solución lineal

y la buena formulación local del problema de valor inicial

(PVI) y del problema con valor de frontera quedan acotadas en los espacios H2(R) y L2(R), concordando con (T. y Topalov, 2006), y (Guo, 2009) que además de la buena formulación rea-lizaron estudios de estabilidad y regularidad de


tales soluciones en los espacios H-1, así como (Buckmaster T., 2012) quienes prueban la exis-tencia de soluciones débiles y la regularidad de tales soluciones en Hs para s ≥ -1.

Los experimentos numéricos se realizan con la ayuda del método de las diferencias finitas con un número finito de iteraciones, además el método se valida usando otro método como es el de la Transformada rápida de Fourier FFT, ambos dan como resultado la generación de ondas de tipo onda solitaria o solitones con un comportamiento similar dependiendo del me-dio en el cual se propagan.

Las propiedades de las ondas solitarias de-penden del medio en el cual se propagan, que en nuestro caso están representadas en el término γ. La disipación depende de la viscosidad del medio.

En el caso electromagnético, la propiedad del medio que permite la propagación de ondas solitarias es el índice de refracción, el cual pue-de ser función del espacio y del campo electro-magnético.

En las comunicaciones ópticas un solitón óptico es un pulso óptico que se propaga sin cambiar su forma, a través de una fibra óptica monomodo en la llamada región de dispersión anómala. Las características no lineales y dis-persivas como es el índice de refracción de las fibras ópticas les permite transmitir solitones de manera eficiente.

Se observa que las ondas solitaria se gene-ran de manera óptima para γ=6 que representa la propiedad del medio, se aprecia que a pesar de una colisión o choque de una onda solitaria con otra, ésta no se deforma, es decir, se mantie-ne conservando sus propiedades de energía las cuales se propagan por largas distancias preser-vando su forma (solitón fundamental) o siguen un patrón de evolución periódico y no se alteran en colisiones con otros solitones. Gracias a esto, es posible transmitir información a ultra-largas distancias con muy altas tasas de transmisión.

Se puede deducir que para γ ≥ 7 el índice de refracción es mayor en la parte más intensa


55


del pulso que se propaga; esto provoca que las frecuencias más bajas viajen más rápidamente que las frecuencias más altas y se conoce como efecto SPM: (self-phase modulation).

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EL TELETRABAJO: COMO UNA FORMA DE INNOVACIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y LAS TELECOMUNICACIONES EN UNA ORGANIZACIÓN

INDUSTRIAL EMPRESARIAL (PERÚ)

THE TELEWORK : AS INNOVATION OF THE TECHNOLOGIES OF THE INFORMATION AND THE TELECOMMUNICATIONS IN AN INDUSTRIAL

ORGANIZATION-MANAGERIAL (PERU)

Carlos Eduardo Armas Morales1

ResumenPara desarrollar el estudio concordante con nuestro objetivos, actuamos en dos niveles; a nivel

internacional ubicamos dos países cercanos que lideran aplicaciones concretas: Colombia y Ar-gentina, y a nivel nacional, se ubicó a la población de trabajadores que podríamos decir trabajan o han trabajado en la modalidad práctica de teletrabajo (sin adecuación legal), tarea nada fácil, dado que no hay mayores referencias estadísticas en el ámbito publico y privado, además de la escasa difusión al trabajador ciudadano de los que es el teletrabajo. Sin embargo, la investigación, dado estas circunstancias indicadas, y tratando de cumplir con los objetivos planteados, evalúo al recurso humano sobre el nivel de conocimiento de lo que es el teletrabajo, tanto de la academia (UNMSM), como a trabajadores de pymes y la Empresa Nutresa (Empresa Transnacional). De otro lado se visitó en forma física y virtual al Ministerio del sector, confirmándose como resultado su nula participación para el desarrollo del teletrabajo, el trabajo como inclusión social entre otras, lo cual detallamos en nuestras conclusiones finales en el afán de revertir esta situación. Palabras clave: Teletrabajo, trabajo a distancia, inclusión social

AbstractTo develop the concordant study with our objectives, we act in two levels; at international

level we locate two near countries that lead concrete applications: Colombia and Argentina, and at national level, it was located the population of workers that we could say they work or they have worked in the practical modality of telework (without legal adaptation), task anything easy, since there are not bigger statistical references in the environment I publish and private, besides the scar-ce diffusion to the civic worker of those that it is the telework . However the investigation, given these suitable circumstances, and trying to fulfill the outlined objectives, I evaluate to the human resource on the level of knowledge of what is the telework , so much of the academy (UNMSM), like to workers of pymes and the Company Nutresa (Transnational Company). Of another side he/she visited one another in form physics and virtual to the Ministry of the sector, being confirmed their null participation as a result for the development of the telework, the work like social inclusion among other, that which we detail in our final conclusions in the desire of reverting this situation. Keywords: Telework, work at distance, social inclusion


1 Universidad Nacional Mayor de San Marcos


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El teletrabajo: Como una forma de innovación de las tecnologías de la información y las telecomunicaciones en una organización industrial empresarial (Perú)

IntroducciónEl presente trabajo de investigación: tipo

exploratorio, trata de evaluar (y por lo que se justifica) la situación de las aplicaciones del te-letrabajo a partir de la promulgación de la ley de teletrabajo en el Perú: Ley 30036 (no existiendo a la fecha la publicación de su reglamento); asu-mimos de otro lado, para mejor entender, una definición simple de teletrabajo, como “el tra-bajo a distancia” (Barrero, 2000, p.7) realizado por medio de las tecnologías de información y telecomunicaciones; en tal sentido la investiga-ción buscó, a partir del conocimiento del tra-bajador de lo que es el teletrabajo, indagar si se está aplicando el trabajo a distancia en las empresas, encontrándose, de acuerdo a nuestro criterio, y al amparo de los resultados, un cono-cimiento restringido del trabajador de lo que es el teletrabajo y al mismo tiempo una despreocu-pación del Ministerio del sector para desarrollar el teletrabajo. Otro de los aspectos que platea-mos en los objetivos, está ligado a que si el te-letrabajo es un medio de inclusión social para el sector de discapacitados, llegando a confirmar que es un complemento para la inclusión social de este grupo y asimismo coligamos en general, que la aplicación del teletrabajo en un país, be-neficia tanto al ámbito privado como al público y aun a la sociedad en su conjunto. Esta inves-tigación, por supuesto, alzaprimó la aplicación del teletrabajo en el sector privado, dado que así lo hemos establecido en los objetivos de esta investigación, sin embargo fue complementario indagar igualmente, aunque no es materia de los objetivos, si el sector publico tiene planes para tener trabajadores públicos en la modalidad de teletrabajo, ya que el sentido del teletrabajo es optimizar los sistemas económicos empresaria-les, y por extensión, igualmente los de la Admi-nistración Pública.

Metodología y técnicas de investigación uti-lizadas

Es una investigación no experimental EX-PLORATORIA de aplicación práctica dado que

está dirigido concretamente “…a indagar, exa-minar…” (Hernández, 2014, p. 59), para luego fundamentar, la aplicación o concreción del te-letrabajo en el Perú a partir de la publicación de la primera Ley de teletrabajo en el Perú No. 30036 (publicado en junio del 2013, actual-mente no se ha reglamentado). A propósito de conocer como es la aplicación del teletrabajo, describimos los diversos formatos que se pue-den presentar, según los especialistas, a saber:

1.-El realizado en centros especiales de trabajo a distancia organizados por el trabajador que puede ser su domicilio o te-lecentros de administración privada. 2.-El realizado en forma móvil o itinerante. Es un trabajador a distancia dinámico itineran-te con el centro laboral físico. 2.-El trabajo a distancia off shore o transnacional. En la que la prestación laboral se desarrolla en país diferente al país sede o del centro de centro del trabajo que pertenece. (El tra-bajo de operadores telefónicos de la India localizados en la India para empresas ame-ricanas para atender al mercado Americano u otro mercado fuera de USA las 24 horas del día. (Armas, 2013, 54)Ahora bien, refiriéndonos al método, expre-

samos que usa el método general de la investi-gación científica, por lo que se tuvo en cuenta información documental nacional e internacio-nal (impresa y virtual), en relación a este últi-mo, sobre la implantación del teletrabajo en Co-lombia y Argentina. Se usaron además, técnicas de encuestas y entrevistas a trabajadores de pe-queñas y microempresas, así como a personas de la academia relacionadas en diverso aspectos del trabajo a distancia y discapacitados. E igual-mente se observó el modelo (se entrevisto a una ejecutiva) que usa la empresa transnacional: Nutresa (filial Perú), en relación a la aplicación del teletrabajo en el país.

Resultado de investigación Experiencia en Colombia y Argentina sobre teletrabajo


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a. En Colombia existe desde el año 2008 una Ley de Teletrabajo y además se ha publica-do el reglamento respectivo, de tal manera que sobre este marco jurídico se está rea-lizando diversas actividades entre el sector Publico: Ministerio de Trabajo de Colombia (MinTrabajo)y Ministerio de la Tecnolo-gía de Información y las Comunicacio-nes (MinTIC) y los privado, suscribiendo acuerdos y pactos para aplicar el teletrabajo en las empresas.

El Ministerio de Tecnologías de la In-formación y las Comunicaciones (MinTIC) iniciará programas de formación con certi-ficación en habilidades para el teletrabajo. “Esta política permitirá generar empleo y autoempleo y disminuir las tasa de desocu-pación de estas regiones, a través de la uti-lización de herramientas TIC y procesos de formación para el teletrabajo”.

Con el teletrabajo, en las compañías se está implementando un nuevo modelo de responsabilidad social (RSE) llamado ‘empresas familiarmente responsables’. Una cultura laboral centrada en cultivar la integridad de las personas, cuya finalidad es generar la confianza, vinculo necesario para que un trabajador de mejores resultados a la empresa consiguientemente incremente su productividad.

En Colombia ya hay 39.000 teletra-bajadores. Para el 2018 la meta es de 129 mil teletrabajadores y 700 organizaciones hallan pasado por el pacto del teletrabajo (contrato empresa-ministerio u organismo público)

La consolidación de un sistema de in-formación de registro de teletrabajadores es otra de las cartas del Gobierno para el próximo año. El método permitirá identifi-car cuáles son los sectores con mayor nú-mero de teletrabajadores y quiénes tienen la capacidad de hacerlo. El mismo servirá para la vigilancia y control de las normas de este modelo.

b. En Argentina el Ministro del sector y el Jefe de Gabinete junto a Autoridades de la em-presa Telecom, suscribieron el Convenio del Programa Piloto de Seguimiento y Pro-moción del Teletrabajo en Empresas Priva-das (PROPET), que luego fue regularizado como un programa efectivo.

El objetivo del PROPET es promover el teletrabajo en el sector privado. Desde la coordinación se acompaña a las empresas participantes del PROPET en el desarrollo de las prácticas de Teletrabajo, aportando conocimientos, herramientas y experiencia.

Es importante destacar que los emplea-dos incluidos en el programa, compuesto por distintos géneros y unidades de nego-cios, gozarán de los mismos derechos y be-neficios garantizados por la legislación vi-gente y los convenios colectivos de trabajo de aquellos que prestan las mismas tareas en los establecimientos de la empresa, sin perjuicio de aquellos derechos o beneficios que pacten en forma individual o colectiva teniendo en cuenta las peculiaridades del te-letrabajo.

Asimismo, la Resolución Nº 959/2013 PROPET refiere al Programa de implemen-tación del teletrabajo en el sector publico. Se destaca además el teletrabajo para perso-nas con discapacidad, Jóvenes y la TIC y el teletrabajo a partir de los 45 años.

Este último nos lleva a pensar en otra arista de la actividad laboral tal como los jóvenes y adultos mayores en función del teletrabajo, sobre todo a los primeros como una forma de inclusión social juvenil com-plementaria a otra de mayor cobertura. (No la ley “Pulpín”).

Ello nos demuestra como la necesidad y el interés han sido protagónicos para el de-sarrollo del teletrabajo en Argentina, el cual si una ley nacional (Aun sin ley especial, en la Argentina existen buenas prácticas) se ha permitido implementar esta modalidad sin que se dañen derechos preexistentes de los


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trabajadores, lo que podría poner en duda a loque manifiesta la autora española García Romero que con una ley del teletrabajo se eliminarían los escollos para su desarrollo (García 2012), en realidad lo que quería de-cir esta autora, de acuerdo a nuestra manera de ver las cosas, es que con un sistema legal adecuado, que puede ser solo un reglamen-to o una directiva administrativa, se podría ordenar y desarrollar el teletrabajo.

Resultado de investigación en Lima Metropolitana

Se presentan los resultados más relevantes y en función de los objetivos de investigación, ya que se han realizados otras preguntas que van más allá de ello, que amerita otros objetivos o estudios de investigación.

Asimismo, son encuestas realizadas en la academia (UNMSM), la industria y el comercio en pequeñas y microempresa, dado que las cor-poraciones que seleccionamos para verificar la aplicación de teletrabajo, a saber: Nutresa, Repsol y Telefónica; la prime-ra es la única que tiene aplicaciones de teletra-bajo arreglado con ob-jetividad y concordan-te con la legalidad (Su sede es Colombia, por ello tiene una cultura del empleo del teletrabajo). Asimismo se tuvo dos muestras del sector de discapacitados en rela-ción a las posibilidades del teletrabajo y como mecanismo de inclusión socioeconómica. a. Para la academia (resultados de encuestas)

Realizamos en primer lugar encuestas so-bre con la intención de saber el grado de cono-cimiento del teletrabajo en nuestra Universidad específicamente en la Facultad de Ingeniería In-dustrial por ser inherente a temas de trabajo en

la industria y el comercio; y de Ingeniería Elec-trónica y o Telecomunicaciones por su relación con el uso de las TITs. Habiendo encuestado a cincuenta personas con los resultados que con-signamos:

Con la pregunta: ¿Ha escuchado hablar del teletrabajo?

El 62 % si ha escuchado, pero piensa que no está bien establecido la base legal que ga-rantice una correcta remuneración, otros dije-ron que le falta profundización en el tema entre otras respuestas.

El 38% de los encuestados respondió que no ha escuchado pero no estaría de acuerdo debido que para ellos un trabajo supervisado brindaría mejores resultados que uno a distan-cia, sin embargo otros resaltan la comodidad y facilidad que brinda esta modalidad como por ejemplo ahorro de transporte y almuerzo o sea alimentos en áreas de ventas, informes estadís-ticos etc. (Figura 1).

Figura 1. Conocimiento del teletrabajo (Academia-UNMSM).

Como podemos coligar casi dos tercios de los encuestados conoce algo del teletraba-jo pero piensan que el teletrabajo se realizaría en algunas áreas especificas y en otras no se-ría posible, porque se necesita necesariamente supervisión directa. Sin embargo creemos que en algunos sectores y puestos de trabaja pue-


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Figura 2. Difusión del teletrabajo en el Perú (Academia-UNMSM).

de haber formas de supervisión a través de las TITs. Tal como es el envió de fotografías diarias de algunas actividades claves, tal como lo hace Nutresa. También al referirnos a los encuesta-dos que indican le falta profundidad en el tema, es porque no hay difusión pública para que la sociedad o los ciudadanos trabajadores puedan saber lo que es el teletrabajo como alternativa laboral especial.

Con la pregunta: ¿Usted cree que está bien difundido el teletrabajo en el Perú?

Se aplicó a los que tenían conocimiento del teletrabajo, el 82% de los encuestados respon-dió que no está difundido el teletrabajo en el Perú porque no todos tienen el acceso a internet.

El 14% de los encuestados respondió que sí porque ellos lo conocían por periódicos donde ofrecían trabajos a distancia (área ventas) y por el internet.

El 4% de los encuestados no sabía porque no tenían una experiencia que lo fundamentara. (Figura 2).

En general tal como ya lo estábamos per-cibiendo por las preguntas anteriores, podría pensarse que esta pregunta sale sobrando, sin embargo para reconfirmar lo que acontece en

nuestro país en relación al teletrabajo, esta pe-gunta responde a una situación que es una cons-tante de desinformación del sector público. Se promulgó y público la ley y nada de difusión, y el desinterés se agrava, cuando no hay el regla-mento que posibilite la operatividad y eficacia del teletrabajo en el Perú. El grupo que da una respuesta de “sí” (14%); aparentemente en con-tradicción con nuestra apreciación general, en el sentido que no hay una difusión efectiva, ello no enerva nuestra apreciación porque se basan en difusiones periodísticas privadas que no es el tema en cuestión. Como si lo es la escasa y casi nula difusión pública del teletrabajo por parte del Ministerio de Trabajo del Perú y otras insti-tuciones coligadas.

Con la pregunta: ¿Cree usted que el teletra-bajo beneficiaría a los discapacitados?

La respuesta fue positiva (83%) en el sen-tido que sí beneficiaría a los discapacitados, pero dependiendo del grado o tipo de disca-pacidad (Figura 3). Agregando que en nuestra Universidad Mayor de San Marcos, estudian y han concluido sus estudios universitarios varios discapacitados. Lo que no permitió deducir, sin preguntarles sobre la inclusión social, que este


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grupo estarían de acuerdo con la inclusión social de los discapacitados.

b. Para el comercio y la industria (resultados de las encuestas a trabajadores del comer-cio e industria-microempresas y pymes) Se realizó encuesta a algunos trabajadores

de la Pymes (Parque Industrial de Villa El Sal-vador y Gamarra), se validaron 18 encuestas dado que las demás pre-sentaban algunas defi-ciencias y falto de vera-cidad, lo cual excluimos para darle mayor vali-dez a nuestra investiga-ción. Asimismo, se con-sideraron 7 hombres y 11 mujeres, ligeramente existe un predominio de las mujeres porque eran más asequibles para las encuestas. En relación a los puestos de trabajo se tuvo en su mayoría a vendedores, lo que igual-

mente eran los más voluntariosos, sin embargo se consiguió encuestar algunos mandos directri-

ces: seis de estos. (Figura 4 ).Los resultados fueron lo

siguiente:Precisamos que es mayor

el número de personas que ex-presaron que no conocen o no han escuchado sobre el teletra-bajo (11), lo que avala nues-tros resultados con los grupos de la academia (encuestas en la Universidad Nacional Ma-yor de San Marcos). No se les pregunto sobre los discapaci-tados.c. Discapacitados (resul-tados de personas que no tra-bajan pero tienen potencial de teletrabajar)

A ellos se les explico que es teletrabajo y se tuvo los si-

guientes resultados y comentarios de una mues-tra de 15 personas con discapacidad que no tra-bajan y que conocen lo que es el teletrabajo. La pregunta es saber si el teletrabajo contribuye la inclusión social del discapacitado.

Figura 3. Beneficio del teletrabajo a discapacitados (Academia-UNMSM).

Figura 4. Conocimiento del Teletrabajo (Pymes-Comercio e industria)

Respuesta a la pregunta Sí No

Cantidad-(%) 7-38 11-62


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C. E. ARMAS MORALES

El 40% de este grupo de personas, creen que el teletrabajo es una forma de inclusión so-cioeconómica. El 13%. no cree que sea una for-ma de inclusión social y el 47% de las personas no responden o no dieron respuesta. (Figura 5). Apuntamos que es menor el porcentaje que no cree que sea una forma de inclusión socioeco-nómica, pero que sumado al grupo que no dio respuesta, agrupan un sector mayoritario, que por supuesto no esta demás decir, que tendrán razones de desconfianza y desánimo de acuer-do a las actuaciones de los gobiernos de turno; pero nosotros creemos que esto se puede rever-tir con la difusión del teletrabajo por parte del sector publico según corresponda.

d. Discapacitados (resultados de discapacita-dos que trabajan)Se tuvo en cuenta otro grupo de12 personas

con discapacidad que trabajan para explorar del mismo modo si el teletrabajo es una forma de inclusión social de estos sectores de ciudadanos. El resultado muestra lo siguiente (Figura 6):

Figura 5. Teletrabajo como inclusión social (discapacitados que no trabajan).

Figura 6. Teletrabajo e inclusión social (discapacitados que trabajan.

Observamos que el 67% de los encuesta-dos cree que el teletrabajo sí es una forma de inclusión socioeconómica del discapacitado, en cambio el otro 33% prefiere no responder. En este grupo no hubo encuestados que se opusie-ran, de tal manera que ello abona para coligar la preferencia de una gran mayoría de discapa-citados que trabajan y que creen que el teletra-bajo es un forma de inclusión social. e. Empresa corporativa (resultados de inves-

tigación documental, observacional en Nu-tresa) Grupo Nutresa continúa consolidándose

como una organización atractiva para trabajar y con capacidad para desarrollar talento com-prometido con el logro de los objetivos estraté-gicos. En el 2013 consideran consolidar prác-ticas que promuevan la conciliación entre la vida personal, familiar y laboral de los colabo-radores, logrando en tres de nuestras compañías la certificación como Empresa Familiarmente Responsable. El reto es obtener la certificación para todas las compañías al 2020. Las prácticas


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de conciliación que más se resaltan en nuestra gestión están orientadas al teletrabajo, horario flexible, tiempo libre, informalidad en los espa-cios de trabajo, calidez en el trato, auxilios y beneficios. En cuanto a la productividad y des-empeño se ha consolidado un tablero de indica-dores de talento humano de alto valor que per-miten alinear la contribución de las personas al logro de los objetivos de la Organización, entre ellos se encuentran indicadores cuyo propósito es la identificación de los costos de la mano de obra y el impacto en la productividad del Nego-cio, la inversión en formación y el retorno de la misma, clima organizacional, accidentalidad y ausentismo entre otros. La Gestión del Desem-peño ha sido una herramienta muy valiosa para promover la conversación y alineación de las metas de los equipos de trabajo. Para el 2014 se espera, a través de la metodología Nine Boxes, contar con la curva de desempeño de todos los colaboradores. En 2013, 7.935 colaboradores participaron de este proceso.

El teletrabajo se ha convertido en una de las modalidades que consolidan la productividad, cerramos el año con 245 teletrabajadores de las distintas compañías de grupo, esperamos contar en el 2014 con aproximadamente 100 personas más.

En forma complementaria se presenta una entrevista que nos dio la representante comer-cial de Nutresa en el Perú y asimismo resumi-mos como resuelven la dirección y control en los puestos del teletrabajo:

-Una reunión al mes entre el apoderado co-mercial de Perú y Chile vía skype. Los temas que se tratan son tendencia, análisis de precio proyección de ventas.

-Dos reuniones al mes con las promotoras de provincia vía skype con la jefa comercial en las cuales identificación de bajas en las ventas y tomar decisiones rápidas que no afecten a la productividad de la empresa.

-Todos los viernes informe semanal de sus ventas y lugares que visitaron todos estos do-cumentos son enviados por hotmail o al correo

institucional además de agregar fotografías para garantizar su desempeño

Discusión 1. Condiciones para difundir el teletrabajo en las empresas (y en la administración pública)

Como observamos en nuestro trabajo de campo relacionados con las encuestas (Figuras 1, 2 y 4) nos muestran el desconocimiento del trabajador de lo que es el teletrabajo, nosotros inferimos por la poca difusión y el escaso inte-rés del sector público para impulsar el teletraba-jo a la ciudadanía.

En la actualidad, pese a que hemos obser-vado un solo caso (Nutresa), el sector priva-do empresarial extranjero está utilizando esta formas de trabajo en el país, porque en su país (Colombia) donde está la sede principal, tie-nen leyes desde mucho más antes que el Perú; y tiene políticas, estrategias y programas de tele-trabajo. De otro lado si revisamos el Portal del Ministerio de Trabajo no se tiene mención del teletrabajo, pareciera que la ley es un “snobis-mo” para estar en forma ficticia a la altura de otros países, pero en la realidad no se hace nada por desarrollarlo.

El teletrabajo para que se difunda en el Perú debe ser impuesto por una política laboral multisectorial y que tenga en cuenta diversos Ministerios, teniendo como director al Minis-terio de Trabajo y Promoción social, ya que es un accionar transversal, dado que es una forma especial de trabajar con ciertas condiciones es-pecificas, siendo perentorio la utilización de las tecnologías informáticas y de telecomunica-ciones; y por tanto concordante con el Plan de Banda Ancha que tiene el país (Ministerio de Transporte y Comunicaciones). 2. El teletrabajo como inclusión sociolaboral y el teletrabajo para discapacitados

La referencia a las encuestas (Figuras 3,5 y 6) nos indican que el teletrabajo si es una forma de inclusión social al grupo de discapacitados, ya que en un país con carencias laborales don-de el PEA bordea el 10%, dentro de ese grupo


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tenemos a personas que han sufrido una dis-capacidad y muchas veces están olvidados sin que las políticas laborales tomen las mejores medidas para que sean útiles a ellos mismos, a su familia; y aun para el país. Si bien hay discapacitados que han destacado superando su discapacidad, esto no es común en todos, para descuidarlos.

En el Perú hay experiencias realizadas en Inictel–UNI en relación al teletrabajo, discapa-cidad y productividad e inclusive con controles de medición, fue el caso de una traductora pro-fesional y un periodista o similar, discapacita-dos, “En el caso de la traductora profesional, el indicador fue el número de páginas traduci-das. En el caso del otro trabajador, el indicador fue el número de artículos o reportajes remi-tidos sobre los temas indicados para los bole-tines electrónicos” (Bolarov, 2009, p.72); y si bien tuvieron un coordinador y un profesional especialista en recursos humanos, el proyecto experimental tuvo resultados muy limitados, ya que para proyectos de mayor envergadura de este tipo, requeriría financiamiento coopera-ción nacional e internacional Destacamos, pese a que la ley no existía todavía en ese tiempo (2008), que se tenía un erróneo conceptual del teletrabajo, el que como sabemos debe obede-cer estrictamente una relación laboral y no una locación de servicios, conforme lo refiere el informe de esta experiencia en la UNI, ya que este expresaba al teletrabajador sujeto a una re-lación de prestación de servicios, y además ha-bía un pago de honorarios, comparándolos con los demás locadores de servicios que concurren presencialmente, lo que nos lleva a inferir que desde el punto de vista estrictamente de la rela-ción laboral, lo que hacían aquellos “teletraba-jadores” no era teletrabajo, sino una locación de servicios a distancia de un discapacitado que se rige por el código civil, ya que un teletra-bajador, de acuerdo con la ley actual tiene que estará en planilla y tener sus beneficios sociales. Salvado aquello, la experiencia es valedera por-que resalta la problemática del discapacitado e

igualmente busca soluciones para una política de inclusión social. 3. El teletrabajo en una sociedad y economía global digital

Se expresa que la aparición de los avan-ces tecnológicos “…el desarrollo de la técnica tiene repercusiones directas en el incremento del bienestar individual…” agregando además la dinamicidad de los fenómenos económicas (Silva, 2011, p.13), que impactan cambios en la sociedad pueden ser negativos así como posi-tivos, en ese sentido para la sociedad: el teletra-bajo, en cierta medida, no siendo por supuesto la única forma, trata en cierta medida de contri-buir a aminorar el cambio climático acelerado, al ahorrar el transporte que deberían usar los trabajadores, para desplazarse al centro laboral, si fueran presenciales, reduciendo los niveles de contaminación producidos por los gases que despiden los vehículos; asimismo dependiendo de la estrategia de la comunidad empresarial, se tendría una disminución de la energía eléctri-ca comercial e industrial, entre otros aspectos macroambientales. Además esta modalidad de trabajo ayudaría a elevar las ofertas de trabajo, al incorporar al mercado laboral a profesionales discapacitados: teletrabajadores, de tal manera que disminuiría el desempleo y propiciaría des-de luego la inclusión social a estos sectores que no han sido tenidos en cuenta por los gobiernos anteriores. Y desde luego, habiendo un mercado internacional de teletrabajo, ello deberá generar el incremento de divisas para el país constitu-yendo una forma ingreso no tradicional.

De otro lado, el trabajo a distancia concurre cada vez con mayor sofisticación debido a las innovaciones humanas, de tal manera que en una primera instancia se tuvo la telepresencia auditiva y visual temporal con terminales inde-pendientes: teléfono, fax etc., que luego evolu-cionó a la telepresencia bidimensional auditiva, visual, fija o portátil y sobre terminales diver-sos como las computadoras, laptop, teléfonos personales de tecnología celular o inalámbrica etc.,. En la actualidad ya estamos asumiendo


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la denominado telepresencia tridimensional interactiva auditiva, visual e incluso sensorial, donde el trabajador todo el tiempo estará rela-cionado virtualmente con su jefatura y sus com-pañeros de trabajo, acercándose cada vez más a un trabajo “realmente” real por la interacción visual constante. En tal sentido la empresa ac-tual (el futuro es hoy), gozará de muchas for-mas de comunicaciones, coordinación, control y supervisión, sin mayor diferencias entre el trato presencial o carnal; e inclusive los impac-tos negativos del teletrabajo bidimensional, tal como el aislamiento o falta de contacto físico y afectivo para compartir metas y objetivos la-borales, ya no serán un obstáculo por las carac-terísticas mencionadas de la tridimensionalidad laboral, entre otras situaciones que nos deparara el futuro del trabajo en una sociedad y econo-mía global donde se tiende a fundamentar la economía del conocimiento.

Conclusiones 1. La aparición de las TITs.y su desarrollo in-

cesante, están dando lugar a una nueva for-ma de realizar el trabajo, cuya implantación permitiría optimizar los procesos producti-vos comerciales o de servicios, cuando el análisis de costo beneficia le sea permisible. Este nuevo formato denominado teletrabajo es una alternativa que se basa en el uso de tecnologías de información y/o telecomuni-caciones lo cual puede repercutir positiva-mente en los aspectos socioeconómicos de las sociedades.

2. La implantación del teletrabajo implica un acucioso análisis del empresario para re-plantear una nueva reorganización empre-sarial, inherente a la gestión, funciones de coordinación, comunicación y control; muy importantes en el desarrollo empresarial. Igualmente un análisis sustentaría la conve-niencia parcial o total de los puestos de tele-trabajo o localizaciones estratégicas para el teletrabajo, tal como es el caso de Nutresa, que por conveniencia analizada, tiene tele-

trabajadores en diferentes áreas de su planta y sus filiales, ya que ahorra en destaques de personal directivo, de control y supervisión.

3. En el Perú desde el 2013 existe la ley No. 30036, que no es suficiente para regular el teletrabajo en el mercado laboral peruano, e inclusive se tiene trabajadores que prestan servicios utilizando las TITs, pero que de una manera práctica, podríamos decir que es teletrabajo, empero desde la óptica estric-tamente legal: no es teletrabajo; porque el trabajador está regido por contratos de loca-ción de servicios o contrato de obra.

4. El mayor impedimento en el Perú para de-sarrollar el teletrabajo es el poco interés de la autoridad pública para difundirlo y des-de luego posteriormente aplicarlo habiendo una ley. Esta situación creemos da lugar a que el empresariado peruano deje de pagar los beneficios sociales a sus “teletrabajado-res”. Sin aplicación real de la ley y sin re-glamento; estos grupos empresariales están gozando de mayores ingresos a costa del sacrificio de los teletrabajdores.

5. Las Pymes en el Perú presentan dificultades para la aplicación de esta modalidad porque no hay reglamentación general ni específi-ca para ello, teniendo en cuenta de acuerdo a nuestro trabajo de campo que las Pymes tendrían mayores ingresos si algunas de sus operaciones lo realizaría por internet, lo cual permitiría la promoción de sus produc-tos y reduciría los gastos de infraestructura, energía y equipamiento. Además que para incrementar la productividad y competitivi-dad podría planificar que un porcentaje de empleados laboren en esta modalidad, por ejemplo de 15% a 20%.

6. El teletrabajo es una posibilidad de inclu-sión social, ya que permitiría el acceso a esta modalidad laboral a los discapacita-dos que pueden encontrar un medio para su realización personal. Ello también traería beneficio e inclusión socioeconómica a jó-venes y adultos, desempleados que pueden


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tener una alternativa de trabajo, siempre y cuando sean capacitados para el teletrabajo.

Referencias bibliográficas Armas, C.(2013). Prospectiva de la Ciencia y

Tecnología. Lima: Fondo Editorial de San Marcos

Bolarov, S. (2009). El trabajo de discapacita-dos. E-libros El Cid editor Argentina-Esta-dos Unidos

Hernández, R. (2014). Metodología de la Inves-tigación. Mc Graw-Hill Interamericana de México S.A: de C.V. Naucalpna de Juárez Edo. México-Quinta Edición

Silva J. (2011). La expansión del derecho pe-nal. Aspectos de la Política Criminal en las sociedades post industriales. Edisofer Bue-nos Aires


REDUCCIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL DE CALDERAS BAGACERAS

Jorge Eduardo Esquerre Verástegui1

ResumenEl material particulado es uno de los mayores problemas en cuanto a contaminación atmos-

férica se refiere, y aunque el uso de calderas bagaceras representa un impacto Positivo sobre la contaminación global por producir energía con un biocombustible, las cenizas provenientes de la combustión de bagazo pueden provocar una gran contaminación que puede ser incluso más dañina que la contaminación producida por la quema de combustibles fósiles.

Por ejemplo, durante las moliendas en los años 2008, 2009, 2010 y 2011, que se hicieron en Tucumán, R. Argentina, realizaron mediciones de las concentraciones de material particulado total (MPT) en las emisiones de chimeneas de calderas de la industria azucarera, en Tucumán, R. Argentina. El objetivo de este trabajo fue monitorear la evolución de la concentración y emisión de MPT y observar la influencia de los sistemas de filtrado instalados en las chimeneas de las men-cionadas unidades. Se ilustran los datos de las emisiones de MPT obtenidas en los años indicados, con valores promedio por caldera de 58,5 kg/h, 33,6 kg/h, 47,6 kg/h y 33,9 kg/h, respectivamente.Es por lo anterior que,en primer lugar, la forma de reducción del impacto ambiental de calderas bagaceras es mediante una buena operación de la caldera y un buen sistema de remoción de partí-culas en los gases de combustión, que se torna importante en la medida que se pueda relacionar la contaminación de los alrededores de la caldera y las variables de operación de la misma.

Con respecto a las variables de porcentaje de ceniza del bagazo y el poder calorífico del ba-gazo se observa que cuando las emisiones se incrementan, también lo hacen las concentraciones de los receptores, a diferencia de lo que sucede con las variables de operación de la caldera. Esto se debe a que para el porcentaje de ceniza, su cambio no afecta de forma significativamente al flujo de gases de chimenea; con el poder calorífico del bagazo se obtuvo que cuando se producen menos emisiones, también se reduce el flujo de gases por lo en ambos casos, la tendencia a crecer o decrecer que llevan las emisiones, también lo llevan las concentraciones en el mismo sentido.

Una segunda forma de reducción del impacto ambiental de calderas bagaceras es mediante el secado de bagazo lo que reducirá el material particulado que se emite por la chimenea. Este secado se realizará con los gases efluentes de la chimenea de la caldera para reducir la humedad del baga-zo con la consecuencia de disminuir el uso de combustibles adicionales y de esta forma tener un ahorro considerable de dinero y de mejora ambiental.

Es por ello, que presento este trabajo de investigación, el cual está dirigido a la industria azu-carera en general y basado en:• Monografía «impacto ambiental de la actividad Azucarera y estrategias de mitigación» Presen-

tada por Morales Trujillo Javier.• Revista Industrial y Agrícola de Tucumán Tomo 82 (1-2): 17-25; 2005 «Inyección de aire se-

cundario caliente en calderas de vapor bagaceras y su influencia en el rendimiento térmico» Presentado por Marcos A. Golato, Gustavo Aso, Dora Paz y Gerónimo J. Cárdenas.




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Reducción del impacto ambiental de calderas bagaceras

• Evaluación exergética de propuestas de disminución de consumo de vapor en usinas azucareras. Presentado por Dora Paz y Gerónimo J. Cárdenas (2005).

• «Las calderas de los ingenios azucareros y la austeridad Económica» Presentado por Ing. Wi-lliam A. Manso Hernández.

• «Aplicación del método energético para determinar pérdidas separadas e irreversibilidades en calderas bagaceras» Presentado por: Marín Hernández J.J., González Petit-Jean M.L., Mestizo Cerón J.R.

• Rev. Ind. y Agríc. de Tucumán Tomo 88 (2): 41-49; 2011 «Rendimiento térmico de calderas bagaceras modernas en Tucumán, R. Argentina « Presentado por Federico J. Franck Colombres, Marcos A. Golato, Walter D. Morales, Carolina Cruz y Dora Paz.

• Monitoreo de emisiones de material particulado de chimeneas de generadores de vapor de la industria azucarera en Tucumán, R. Argentina. Presentado por: Marcos A. Golato, Walter D. Morales, Horacio S. Méndez, Enrique A. Feijóo y Dora Paz.

Palabras clave: Limpieza, energía, exergética,material particulado, caldera bagacera.

AbstractThe particulate material is one of the biggest problems regarding atmospheric pollution is

concerned, and while the use of bagasse boilers represents a positive impact on overall contami-nation produce energy with a biofuel, the ashes from the combustion of bagasse can cause high pollution may be even more harmful than the pollution caused by burning fossil fuels.

For example, during the grinding in the years 2008, 2009, 2010 and 2011, which were made in Tucuman, Argentina R., performed measurements of the concentrations of total particulate ma-tter (TPM) in the boiler stack emissions of the sugar industry, in Tucuman, R. Argentina. The aim of this study was to monitor the evolution of the concentration and emission of MPT and observe the influence of filtering systems installed in the chimneys of said units. Emissions data obtained MPT indicated years, with average values boiler 58.5 kg / hr, 33.6 kg / hr, 47.6 kg / h 33.9 kg / h, respectively are illustrated. It is for this that, first, how to reduce the environmental impact of bagasse boilers is through good operation of the boiler and a good system of removal of particles in the flue gas, which becomes important as that It can be related pollution around the boiler and operating variables thereof.

Regarding variables percentage of bagasse ash and calorific value of bagasse shows that when emissions increase, so do the levels of receptors, unlike what happens with the variables of opera-tion of the boiler. This is because for ash percentage, the shape change does not affect significantly the flow of flue gases; with the calorific value of bagasse it was obtained that at least emissions are produced, also the gas flow is reduced so in both cases, the tendency to increase or decrease that lead emissions, also lead concentrations in the same direction.

A second way to reduce the environmental impact of bagasse boilers is by drying the bagasse which will reduce particulate matter emitted by the fireplace. This drying is carried out with the effluent gases from the chimney of the boiler to reduce moisture bagasse with the consequence of reducing the use of additional fuel and thus have a considerable cost savings and environmental improvement.

That is why I present this research, which is intended for the sugar industry in general and based on:• Monograph "environmental impact of the sugar industry and mitigation strategies" Presented

by Javier Morales Trujillo.


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J. E. ESQUERRE VERÁSTEGUI

IntroducciónEn la Industria Azucarera en general, así

como en todas nuestras actividades, ocurren procesos que irremediablemente generan sus-tancias y elementos que constituyen fuentes po-tenciales de contaminación del medio ambiente. En ese sentido y con un criterio amplio, pueden considerarse, como ejemplo, las diversas máqui-nas térmicas entre ellas las calderas generadores de vapor que queman biomasa de distinto origen para el desarrollo de procesos productivos y, en particular, las calderas bagaceras, que a través de la combustión de un residuo celulósico, pro-ducen la energía necesaria para la industrializa-ción de la Caña de azúcar. Como producto de esa combustión se generan emisiones de parti-culados, cuya calidad y magnitud depende, entre otros factores, del tipo de combustión y de las condiciones de operación del sistema empleado. El impacto ambiental en nuestros días es sinó-nimo de contaminación al suelo, agua y aire,de maneras exorbitantes, afectando de esta manera a los seres humanos y demásbiosfera que habita alrededor delas industrias que lo provocan. Este trabajo está dirigidoal impacto ofrecido por los ingenios azucareros del norte del Perú en gene-ral; se les recomienda evaluar cada una de las

afectaciones que los mismos provocan al me-dio ambiente y propongan vías alternas a las ya existentes para mitigar el problema que propi-cia lamortandad de seres vivos por sus diversas emisiones de contaminantes.

Así, estudios realizados en Tucumán, R. Ar-gentina han podido detectar principalmente la presencia de cenizas volátiles, partículas de car-bono (hollín), partículas de bagazo parcialmente quemado y material inorgánico (arena, arcilla, etc.), en una proporción muy aleatoria. Sin em-bargo, las emisiones de gases contaminantes son menores cuando se queman residuos agroindus-triales que cuando se hace uso de combustibles de origen fósil (Castells, 2005).

Una afirmación trascendental de la OMS ha sido de que «el goce del grado máximo de salud que se pueda lograr es uno de los derechos fun-damentales de todo ser humano sin distinción de raza, religión, ideología, política o condición económica y social». Para la OMS la salud es un «estado de completo bienestar físico, mental y social», quedando fijadoel nivel de salud por el grado de armonía que exista entre el hombre y el medio que sirve de escenario o de recurso a su vida.

Hay consenso que las calderas son el co-

• Industrial and Agricultural Tucuman Magazine Vol 82 (1-2): 17-25; 2005 "hot secondary air injection of bagasse in steam boilers and its influence on the thermal efficiency" Presented by Mark A. Golato, Gustavo Aso, Dora Peace and Jerome J. Cardenas.

• Exergy evaluation of proposals for reduction of steam consumption in sugar mills. Presented by Dora Paz and Geronimo J. Cárdenas (2005).

• "The boilers of the sugar mills and the Economic austerity" Offered by Mr. William A. Manso Hernández.

• "Implementation of energy method for determining separate losses and irreversibilities bagasse boilers" Presented by: J.J. Hernández Marin González Petit-Jean ML, Mixed J.R. Cerón.

• Rev. Ind and Agric. Tucuman Vol. 88 (2): 41-49; 2011 "Thermal performance of modern ba-gasse boilers in Tucuman, Argentina R." Presented by Federico J. Franck Colombres, Mark A. Golato, Walter D. Morales, Carolina Cruz and Dora Paz.

• Monitoring of particulate emissions from chimneys of steam generators of the sugar industry in Tucumán, R. Argentina. Presented by: Mark A. Golato, Walter D. Morales, Horacio S. Mendez, Enrique A. Feijóo and Dora Paz.

Keywords: Clean, energy, exergy, particulate matter, bagasse boiler.


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razón de cualquier ingenio. Suministran el va-por necesario para mover los motores primarios cuyo escape sirve a su vez como vapor para el proceso. Como las calderas se diseñan y fabrican con factores de seguridad apropiados a lospará-metros tan intensos que impone su operación, poseen una robustez considerable quecontribuye a su prolongada vida útil tanto de diseño como de realidad práctica. Esa robustez y la conside-ración –más o menos real– de que las calderas no influyen en laextracción y rendimiento de sa-carosa, precisamente permiten que a la hora de reducirpresupuestos en mantenimiento o mejo-ras sean, muchas veces, las calderas las «dejadas para el año que viene».

Si bien es cierto que esto es posible, los gastos eliminados en calderas pueden contribuir aelevar los costos a la larga cuando el deterioro puede implicar grandes reparaciones, perdida de eficiencia que aumente el consumo de combusti-ble o la sustitución de la caldera.

En la agroindustria azucarera Peruana, mu-chas de sus maquinarias son mayormente obsole-tas, incluso equipos de más de 50 y 70 años, con calderas adaptadas que utilizan a discreciónel mismo combustóleo, bagazo lleno de humedad que provoca una pesada contaminación del aire, como claro ejemplo se estima que laproducción de azúcar de los ingenios del país utilizan más de un 60% el bagazo como combustible, también se sigue quemando en campos la Cañasin invertir en tecnologías que disminuya el daño ecológico.

En general, durante la operación de las cal-deras y las diversas máquinas térmicas y genera-doras de vapor que queman biomasa que utilizan bagazo, residuos de la cosecha de Caña u otro combustible de origen vegetal, el control de las emisiones se limita a la instalación de dispositi-vos separadores de partículas sólidas. Bajo este concepto, diversos autores señalaron la impor-tancia de considerar las restricciones ecológi-cas asociadas al uso energético de la biomasa, haciendo uso de las diferentes alternativas tec-nológicas que existen para la preservación de la calidad ambiental (Silva Lora, 2001).

Fundamento teóricoEn general los generadores de vapor que

utilizan como combustible productos o residuos vegetales, tienen tendencia a arrojar junto con los gases de combustión partículas sólidas sin quemar o parcialmente quemadas, producto del diferente tamaño de las mismas y de los eleva-dos niveles de humedad que suelen presentar dichos combustibles. Las calderas bagaceras de nuestro país no escapan a este tipo de problema, agravado por que en su mayoría son antiguas y carecen de un buen sistema de mantenimiento y limpieza de los gases de chimenea.

En diversos países azucareros del mundo existen normas que regulan la cantidad de partí-culas que se permite puedan arrastrar los gases de combustión de calderas bagaceras.

El presente trabajo pretende presentar al-gunos resultados obtenidos al respecto, apro-vechando una tecnología estudiada en los últi-mos años, como es el secado del bagazo, para reducir el impacto ambiental de las emisiones gaseosas de calderas.

Se plantea usar los gases de combustión de la chimenea para reducir la humedad del bagazo, en vez de usar algún combustible adi-cional, con lo cual se incrementa la eficiencia de calderos antiguos y se logra un ahorro con el gas producido, así mismo como los gases de combustión no son enviados directamente a la atmosfera, se reduce mucho las partículas emi-tidas a la atmosfera, desde alrededor de 4500 mg/m3 a menos de 300 mg/m3 (Silva Lora et al. 2000).

Materiales y métodosA) Dora Paz; Mario Octaviano; Gerónimo Cárdenas; Marcos Golato y Gustavo Aso efec-tuaron un análisis sobre una caldera bagacera Acuotubular que produce 80 t/h de vapor a 21 ata y 320°C, equipada con un calentador de aire con área total de intercambio de 2715 m2, del tipo de caldera que existe en la industria local. La caldera opera con un factor de dilución de 1.8 y la temperatura de los gases de chimenea


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de 180°C, el aire ingresa al calentador a 30°C y sale entre 190 y 200 °C, los gases de chimenea se enfrían desde 290°C hasta 180°C.

Evaluaron el secado del bagazo empleando todos los gases de chimenea, analizaron técnica y económicamente diferentes opciones, compa-rando esta nueva aplicación del secado de baga-

zo frente a los lavadores de gases tradicionales, obteniendo los siguientes resultados.

Por otro lado, es conveniente también ha-blar sobre la calidad (capacidad para producir cambios) de formas desordenadas de energía, caracterizadas por la entropía, que se cono-ce como exergía y depende tanto de la forma

de la energía (química, térmica, etc.) como de los parámetros del que transporta la energía y del ambiente (Baloh y Wittwer, 1995). Por otro lado, las formas ordena-das de energía, como la energía eléctrica o me-cánica, presentan calidad invariable y pueden, a través de la interacción del trabajo, convertirse totalmente en otras for-mas de energía.

La exergía indica el trabajo aprovechable que un sistema puede entre-gar: es aquella parte de la energía que es posible transformar en trabajo útil y que tiene un valor económico. El resto de la energía del sistema, a la que se denomina aner-gía, no es recuperable. Cada proceso técnico que ocurre a una cierta velocidad tiene pérdidas de exergía, mientras que en los procesos ideales o reversibles, la veloci-dad es igual a cero y las pérdidas son nulas. Se puede interpretar la pér-dida de exergía como la energía que es necesario consumir para obtener la

Tabla 1. Resumen de resultados más importantes del balance de masa y energía.

Rend. Caldera

%

Rend. Sistema

%

Consumo Bag.

Húmedo (kg/h)

Humedad Bag. Al horno (%)

Aire necesario

(kg/h)

Temp. Aire

caliente (°C)

Gases finales (kg/h)

Temp. Gases finales (°C)

Opción 0 73.7 73.7 42841 53.00 208764 194 251605 180.0

Opción 1 73.7 73.7 42841 53.00 208764 194 251605 180.0

Opción 2 77.1 82.8 38151 40.88 175580 179 213731 112.3

Opción 3 79.5 83.7 37717 44.78 153163 249 190880 100.00

Tabla 2. Resumen de Bienes a adquirir en cada opción analizada.Opción 1Caldera original con lavador de gases de chimenea+piletaPara tratamiento de efluente líquido

Bienes a adquirir Cantidad Costo Unit. $ Costo Total $Secador de bagazo 0 83458 0Repontenciado de ventiladores 2 18125 36250Lavador de gases 2 65190 130380Piletas para trat. Efluentes líquidos 2 11450 22900Inversión total 189530

Opción 2Derivar gases a 320°C a secador y el resto despues del ICQEnviar a lavador para retener partículas contaminantes

Bienes a adquirir Cantidad Costo Unit. $ Costo Total $Secador de bagazo (3 ciclones) 1 83458 83458Repontenciado de ventiladores 1 18125 18125Lavador de gases 1 65190 65190Piletas para trat. Efluentes líquidos 1 11450 11450Inversión total 178223

Opción 3Usar todos los gases a 180°C para secar y el retener las partículasContaminantes con ciclones del mismo secador

Bienes a adquirir Cantidad Costo Unit. $ Costo Total $

Secador de bagazo (5 ciclones) 1 99501 99501

Repontenciado de ventiladores 2 18125 36250Lavador de gases 0 65190 0Piletas para trat. Efluentes líquidos 0 11450 0Inversión total 135751


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velocidad correspondiente del proceso (Baloh y Wittwer, 1995).

Basados en estos conceptos Dora Paz y Gerónimo J. Cárdenas (2005), en su trabajo «Evaluación exergética de propuestas de dismi-nución de consumo de vapor en usinas azucare-ras» tuvieron el objetivo de evaluar propuestas tendientes a disminuir las pérdidas de exergía en un ingenio azucarero de Caña en Tucumán, considerando: aumento de efectos de evapora-ción, mayor aprovechamiento de vapores vege-

tales, aumento en la concentración de melado, empleo de vapor vegetal para la cristalización y reemplazo de turbinas de vapor ineficientes por motores oleo hidráulicos y eléctricos.Ellos tomaron como caso de estudio, un ingenio si-tuado en Tucumán, cuya capacidad de procesa-miento es de 6800 toneladas de Caña por día. Este ingenio cuenta para la molienda de Caña con dos trapiches: 1) Dedini, con capacidad para moler 5300 t de Caña/día, con turbinas de

vapor de accionamiento de alta eficiencia y bajo consumo específico de vapor y 2) Krupp con capacidad para moler 1500 t de Caña/día, con turbinas de accionamiento de baja eficiencia y alto consumo específico de vapor.

En un ingenio azucarero de Caña, las ope-raciones de mayor consumo de energía térmica son los Calentamientos de jugo, la Evaporación y el sector de Cristalización, los que constitu-yen el sistema conocido como CEC. La planta dispone de un sistema de evaporación, calenta-

do con vapor escape (de 2,18 bares de presión y 122 ° C), con dos tandems que operan en cuádru-ple efecto en paralelo. Las extracciones de vapor ve-getal para calentamien-to de jugo e n c a l a d o se efectúan del 1°, 2° y 3° efecto de evaporación. Se emplea vapor esca-

pe para la calefacción de los tachos de cocción (Cristalización). Este sistema se tomó como caso de referencia al analizar las propuestas mejoradoras.

Empleando la hoja Excel se calculó la dis-tribución de vapor en fábrica (Figura 1). El va-por escape total requerido para las operaciones CEC alcanza las 161,3 t/h (56,9% Caña). El va-por escape de las máquinas motrices (trapiche Krupp, ventiladores de calderas, cuchillas del Krupp, usina, trapiche Dedini) asciende a 140 t/h, siendo el vapor de laminación de 25,78 t/h

Figura 1: Distribución de vapor producido.


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(9% Caña). El vapor necesario a generar en las calderas asciende a 173,5 t/h (61,3% Caña).

Se presentaron las Propuestas A y B, que son mejoras del sistema CEC, empleando cal-deras modernas, que contemplan: incrementos en el área de intercambiadores de calor, aumen-to del número de efectos de evaporación, reem-plazo o eliminación de un equipo ineficiente o

anticuado, etc. Se analizaron las dos propuestas:A) Operar el sistema en quíntuple efecto,

con extracciones de vapor vegetal de todos los efectos para calentamiento de jugo encalado. Considerar el colector de escape a 2,05 bares (121 ° C). Las demás condiciones del sistema CEC se mantienen sin variantes.

B) Redimensionar el esquema de evapora-ción para alimentar con vapor vegetal (VG1) al sector de cristalización, concentrando el melado

hasta 70°Bx, lo que implica además un menor consumo de vapor en esa operación. Las demás condiciones serían idénticas a la propuesta A. Para evitar el venteo de vapor al ambiente, se proponen dos modificaciones en el sistema:

B.1) Eliminar las turbinas de vapor de ac-cionamiento del trapiche Krupp, y sustituirlas por motores oleo hidráulicos.

B.2) Reemplazar los accionamientos con turbinas de vapor de los ventiladores de tiro in-ducido (VTI) y turbo bombas de calderas por motores eléctricos.

Las propuestas apuntan a disminuir las pérdidas exergéticas en los sectores estudiados (Calentamiento-Evaporación-Cristalización), logrando de esta forma la optimización en el empleo de la energía, tal como se aprecia en los resultados comparativos de la Tabla 3.

Tabla 3. Resultados comparativos para el caso base y las propuestas A y B.*

Caso base Propuesta A Propuesta B

Valor % Caña Valor % Caña Valor % CañaEvaporación. N° de efectos 4 5 5Brix melado (%) 62.00 62.00 70.00Agua evaporada (t/h) 217.07 76.60 217.07 76.60 224.64 79.30Vapor escape consumido (t/h) 79.53 28.10 56.53 20.00 103.47 36.50Vapor al condensador (t/h) 26.00 19.70 9.40Agua al condensador barom. (t/h) 676.30 238.70 510.00 180.00 243.60 86.00CocimientosAgua evaporada (t/h) 48.18 0.17 48.18 17.00 37.42 13.00Agua al condensador barom. (t/h) 1245.70 439.70 1245.68 439.70 967.40 341.40CECVapor de calefacción consumido (t/h) 161.30 56.90 136.45 48.40 113.50 40.10Variación de vapor a CEC (%) 0.00 -15.40 -29.60CalderasVapor vivo necesario (t/h) 173.50 56.30 147.20 52.00 123.10 43.40Variación de vapor vivo (%) 0.00 -15.20 -29.10Vapor laminación (t/h) 25.80 9.10 0.80 0.30 4.00 1.40Consumo adicional de GN (% Caña) 2323.30 0.82 -2872.20 -1.00 -5206.00 -1.80Ahorro de agua (t/h) 192.60 761.40

* A un mayor número de efectos en evaporación y mejor aprovechamiento de vapores vegetales de menor exergía, menores serán las pérdidas exergéticas en el sistema CEC, y por lo tanto, menores los requerimientos de vapor.


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caldera permite mejorar la combustión en la misma, ya que se obtiene un mejor equili-brio térmico del hogar al ingresar el aire con una cierta energía. Esta energía es aprove-chada para mantener una alta temperatura, de manera de asegurar las reacciones y la no formación de hollín.Esto contribuye a la combustión completa de dichas partículas, disminuyendo los inquemados y obteniendo menores emisiones por la chimenea, lo que reduce el impacto ambiental.

3. Para el caso analizado, precalentar todo el aire secundario que ingresa al hogar de la caldera, redundó en múltiples beneficios respecto a la caldera original: aumento de

1,62 puntos en el rendimiento térmico de la caldera, mejora del índice de generación de vapor en un 2,27% y reducción en el consu-mo de bagazo (2,45%) y del aire primario para la combustión (3,55%).

4. Pudo observarse una relativamente eleva-da eficiencia energética de los generadores modernos respecto a la de calderas conven-cionales. Esta puede atribuirse principal-mente a una buena eficiencia de la combus-tión, que se ve reflejada en la composición de los gases.

5. Con la inyección de aire caliente disminuyó el consumo de bagazo en 426,53 kg/h, apro-ximadamente un 2,45% del bagazo total, equivalente a 71,3 Nm3/h de gas natural.

6. La determinación de las pérdidas de exer-

Los resultados de los balances de masa y energía para el caso base, que se muestran en la tabla 3, fueron determinados empleando el sof-tware SIMCE 2.0 (López et al., 2000), donde con líneas de trazos se han indicado las cajas de evaporación que operan en paralelo como un efecto. El vapor escape total requerido para las operaciones CEC alcanza las 161,3 t/h (56,9% Caña); el vapor al condensador es de 9,18% Caña y el agua requerida para el mismo ascien-de a 238,7% Caña.

Las disminuciones de exergía perdida en el sistema CEC se traducen en un menor requeri-miento de vapor de calefacción para esas ope-raciones, tal como se observa en la Tabla 4. La

reducción porcentual de irreversibilidades en el sistema CEC de la propuesta A, 17,4% respec-to al caso base, produce una disminución en el consumo de vapor de 15,4%; mientras que en la propuesta B, la reducción de pérdidas exer-géticas alcanza al 31,9% respecto al caso base, y el vapor consumido disminuye en un 29,6%. La leve discrepancia entre estos porcentajes se debe a no haber considerado la pérdida de exer-gía por radiación al aumentar las superficies de intercambio de calor en las propuestas A y B.

Conclusiones1. La metodología de cálculo propuesta resul-

tó apropiada para abordar este tipo de pro-blemas.

2. El calentamiento del aire secundario de la

Tabla 4. Pérdidas de exergía y consumo de vapor en los sistemas CEC del caso base y las propuestas A y B.

Caso base Propuesta A Propuesta B

Pérdidas de exergía en CEC (KW) 24569.00 20292.00 16742.00Disminución de pérdidas (%) 17.40 31.90Consumo vapor de escape en CEC (% Caña) 56.90 48.20 40.10Disminución del consumo de vapor (%) 15.40 29.60Consumo vapor vivo (% Caña) 61.30 52.00 43.40Disminución del consumo de vapor (%) 15.20 29.20


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gía en los diferentes sectores que componen el sistema CEC, permitió descubrir en qué etapas se producían las mayores pérdidas y proponer acciones tendientes a su disminu-ción. Este hecho no puede ser deducido a partir de la 1° Ley de la Termodinámica.

7. Las menores eficiencias exergéticas se pro-ducen en el condensador barométrico de cristalización, seguido por el condensador barométrico de evaporación y por el sector de cristalización.

8. Se observan altas pérdidas de exergía en el sector de cristalización (cocimientos), en el sistema de evaporación en conjunto, en el calentamiento global de jugo encalado y en los condensadores barométricos.

9. El calentamiento del aire de turbulencia es recomendable para los casos en que la cantidad de aire insuflado por las toberas, en relación con el aire total que ingresa a la caldera, es superior al 15%. Para valores inferiores, el efecto del enfriamiento del horno no resultaría tan significativo debido a las altas temperaturas que reinan en el ho-gar de la caldera.

10. Es importante mencionar que el efecto fa-vorable de la inyección de aire secundario caliente se manifiesta significativamente cuando se aplica en calderas bagaceras de mayor envergadura a la considerada en el presente trabajo.

11. Para lograr reducciones en las pérdidas de exergía de sistemas CEC, es necesario efec-tuar inversiones de capital que, en los casos analizados, consisten en aumentar las su-perficies de intercambio de calor y reempla-zar equipos ineficientes, hechos que no au-mentan la capacidad de la instalación, pues se seguirá realizando el mismo trabajo, sino que solamente ahorran exergía y por consi-guiente energía valiosa.

12. El sistema CEC en operación en este inge-nio en la zafra 2001-2002 puede ser mejora-do exergéticamente mediante: aumento del número de efectos de evaporación, empleo

de vapores vegetales de todos los cuerpos de evaporación para calentamiento de jugo, aumento en la concentración de melado y calefacción del sector de cocimientos con vapores vegetales del 1° efecto.

13. Empleando calderas modernas para produ-cir vapor en cantidades y condiciones simi-lares a las de las calderas convencionales, se pudo ahorrar aproximadamente un 27,6% de bagazo o de combustible adicional equi-valente, en comparación con la caldera con-vencional.

14. La sustitución de turbinas de vapor por mo-tores oleo hidráulicos para el accionamiento de molinos es una alternativa novedosa, de reciente empleo en la industria azucarera de Caña y aún sin aplicaciones concretas en los ingenios de Tucumán.

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MODELO PREDICTIVO PARA LA IDENTIFICACIÓN DE PATRONES DE LA DESERCIÓN ESTUDIANTIL EN LA UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DE

LIMA SUR (UNTELS)

PREDICTIVE MODEL FOR IDENTIFICATION OF PATTERNS OF THE STUDENT DESERTION AT NATIONAL TECHNOLOGY UNIVERSITY OF LIMA SOUTH

(UNTELS)

Myrna Manco Caycho1

ResumenCon el objetivo de determinar los patrones del entorno que impactan en la deserción de los

estudiantes de la Universidad Nacional Tecnológica de Lima Sur (Untels), se elabora una base de datos socioeconómica y académica de los estudiantes de la cohorte 2007-I a 2011-I, que incluye los casos de deserción como variable dependiente. Se elaboran seis modelos utilizando el operador Decision Tree de RapidMiner, con y sin validación cruzada, y con parámetros modificados y la im-plementación de la herramienta Weka, W-J48. Los modelos desarrollados se comparan por su preci-sión y por la medida F-score. La implementación W-J48 con parámetros modificados y análisis de sensibilidad mediante proporción de ganancia de información y sistema de validación cruzada de 10 particiones, ofreció la precisión más alta, así como un árbol simple de uso y de interpretación.

El modelo final detectó las siguientes características o patrones del entorno que impactan en la deserción de los estudiantes de la Untels: Número de matrículas en los cuatro semestres conse-cutivos a su ingreso, Promedio en su segunda matrícula, Edad de ingreso, Promedio en su cuarta matrícula, Año de ingreso, Número de personas dependientes, Semestre de ingreso y Número de cursos aprobados en su primera matrícula. Se logró un 90.10% de clasificación correcta, con una desviación estándar de 2.08%. El principal patrón detectado para los desertores, es que el número de matrículas en los cuatro semestres consecutivos a su ingreso sea menor o igual que 3, con una precisión de 88%. Palabras claves: Deserción universitaria. Integración académica. Integración social. Minería de datos. Modelo predictivo. Árboles de decisión.

AbstractIn order to determine the environment that impact the students desertion at Untels, a socio-eco-

nomic and academic database is elaborated students in the cohort 2007-I to 2011-I, which the includes cases of desertion as dependent variable. Six models are developed using the Decision Tree of RapidMiner operator, with and without cross-validation, and modified parameters and im-plementation of Weka, W-J48 tool. The developed models are compared through their accuracy and F-score measure. The W-J48 implementation with modified parameters and sensitivity analysis using information of gain ratio and cross-validation of 10 partitions, offered the highest accuracy as well a simple tree use and interpretation.




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Modelo predictivo para la identificación de patrones de la deserción estudiantil en la Untels

The final model detected the following characteristics or environment patterns that impact the students desertion at Untels: Number of enrolled students in the four consecutive semesters since their income, average enrollment in its second, Age of entry, in its fourth Average tuition Year of income, number of dependents, income and Semester Number of approved courses in their first enrollment. So 90.10% correct classification was achieved, with a standard deviation of 2.08%. The main pattern detected for deserters, is that the number of enrollments in the four consecutive semesters of your income is less than or equal to 3, with an accuracy of 88%.Key words: University desertion. Academic integration. Social integration. Data mining. Predicti-ve model. Decision trees.

IntroducciónLa deserción estudiantil universitaria es

un problema que se manifiesta a nivel nacional como internacional tanto en instituciones pri-vadas como nacionales, su estudio es enfocado con diversos indicadores (Tasas de abandono, Tasa de término, Tasa anual de deserción, de-serción por cohorte de ingreso, etc) con por-centajes muy oscilantes que van desde 7% hasta 50% como lo revela [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15]. En Perú, en promedio el 43.7% de estudiantes que ingresan a las universidades concluyen con sus estudios [16]. No se dispone de datos de la Tasa de deserción de estudiantes a nivel de Institu-ciones de Educación Superior Universitaria [17] y tampoco contamos con mecanismos oficiales que permitan hacer seguimientos continuos de las características del Sistema de Educación Superior Universitario, por tanto no se cuenta con indicadores oficiales que nos alerten de esta problemática y que más adelante podría agra-varse de no tomar las medidas oportunas. Ante esta realidad, abordamos la problemática de la deserción estudiantil desde un ámbito social y académico a fin de que contribuya en la calidad de educación y se fomente una cultura de apro-vechamiento de datos para la toma preventiva de decisiones.

Al semestre 2011-II, la Untels acumuló un total de 428 estudiantes no matriculados lo que representa un 16.7% del total de ingresantes

hasta esa fecha; al semestre 2011-II, la cohorte que ingresó en el semestre 2007-I, registró un porcentaje de no matrícula del 34.5%, seguida por la cohorte del semestre 2008-I con un por-centaje respectivo de 27.0%. La primera pro-moción de egresados contó con 19 estudiantes de 235 que ingresaron en el semestre 2007-I, lo que significa que sólo un 8% de estudiantes logró terminar en el tiempo previsto (Oficina de Informática y Estadística-Untels).

Sobre las causas de la deserción estudian-til se han hecho muchas investigaciones obte-niendo conclusiones bastante diferenciadas se-gún países, carreras, género, periodo en el que se produce, rendimiento académico, vocación, puntaje obtenido en el examen de selección, entre otras como se aprecia en [2], [5], [8], [13], [14], [22], [23], [25], [26], [27], [28], [30], [31], [35].

Díaz [27] propone un modelo conceptual que explica la deserción/permanencia como resultado de la motivación (positiva o negati-va), a su vez ésta es afectada por la integración académica y social. Dicho modelo, resultado de un análisis cualitativo, permite ilustrar cómo el estudiante debe adaptarse a los cambios en las tensiones que se producen entre los distintos factores académicos, sociales, individuales e institucionales que lo afectan; éste será el punto de partida para nuestro modelo.

Dada esta literatura, se desprende que se han utilizando diferentes métodos para abordar


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el estudio de esta problemática, sin embargo en los últimos años se viene utilizando la minería de datos orientada a la educación superior [3], [24], [29], [32]. La minería de datos tiene mu-chas ventajas frente a los demás métodos cuan-do se trata de trabajar con volúmenes de datos, por lo que decidimos abordar el tema de la de-serción estudiantil mediante estas técnicas.

HipótesisEl modelo predictivo, que utiliza técnicas

de minería de datos, determina las característi-cas o patrones del entorno que impactan en la deserción de los estudiantes de la Untels.

MetodologíaConsiderando las limitaciones propias del

proceso de descubrimiento de conocimiento en bases de datos se consiguió una vista minable de 1213 registros. Se utilizó fuentes de infor-mación secundarias provenientes de la Oficina de Bienestar Universitario y Registros Acadé-micos de la Untels.Desertor

Es aquél estudiante que habiendo realizado una primera matrícula en la Untels, no registra matrícula durante dos o más semestres conse-cutivos.Integración con el entorno

Describe como el estudiante se adapta (in-tegra) al entorno universitario, el sentido de pertenencia a la institución y en consecuencia, de alcanzar y concretar las metas académicas. Comprende el nivel de integración académica y social que alcance en la institución. a) Integración académica: La integración aca-

démica se mide por el grado de congruencia entre el desarrollo intelectual del individuo y el clima intelectual de la institución. Está conformada por las características preu-niversitarias (antecedentes personales, in-tenciones, expectativas, una formación aca-démica previa sobre la cual no es posible incidir directamente, un bagaje cultural y ac-titudinal) y características institucionales.

b) Integración social: La integración social se manifiesta como la compatibilidad y buen entendimiento con la comunidad universi-taria y en su entorno familiar. Se incluyen las características familiares (una dimen-sión efectiva, material, de disponibilidad de recursos que la familia brinda al estudiante y una dimensión afectiva de soporte emo-cional) y características individuales (ex-periencias del estudiante fuera de la institu-ción educativa). El presente estudio utiliza el método induc-

tivo, mediante el proceso de descubrimiento de conocimiento en bases de datos (KDD Knowle-dge Discovery in Databases), el cual consta de 5 fases (Hernández Orallo [47]): (1) Integración y recopilación de datos, (2) Selección, limpieza y transformación, (3) Minería de datos, (4) Eva-luación e interpretación y (5) Difusión y uso. Como método para la construcción del modelo se usó el árbol de decisión.

Se elaboró una base de datos socioeconó-micos y académicos de los estudiantes de la Un-tels, en una hoja de cálculo de Microsoft Office EXCEL 2007, para el procesamiento de datos se usó el minero RapidMiner (ver 5.3), en el cual se instaló el complemento Weka, que tam-bién es un software libre.

La hipótesis se evaluó con la precisión de la clasificación, tal como lo señalan Krzsytof [46], Bing Liu [49] y Witten [39]. Adicional-mente Witten [39] y Bing Liu [50] proponen al F-score como una medida de uso frecuente para comparar diferentes modelos.

ResultadosFase 1 y 2: Integración y recopilación de datos, Selección, limpieza y transformación

Entre los resultados descriptivos tenemos que la edad de los estudiantes oscila de 15 a 48 años con una edad promedio de 19,46 años, el tiempo medio de preparación para ingresar a la universidad es de 12,65 meses, la composi-ción familiar de los estudiantes varía de 1 a 11 miembros, con un tamaño promedio de aproxi-


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madamente 5 miembros, el ingreso de los estu-diantes va desde 0 (no trabaja) hasta S/. 4500.00 La mayoría de los estudiantes (71%) pertenecen al sexo masculino, el 97% de los estudiantes es soltero, el 53% de los estudiantes vive en el dis-trito de Villa El Salvador, el 79% de los estu-diantes proviene de un colegio nacional, el 64% de los estudiantes ingresó por la modalidad de Examen Ordinario, el 56% de los estudiantes se preparó en el Centro Preuniversitario de la Untels, el 35% de los estudiantes proviene de una familia nuclear, el 89% de los estudiantes proviene de una familia funcional, el 30% de los papás de los estudiantes son trabajadores no calificados de los servicios, peones, vende-dores ambulantes y otros afines (chofer, taxista, zapatero, seguridad, entre otros), el 47% de las madres de los estudiantes se dedican a las labo-res de ama de casa, no exceptuándose que mu-chas de ellas realizan alguna actividad en dicho ambiente como bodega, venta de productos de belleza, entre otros. En caso de enfermedad, el 50% de los estudiantes se atiende en un área de salud/posta médica, el 72% de los estudiantes no cuenta con seguro de salud, el 81% de los estudiantes se alimenta principalmente en su hogar. Respecto a las variables de salud, todas ellas tienen como moda el «No presenta dicha enfermedad», tanto para el estudiante como para el familiar siendo el porcentaje más bajo 81% y llegando en varios casos al 100%. El 98% de los estudiantes no ha realizado traslado interno.

Realizando un análisis exploratorio se en-contró que en la segunda matrícula un 6% ya no se matriculó, el porcentaje es de 9% en la tercera matrícula y de 12% en la cuarta matrí-cula. En general, podemos decir que desde los primeros ciclos se va percibiendo el fenómeno de la deserción estudiantil con una posible ten-dencia creciente.

Se encontró deserción en todos los estudian-tes que en los cuatro semestres consecutivos a su ingreso registraron solamente una matrícula; la mayoría de aquellos que en el mismo periodo

registraron dos matrículas, también desertaron, para aquellos que registraron sus cuatro ma-trículas consecutivas no observamos informa-ción relevante, por lo que sospechamos que el número de matrículas en los cuatro semestres consecutivos a su ingreso si es determinante. Si comparamos el comportamiento según carrera profesional, no se observan diferencias impor-tantes.

Aquellos alumnos que hasta su cuarta ma-trícula aprobaron aproximadamente más de 30 créditos, no desertaron. Se observan similares comportamientos en las cuatro carreras. El atri-buto Número de créditos aprobados hasta su cuarta matrícula podría ser un atributo impor-tante sobre la deserción. Cabe explicar que los jóvenes que pertenecen a la carrera de Ingenie-ría Ambiental son aquellos que han hecho tras-lado interno.

La mayoría de desertores son aquellos que ingresaron en el año 2007 y 2008, cabe preci-sar que la mayoría de estudiantes de las últimas promociones (2009, 2010, 2011) todavía no han concluido su periodo de estudios. Se sospecha que el atributo año de ingreso podría ser una variable importante sobre la deserción.

Muchos de los estudiantes que ingresaron a temprana edad no han desertado. La Edad de ingreso podría ser un atributo a tener en cuenta. El grupo de jóvenes que ingresaron en el año 2008 y pertenecen a la carrera profesional de Ingeniería Ambiental, han hecho cambio de ca-rrera. Esta cambio podría ser el factor que hizo que no deserten, sin embargo los casos registra-dos a la fecha son pocos por lo que se sugiere hacer el seguimiento.

El tipo de colegio no parece ser un factor relevante para la deserción puesto que se obser-van comportamientos similares según tipo de colegio de procedencia. Al parecer los estudian-tes que ingresaron por la modalidad de Centro Preuniversitario presentan menos deserción que aquellos que ingresaron por otras modalidades, asimismo, aquellos jóvenes que no saben cuál es el grado de instrucción de sus papás tienden a


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no desertar. Se observa que los estudiantes que tienen menos de siete cursos aprobados hasta su cuarta matrícula, son candidatos a desertar. No se observan diferencias según semestre de ingreso.

No se puede decir que algún género en par-ticular tenga mayor predisposición a desertar que otro, ni que algún Tipo de familia en par-ticular genere mayor predisposición a desertar que otro. No se observan diferencias según si-tuación laboral del estudiante. Fase 3: Fase de minería de datos

En esta fase se generaron los modelos. La clasificación se realizó mediante un árbol de decisión con el ope-rador Decision Tree y la implementación W-J48. Se crearon va-rios árboles de prueba, presentando un resu-men de seis de ellos en la Tabla 1.

El modelo Nº 5 se construyó con los pa-rámetros por defecto, entre los cuales el um-bral de confianza para

Tabla 1. Resumen de seis modelos trabajados

Modelo

Descripción Operador Parámetros

Cadena de operadores

lineales

Validación cruzada nominal

Decision Tree W-J48 Por

defecto Modificados

Modelo 1 X X X

Modelo 2 X X X

Modelo 3 X X X

Modelo 4 X X X

Modelo 5 X X X

Modelo 6 X X X

Figura 1. Vista gráfica del Modelo Nº 6.

la poda (C) fue de 0.25 y el mínimo número de instancias permitido en cada hoja (M) fue de 2, como resultado se obtuvo un árbol muy grande; con la finalidad de reducirlo se construyó el mo-delo Nº 6 con C=0.20 y M=12. Otros paráme-tros de configuración fueron: U: Use un árbol sin podar: Falso, R: Utilice error de poda redu-cido: Falso, N: Número de particiones: 10, B: Cortes para las ramas binarios: Falso y Q: Se-milla para tomar los datos al azar: 1. Una vista rápida (gráfica) del modelo Nº 6 se muestra en la Figura 1 y en la Figura 2 se muestra la vista del árbol en forma de texto, de donde con mu-


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cha facilidad se pueden extraer las reglas que formarán los patrones buscados. En la Tabla 2 se presenta un resumen de las 9 hojas que abar-

Figura 2. Texto del árbol W-J48-Modelo Nº 6.

Donde:N: Suma de casos que llegan hasta la hoja.E: Número de casos mal clasificados.

Hoja ClaseDeserción N E N-E

(Correctos) E/N (N-E)/N

1 SÍ 148 18 130 12% 88%2 NO 17.05 6.05 11 35% 65%3 SÍ 31.14 8.05 23.09 26% 74%4 NO 21.75 2.75 19 13% 87%5 SÍ 35.31 10 25.31 28% 72%6 NO 21.61 4.45 17.16 21% 79%7 SÍ 12.31 5 7.31 41% 59%8 NO 65.02 0 65.02 0% 100%9 NO 860.83 36.04 824.79 4% 96%

Total 1213.02 90.34 1122.68

ca el árbol de decisiones. En este sexto modelo, el algoritmo sólo ha seleccionado a ocho atribu-tos independientes.Fase 4: Evaluación e interpretación a) Usando la precisión: La precisión para los

modelos Nº 1, 2, 3, 4, 5 y 6 fue de 91.01%, 90.60%, 89.45%+1.52%, 89.20% + 1.60%, 89.53%+2.26%, 90.10%+2.08% respecti-vamente. El algoritmo Decision Tree, sin validación cruzada, nos da un valor de la precisión anormalmente alto porque pre-senta sobreajuste, por eso lo descartamos. El modelo con mayor precisión y por ende el que tiene la menor tasa de error (9.9%) es el modelo Nº 6, por lo que viene a constituir la hipótesis más consistente.

b) Usando la medida F_Score: Las tasas F-sco-re correspondientes al Modelo Nº 1, 2, 3, 4, 5 y 6 son 0.7029972, 0.6902173, 0.6613756, 0.6597402, 0.7196468 y 0.7333333 respec-tivamente. Encontramos que el modelo Nº 6 es el que tiene el mayor valor para F-sco-re, por lo que según este criterio es el mejor modelo.

Según los dos criterios anteriores, encontramos que de entre los seis modelos propues-tos, el que tiene mejor rendimiento es el modelo Nº 6, éste es el modelo predictivo, que uti-lizando técnicas de minería de datos determina las ca-racterísticas o pa-trones del entorno que impactan en la deserción de los es-

Tabla 2. Resumen de instancias que cubre cada hoja del Modelo Nº 6


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tudiantes de la Untels. En orden de importan-cia se encontraron ocho atributos asociados a la deserción estudiantil en la Untels: Número de matrículas en los cuatro semestres consecutivos a su ingreso, Promedio en su segunda matrí-cula, Edad de ingreso, Promedio en su cuarta matrícula, Año de ingreso, Número de personas dependientes, Semestre de ingreso y Número de cursos aprobados en su primera matrícula. El modelo conceptual obtenido a partir del modelo Nº 6, se muestra en la Figura 3.

Figura 3. Modelo Conceptual Final

DiscusiónMargarita Latiesa de la Universidad de Gra-

nada-España [22] incide en que la diferencia de deserción existente entre carreras es enorme, sobre todo es en el primer año donde se da la mayor tasa de abandono, éste segundo resultado se observa también en nuestro estudio, Sanabria (Perú) [23] concluye que el factor vocacional, económico y académico son los factores de mayor peso sobre la deserción, respecto a ello coincidimos con el factor académico, mas no con el económico, en Colombia, Castaño [25]

encontró que los cuatro factores (socioeconómi-cos, institucionales, individuales, académicos) en conjunto inciden sobre la deserción; coinci-dimos en la importancia de la integración aca-démica, con respecto al estudio de la ANUIES (México) se comparte el hecho de la deserción en los primeros años [2], uno de los elemen-tos explicativos de la deserción enunciada por Romo y Fresán [2] es «la falta de personalidad y madurez intelectual del estudiante» que de al-guna manera equivale a la edad del ingresante,

por lo que coinci-dimos en ese as-pecto, los resulta-dos de Lopera [28] (Colombia) mues-tran que los estu-diantes de sexo masculino, la vin-culación de los es-tudiantes al merca-do laboral, la edad y los estudiantes provenientes de otras regiones, tie-nen mayor riesgo de deserción. Sólo coincidimos con la edad.

Con respecto a la investigación titulada «Aplicación de téc-nicas de minería de datos para predecir deser-ción» [3], encontró que los alumnos desertan por tres casusas principales: la edad, los ingre-sos familiares para aquellos cuya edad sea me-nor o igual a 18 años y el nivel de inglés, para aquellos alumnos cuya edad sea mayor de 18 años. Coincidimos con el factor edad.

Uno de los resultados más relevantes del estudio de López, Gonzáles y otros (Repúbli-ca Dominicana) es que existen diferencias en la deserción según sexo y carreras. Ninguno de los resultados es similar al nuestro [14].

En Colombia [30] la deserción se da so-bre todo en el primer semestre, teniendo como


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principales causas, según SPADIES, la caren-cia de recursos económicos, el nivel académico de los padres, los aspectos relacionados con el sostenimiento durante los estudios y el sexo, desertando más los hombres que las mujeres, nuestros resultados no coinciden con ninguno de estos aspectos, coincidimos con las estadís-ticas chilenas [8] en que al término del primer año de estudios, un alto porcentaje de estudian-tes deserta y el bajo rendimiento académico son causas importantes de la deserción, sin embar-go a diferencia de estos resultados no observa-mos prevalencia en los estudiantes de género masculino ni problemas económicos, nuestros resultados coinciden con Pinzón [31] en que la ciudad de residencia, el estado civil no son mo-tivos relevantes en la decisión de desertar, pero sí es sensible al bajo nivel académico.Fase 5: Difusión y uso

Una vez obtenido el modelo predictivo mediante los árboles de decisión, es posible in-teractuar con el modelo construido, se requeri-rá un archivo en MS EXCEL conteniendo los datos de los estudiantes correspondientes a las ocho variables seleccionadas. Éste archivo será el repositorio que se carga en el RapidMiner. Se tendrán las predicciones luego de ejecutar el modelo.

Conclusiones 1. El algoritmo de árboles de decisión (W-J48)

permitió encontrar un modelo que detecta las características o patrones del entorno que impactan en la deserción de los estu-diantes de la Untels. Los patrones contienen los siguientes atributos: • Académicos: Edad de ingreso (CARAC-

TERÍSTICA PREUNIVERSITARIA) y el Número de matrículas en los cuatro semestres consecutivos a su ingreso, Pro-medio en su segunda matrícula, promedio en su cuarta matrícula, año de ingreso, semestre de ingreso, cursos aprobados en su primera matrícula (CARACTERÍSTI-CAS INSTITUCIONALES).

• Social: Número de personas dependien-tes (CARACTERÍSTICA FAMILIAR).

2. El modelo predictivo que utiliza el algorit-mo de árboles de decisión (W-J48) discri-mina con gran precisión si el estudiante es vulnerable a desertar. Se obtuvo un 70,21% de clasificación correcta para los desertores y un 94.892% de clasificación correcta para los no desertores. En general se logró un 90.10% de clasificación correcta, con una desviación estándar de 2.08%. El modelo consta de nueve nodos terminales (hojas) y su tamaño es de diecisiete.

3. El modelo predictivo que utiliza el algorit-mo de árboles de decisión (W-J48) permitió detectar patrones diferentes para los deser-tores y los no desertores. Para los desertores el principal patrón detectado es que el nú-mero de matrículas en los cuatro semestres consecutivos a su ingreso sea menor o igual que 3. Este patrón representa una precisión de 88% en la predicción de que un estudian-te deserte. Para los no desertores el modelo detectó dos patrones principales, el primero es que el número de matrículas en los cua-tro semestres consecutivos a su ingreso sea mayor que 3 y el promedio en su segunda matrícula sea mayor que 7.94 y el prome-dio en su cuarta matrícula sea menor o igual que 7.96 y el año de ingreso sea posterior a 2009. Este patrón representa una precisión de 100% en la predicción de que un estu-diante no deserte. El segundo patrón es que si el número de matrículas en los cuatro se-mestres consecutivos a su ingreso es mayor que 3 y el promedio en su segunda matrícu-la es mayor que 7.94 y el promedio en su cuarta matrícula es mayor que 7.96. Este pa-trón representa una precisión de 96% en la predicción de que un estudiante no deserte.

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DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA FRESADORA CNC DE 3 GDL PARA FABRICACIÓN DE TARJETAS ELECTRÓNICAS USANDO ARDUINO Y UBUNTU LINUX

DESIGN AND IMPLEMENTATION OF A CNC MILLING 3 DOF TO MANUFACTURE OF ELECTRONIC CARDS USING ARDUINO AND UBUNTU LINUX

Jhan Oré D1. y Ricardo J. Palomares 1

ResumenLa presentación investigación tuvo como objetivo el diseño e implementación de una fresadora

CNC de 3 GDL con la capacidad de maquinar en una placa de cobre el diagrama de pistas de un cir-cuito impreso utilizando el software Inkscape. El diseño e implementación de la fresadora contem-plo cinco áreas: estructura mecánica, alimentación eléctrica, electrónica de potencia, adquisición de datos, control y monitoreo HMI. La fresadora fabricó circuitos impresos de 1 x 1 hasta 10 x 10 cm de forma automática, acortando el tiempo de fabricación y obteniendo una mejora en la calidad del producto frente a otros métodos tradicionales.Palabras clave: Arduino, Fresadora, Linux, circuito impreso.

AbstractResearch presentation aimed at the design and implementation of a CNC milling machine 3

DOF with the ability to machine at a copper plate diagram of a printed circuit tracks using the sof-tware Inkscape. The design and implementation of the milling contemplate five areas: mechanical structure, power supply, power electronics, data acquisition, monitoring HMI and control. The mi-lling printed circuits manufactured 1 x 1 up 10 x 10 cm automatically, shortening the manufacturing time and obtaining an improvement in product quality over other traditional methods.Keywords: Arduino, Milling Machine, Linux, Printed Circuit Board.




IntroducciónEl diseño y la fabricación de tarjetas elec-

trónicas PCB es un proceso muy importante para las industrias ya que influyen en su compe-titividad, al brindar dispositivos electrónicos de alta calidad. Asimismo, son de gran importancia para la investigación y otros fines académicos.

Si bien existen métodos tradicionales y equipos modernos para el diseño de las tarje-tas PCB la Universidad Nacional Tecnológica

de Lima Sur (Untels) no cuenta con este equi-pamiento en sus laboratorios. Por lo tanto, con la finalidad de dar una solución se formula el siguiente problema, ¿Cómo se podrá fabricar tarjetas electrónicas PCB de buena calidad, en un menor tiempo y costo, con la finalidad de brindar una herramienta para los estudiantes de la Untels?

Se busca brindar una solución para la fabri-cación de placas de circuito impreso, además de

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Diseño e implementación de una fresadora CNC de 3 GDL para fabricación de tarjetas electrónicas usando Arduino y Ubuntu Linux

buscar reducir los tiempos de fabricación de las mismas, así como, brindar una solución econó-mica, que puede ser implementada en la Untels.

MetodologíaEtapas dela investigación

La investigación contiene 05 áreas, las cua-les se muestran en la Figura 1.

Figura 1. Áreas de interés de la investigación. Figura 3. Fuente de alimentación tipo ATX.

Figura 2. Diseño mecánico de la fresadora de 3GDL.

• Etapa mecánicaSe consideró un sistema robótico cartesiano de 3GDL [1]. La implementación se reali-zó bajo el diseño de Mantis-CNC [2], fre-sadora de madera, la cual se muestra en la Figura 2.

• Etapa de alimentaciónLa fuente de alimentación seleccionada es del tipo ATX, con la que se alimenta desde los circuitos integrados hasta los motores y la fresadora. Una fuente ATX, la cual se muestra en la Figura 3, es la más económica y de fácil adquisición.

Figura 4. Circuito de control de motor paso a paso bipolar.

• Etapa de potenciaPara el control de motores paso a paso bi-polar se utiliza un driver L298N, que per-mite controlar motores de más potencia que el driver L293D, pero con la desventaja de que no tiene integrados diodos de protec-ción en la salida, [3] tal como se muestra en la Figura 4.


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J. ORÉ Y R. J. PALOMARES

ResultadosLa prueba de funcionamiento de la fresado-

ra CNC, se inicia con el diseño de un circuito eléctrico en el software ISIS de Proteus 8 Pro-fessional, el cual se muestra en la Figura 7.

Figura 6. Tarjeta de control Arduino Uno R3.

Figura 7.Circuito eléctrico para pruebas en sof-tware ISIS PROTEUS.

Figura 8. Circuito eléctrico para pruebas en software ISIS PROTEUS.

Figura 5. Circuito de control para finales de ca-rrera.

• Etapa de adquisición y envío de datosSe consideró para la adquisición de datos, finales de carrera para cada eje X, Y, Z, por lo cual, se utilizó un total de 6 unidades, cuya distribución se muestra en la Figura 5.

• Control y monitoreo HMIEl control y monitoreo (HMI) es realizada por una plataforma Atmel consistente de un módulo Arduino Uno R3, el cual se mues-tra en la Figura 6. El control y monitoreo de la fresadora se realiza por medio de un programa realizado en Gambas 3.5.3 bajo el sistema operativo Ubuntu Linux.

Se traslada el diseño con un software de di-seño de placas como el Ares Proteus 8 profes-sional, tal como se muestra en la Figura 8.


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Diseño e implementación de una fresadora CNC de 3 GDL para fabricación de tarjetas electrónicas usando Arduino y Ubuntu Linux

Ya con la tarjeta electrónica diseñada y en formato PDF se tiene que importar al programa Inkscape para poder generar el archivo de me-canizado en formato SVG. Finalmente, se abre el archivo en el programa de la fresadora, tal como se muestra en la Figura 9.

Para el trazado de pistas se ubica la herra-mienta de fresado en el punto de inicio y se ve-rifica que funcione así como los finales de ca-rrera, tal como se muestra en la Figura 10.

Finalmente, se completa la tarjeta electró-nica colocando sus componentes electrónicos para verificar el correcto proceso de fabricación de las pistas y el funcionamiento del circuito propuesto, tal como se muestra en la Figura 11.

Figura 9. Archivo de mecanizado en software de fresadora.

Figura 10. Fabricación de las pistas en placa de cobre.

Figura 11. Pruebas de funcionamiento de tarjeta electrónica.

Discusión de los resultadosDespués de haber realizado todo el proceso

de fabricación de la placa con el prototipo de fresadora se observa que el circuito propues-to funciona correctamente por lo que se puede afirmar que el diseño y la fabricación del meca-nizado funcionan correctamente.

El proceso de fabricación de las placas pue-de tomar menos tiempo, acortando el tiempo de fabricación y obteniendo una mejora en la cali-dad frente a otros métodos tradicionales.

Conclusiones1. Se diseñó e implementó una fresadora

CNC de 3 GDL para la fabricación de tar-jetas electrónicas usando Arduino y Ubuntu Linux.

2. Se diseñó e implementó de manera exitosa la estructura mecánica, alimentación, etapa de potencia, adquisición de datos, control


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y monitoreo HMI para una fresadora de 3GDL.

3. Se fabricó tarjetas electrónicas PCB de bue-na calidad, reduciendo el tiempo y costos.

4. La fresadora CNC de 3 GDL para fabrica-ción de tarjetas electrónicas puede ser utili-zada por los estudiantes de la Untels.

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Se terminó de imprimir en los talleres gráficos deTAREA ASOCIACIÓN GRÁFICA EDUCATIVA

Pasaje María Auxiliadora 156-BreñaCorreo electrónico.: [email protected]

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Enero 2016, Lima-Perú

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