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Facultad de IngenIería

DecanoRafael CameRano fuentes

Director Ingeniería de Sistemasluis antonio GaRCía

Director Ingeniería IndustrialaRtuRo Rojas RinCón

Director Ingeniería ElectrónicajoRGe enRique lópez DuaRte

Director Ingeniería ElectromecánicanéstoR seRGio GutiéRRez

Director Ingeniería Ambientaljuan BenaviDes maRtín

Director Diseño IndustrialalejanDRo otáloRa Castillo

Director Postgrados en IngenieríafeRnanDo sánChez sánChez

Coordinador de Investigaciones de IngenieríaaRmanDo fonseCa CoRRea

Director de la RevistaRafael CameRano fuentes

Consejo EditorialRafael CameRano fuentes Universidad Autónoma de Colombia luini leonaRDo huRtaDo M.Sc. (Universidad Nacional de Colombia)Universidad Autónoma de ColombiaaRmanDo fonseCa Correa M.Sc. (Universidad Nacional de Colombia)Universidad Autónoma de ColombiaCelso liBaRDo mateus pineDa Ph.D. (Unversidad Complutense de Madrid)Universidad Autónoma de ColombiafeRnanDo sánChez sánChez M.Sc. (Universidad Nacional de Colombia)Universidad Autónoma de Colombia

Comité Científicomax GaRzón Ph.D. (University of Illinois, Urbana, USA)University of Memphis, USAesteR feCCi M.Sc.(Universidad Diego Portales, Chile)Universidad Austral de Chile, ChileGeRmán ménDez Ph.D. (Universidad Central de las Villas, Cuba)Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Colombiaalfonso Reyes alvaRaDo Ph.D. (University of Lincoln, Inglaterra)Universidad de Los Andes, Colombia

EditoreDuaRDo oCampo feRReR M.Sc. Universidad Nacional de ColombiaUniversidad Autónoma de Colombia

PresidenteGelasio CaRDona seRna

Rector juan CaRlos veRGaRa silva

Vicerrector Académico CaRlos aRtuRo RamíRez esCoBaR

Vicerrector AdministrativosaRa Ríos Gast

Secretario GeneralaDelsaBel ChamoRRo RamíRez

ISSN: 1900-1355Suscripciones: Dirección Revista Clepsidra, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Colombia, Calle 12 # 4-31 Bloque 8, Bogotá, Colombia.

Correo electrónico: [email protected]

Teléfono: 3343696 Ext. 313 - 314. Fax: Ext. 314

El contenido de los artículos, reseñas y debates bibliográficos son responsabilidad de sus autores y no comprometen de ninguna forma a la Facultad de Ingeniería, ni a la Universidad Autónoma de Colombia.

PúblIco objetIvo: Docentes, Investigadores y Estudiantes de Ingeniería.

Diseño de carátula: Checkin Design Ltda.

Diagramación: Doris Andrade B.

Impresión:Digiprint Editores E.U.Calle 63Bis Nº 70-49 - Tel.: 251 70 60

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Contenido

reconocedor de habla contInua IndePendIente del contexto Para el esPañol de argentIna 11Pedro Univaso, Jorge A. Gurlekian, Diego A. Evin

sIstema de control Para Procesos de FermentacIón de caña de azúcar en la ProduccIón de alcohol carburante 21

Luini Leonardo Hurtado C., Johanna María Rengifo J., Mauricio Andrés Manrique O. aPlIcacIón de la tenacIdad de Fractura en el dIseño de elementos mecánIcos 31Henry Hernando Suárez Soler

dIagnóstIco del estado de desarrollo del dIbujo trIdImensIonal en estudIantes del Programa de dIseño IndustrIal de la unIversIdad autónoma de colombIa 37

Boris Quintana, Ximena Barbosa

el desarrollo sostenIble y sustentable como Factor de crecImIento económIco y socIal 51Fernando Sánchez Sánchez

de la Pedagogía en el dIseño. en busca de la PreParacIón de los jóvenes dIseñadores Para el sIglo xxI 61Alejandro Sánchez Guerrero

análIsIs comParatIvo Por esPectroscoPía de FluorescencIa de rayos x de Plata nacIonal y canadIense como materIa PrIma Para ser usada en joyeríaRafael A. Fonseca

algorItmos genétIcos: ¿cómo trabajan?Néstor Manuel Garzón Torres

Espacio estudiantilanálIsIs de desemPeño de las ImPlementacIones mPe-Fec y modo 4K en dvb-hMichel Andrés Rincón Castillo, Héctor Javier Espinosa Triana

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Editorial

Rafael CameRano fuentes Decano Facultad de Ingeniería Universidad Autónoma de Colombia

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Clepsidra • Número 8 • 2009

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RECONOCEDOR DE HABLA CONTINUA INDEPENDIENTE DEL CONTEXTO PARA EL ESPAÑOL DE ARGENTINAPedro Univaso, Jorge A. Gurlekian, Diego A. Evin

En este trabajo se presentan los resultados de los experimentos llevados a cabo con un sistema de reconocimiento automático de habla continua para el español de Argentina. El reconocedor implementado basado en pala-bras utilizó unidades independientes del contexto, denominadas en la literatura “monofonos”, como unidades básicas del modelo acústico. Para la creación de dichos modelos se emplearon modelos ocultos de Markov HMM (Hidden Markov Models) de 3 estados de izquierda a derecha del tipo semi-continuo “SC-HMM” asociados a cada uno de los 31 monofonos (30 fonemas + alófonos y un modelo de silencio). La base de datos acús-tica estuvo conformada por 741 oraciones con 2.837 palabras distintas, que cubren el 97% de las sílabas del español, emitidas en una cámara acústica por dos locutores profesionales. Los valores óptimos de los parámetros fue-ron seleccionados para maximizar la tasa de reconocimiento y simultánea-mente reducir el tiempo de procesamiento. La tasa de reconocimiento pro-medio obtenida (%Acc), empleando la metodología de “validación cruzada de 10 particiones”, fue del 97.87% con una tasa de tiempo real (%RT) del 34.98%.

SISTEMA DE CONTROL PARA PROCESOS DE FERMENTACIÓN DE CAÑA DE AZÚCAR EN LA PRODUCCIÓN DE ALCOHOL CARBURANTELuini Leonardo Hurtado C., Johanna M. Rengifo J., Mauricio A. Manrique O.

En este artículo se presenta el sistema de control automático para un proceso de fermentación de caña de azúcar en la producción de alcohol carburante con Saccharomyces Cerevisae. Para el diseño del controlador se utilizó el modelo de Monod, propuesto por “Zoltan Kalman Nagy”. El modelo tiene en cuenta el comportamiento oscilatorio del proceso de cultivo y fermenta-ción continua de la Saccharomyces Cerevisae. Luego del análisis dinámico se proponen dos estructuras de control, un PID clásico y un sistema inteligente por lógica difusa. En la simulación de la aplicación se evidencia un adecuado desempeño para el proceso alrededor del punto de operación para la tempe-ratura y la concentración de etanol.

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APLICACIÓN DE LA TENACIDAD DE FRACTURA EN EL DISEÑO DE ELEMENTOS MECÁNICOSHenry Hernando Suárez Soler

En este trabajo se presentan los resultados de la tenacidad de fractura para aceros con 0,4% de C, de acuerdo con la norma ASTM E399 y se muestran algunos ejemplos de aplicación en el diseño de elementos mecánicos.

DIAGNÓSTICO DEL ESTADO DE DESARROLLO DEL DIBUJO TRIDIMENSIONAL EN ESTUDIANTES DEL PROGRAMA DE DISEÑO INDUSTRIAL DE LA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE COLOMBIABoris Quintana, Ximena Barbosa, Andrea Cuenca

Este documento hace referencia al trabajo exploratorio desarrollado por el grupo de investigación CEIDE, sobre la problemática del deficiente desem-peño en el dibujo a mano alzada de los estudiantes del programa Diseño Industrial en la Universidad Autónoma de Colombia. En primera ins-tancia se expone la importancia del dibujo tridimensional a mano alzada, en diferentes niveles educativos y a continuación, algunas de las ventajas que presentan las herramientas computacionales frente al dibujo a mano alzada, adoptadas de corriente como las causantes de la problemática men-cionada. Se comenta acerca de la forma en que se dio inicio al proyecto y se hace un énfasis especial en la toma de datos piloto desarrollada para probar un instrumento de medición cuantitativa. Se exponen los resulta-dos de dicho estudio con algunas conclusiones preliminares, finalizando el texto con el señalamiento de algunas premisas con las cuales se abre paso a la investigación denominada “Optimización de ambientes pedagógi-cos que promuevan el desarrollo del dibujo tridimensional en estudiantes universitarios”.

EL DESARROLLO SOSTENIBLE Y SUSTENTABLE COMO FACTOR DE CRECIMIENTO ECONOMICO Y SOCIALFernando Sánchez Sánchez

Los factores del desarrollo están asociados a una serie de variables, que per-miten que las regiones crezcan de manera sostenible y sustentable, factor que necesariamente se da cuando hay una conciencia directa alrededor de la cantidad de recursos naturales que tiene un ecosistema y de sus facto-res de explotación, preservación y conservación. Lo ambiental ha tenido un papel apenas marginal en la teoría del desarrollo, donde ha ocupado una posición subordinada respecto a la prioridad que se otorga al crecimiento económico. De este modo, lo ambiental se ha constituido en el convidado de piedra del desarrollo, un factor aludido y eludido, sin embargo, ha ter-minado por convertirse en el elemento desencadenante de todas las contra-dicciones que esa teoría alberga en su seno. Por lo mismo, y más allá, esta tergiversación de lo ambiental apuntaba a otra de más amplio alcance: la del significado histórico del desarrollismo liberal de la II posguerra, en tanto de marco de relación entre las especie humana y el mundo natural, tal como se expresa en la situación de crecimiento económico sostenido -aunque medio-cre e incierto- combinado con deterioro social y degradación social cons-tantes, que caracteriza la evolución de nuestros países dentro del sistema mundial.

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DE LA PEDAGOGÍA EN EL DISEÑO. EN BUSCA DE LA PREPARACIÓN DE LOS JÓVENES DISEÑADORES PARA EL SIGLO XXIAlejandro Sánchez Guerrero

Este artículo muestra algunas de las características que debería poseer el docente que está inmerso en el sistema educativo que forma los futuros dise-ñadores industriales, así como las características de la metodología incluidas las estrategias didácticas y su relación con el contexto donde se desarrolla el plan educativo, por último pero no menos importante hace referencia a las condiciones ideales del contexto social y su implicación en el aspecto formativo.

ANÁLISIS COMPARATIVO POR ESPECTROSCOPIA DE FLUORESCENCIA DE RAYOS X DE PLATA NACIONAL Y CANADIENSE COMO MATERIA PRIMA PARA SER USADA EN JOYERÍARafael A. Fonseca

En este artículo se evalúan por espectroscopia de fluorescencia de rayos x en un equipo Shimadzu EDX-720, dos muestras de plata metálica en dos calida-des utilizada por los joyeros de la localidad de la Candelaria de Bogotá, plata nacional y plata canadiense, como materiales utilizados en la elaboración de sus artículos de joyería. Se utiliza el método de parámetros fundamentales y se realiza el análisis cuantitativo en atmosfera de vacio con un colimador de 1 mm. Se encontró que la plata canadiense tiene un 0.33 % más de pureza que la plata nacional.

ALGORITMOS GENÉTICOS: ¿CÓMO TRABAJAN?Néstor Manuel Garzón Torres

En este artículo se pretende hacer una descripción sencilla, de la manera como trabaja un Algoritmo Genético (AG) en la optimización de una fun-ción f(x1,…, xk) en un dominio determinado real. Inicialmente, se presenta una breve explicación en términos matemáticos de cada una de las fases por las cuales pasa cíclicamente un algoritmo genético (selección, cruzamiento, mutación). Posteriormente, se realiza una descripción paso a paso, tomando un ejemplo específico y con una notación computacional del proceso a seguir cuando se desee desarrollar e implementar un programa usando algoritmos genéticos. El documento no realiza una descripción general sobre el concepto de Algoritmo genético, pero en cambio, si muestra cómo trabaja un AG.

ANÁLISIS DE DESEMPEÑO DE LAS IMPLEMENTACIONES MPE-FEC Y MODO 4K EN DVB-HMichel Andrés Rincón Castillo, Héctor Javier Espinosa Triana

Este artículo presenta y analiza el desempeño de MPE-FEC y el modo 4K, servicios presentes en la capa de enlace y en la capa física del estándar de televisión digital para dispositivos móviles DVB-H. se hace énfasis en la des-cripción de estos servicios, presentando los posibles formatos que se tienen con los parámetros que cada uno muestra y teniendo en cuenta el escenario de estudio para una posible implementación en una determinada red SFN. Se describe la capa de enlace del sistema DVB-H, señalando principalmente

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el desempeño del servicio MPE-FEC, las tasas de codificación que soporta y la configuración de las respectivas tablas de datos de aplicación y tabla de datos RS, para determinar junto con el time slicing las particularidades de las ráfagas de información. En cuanto a la capa física, se representan las características y ventajas del modo de transmisión 4K para el desempeño en ambientes móviles dentro de una red SFN. Finalmente, se hace un compa-ración entre los modos de transmisión de 2K,4K y 8Kpresentes en DVB-T, teniendo considerando los intervalos de guarda y la modulación que más se ajusta a los requerimientos de la implementación. Los resultados obtenidos demuestran que realizando una elección adecuada de los diferentes pará-metros disponibles en los servicios del sistema DVB-H, se puede generar una determinada configuración de red que aporte una gran flexibilidad y un óptimo desempeño para una determinada transmisión móvil de televisión digital en una red SFN.

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ReconocedoR de habla continua independiente del contexto paRa el español de aRgentina

Pedro Univaso* Jorge A. Gurlekian**

Diego A. Evin***

Resumen

En este trabajo se presentan los resultados de los experimentos llevados a cabo con un sistema de reconocimiento automático de habla continua para el español de Argentina. El reconocedor implementado basado en palabras utilizó unidades independientes del contexto, denominadas en la literatura “monofonos”, como unidades básicas del modelo acústico. Para la creación de dichos modelos se emplearon modelos ocultos de Markov HMM (Hidden Markov Models) de 3 estados de izquierda a derecha del tipo semi-continuo “SC-HMM” asociados a cada uno de los 31 monofonos (30 fonemas + alófonos y un modelo de silencio). La base de datos acústica estuvo conformada por 741 oraciones con 2.837 palabras distintas, que cubren el 97% de las sílabas del español, emitidas en una cámara acústica por dos locutores profesionales. Los valores óptimos de los parámetros fueron seleccionados para maximizar la tasa de reconocimiento y simultáneamente reducir el tiempo de procesamiento. La tasa de reconocimiento promedio obtenida (%Acc), empleando la metodología de “validación cruzada de 10 particiones”, fue del 97.87% con una tasa de tiempo real (%RT) del 34.98%. Palabras claves: reconocimiento automático de habla, español de Argentina, tasa de tiempo real, modelos ocultos de Markov.

AbstRAct

This paper presents the results obtained with a continuous speech recognition system for Argentine Spanish. The word-based recognizer used context-independent units, monophones, as basic units of the acoustical model. Modeling used three left-to-right states semi-continuous Hidden Markov Models SC-HMM associated to 31 monophones (30 phonemes and a silence model). The acoustical database included 741 sentences with 2837 different words –97% of Spanish syllables– recorded at an acoustic chamber by two professional announcers. The optimal values of the recognizer parameters were selected in order to maximize the recognition rate and simultaneously to reduce the execution time. The optimal average accuracy (%Acc) obtained, using 10-fold cross validation method, was 97.87% with a Real-Time Rate (%RT) of 34.98%.

Key words: Automatic Speech Recognition, ASR, Spanish of Argentina, Real-Time Ratio, HMM.

* FacultaddeIngeniería,UniversidadAustral,[email protected]** LaboratoriodeInvestigacionesSensorialesFacultaddeMedicina,U.B.A,[email protected]*** LaboratoriodeInvestigacionesSensorialesFacultaddeMedicina,U.B.A,[email protected]

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reconocedor de habla continua independiente del contexto para el español de Argentina

1. IntroduccIón

Una de las condiciones más favorables para el reconocimiento automático de habla es el caso de las palabras aisla-

das, para el cual se han logrado, para el Espa-ñol de Argentina, desempeños muy elevados > 99%, como lo muestran los trabajos que uti-lizan tanto técnicas de comparación de patro-nes (Univaso et al., 1986a, 1986b; Rosso et al., 1987) como HMM (Gurlekian et al., 1989, 1990) y donde se estudia como incorporar el conoci-miento lingüístico en las condiciones iniciales de los modelos. Como paso intermedio al reco-nocimiento en habla continua, se ha estudiado extensamente la influencia del contexto en el reconocimiento de fonemas oclusivos del espa-ñol utilizando HMM (Franco et al., 1987; Franco, 1988, 1989, 1990). Actualmente y después de 30 años de investigación, el desafío sigue siendo el reconocimiento de habla continua espontánea y con un vocabulario ilimitado.

Sin embargo, no se encuentran muchos traba-jos sobre reconocimiento de habla continua en Español (Villarubia et al., 1997; Zhan et al., 1996) y en Español de Argentina (de la Torre et al., 1996) de los que se puedan comparar resultados sobre tasas de reconocimiento y tiempos de pro-cesamiento, como los realizados para el idioma inglés (Ravinshakar, 1996) los cuales además de comparar dichas figuras de mérito adicionan la capacidad de memoria de almacenamiento de los modelos acústicos.

El empleo de reconocedores de habla de uso libre permite, además, comparar los valores de los parámetros empleados por diversos autores para el reconocimiento de habla en el mismo o diferentes idiomas. Existe en la literatura un gran número de trabajos que emplean el HTK Toolkit por ser de libre disponibilidad para la investigación (Wiggers, 2001; Ragni, 2007). El desarrollo de HTK lo lleva adelante el grupo de habla, visión y robótica del Departamento de Ingeniería de la Universidad de Cambridge (Young et al., 2006), como una herramienta de implementación de modelos ocultos de Markov a ser empleada primariamente en el ámbito del reconocimiento de habla, aunque ha sido utili-

zado en otras aplicaciones incluyendo la inves-tigación de síntesis de voz, reconocimiento de caracteres y secuenciamiento de ADN.

El empleo del sistema HTK y de bases de datos comparables para la lengua Española (Tapias et al., 1994; Casacuberta et al., 1991) nos permitirá evaluar el desempeño en el reconocimiento res-pecto de las diferentes pruebas estándar.

Como trabajo inicial presentamos aquí, prue-bas de referencia para habla continua, leída, en condiciones de laboratorio, con bajo ruido, gran ancho de banda y con dependencia del hablante utilizando el sistema HTK. En próximas publi-caciones analizaremos el desempeño en situa-ciones más críticas: el reconocimiento en condi-ciones de habla telefónica y con independencia del hablante en bases de datos apropiadas como la obtenida en el proyecto SALA Speech Across Latin America (Gurlekian et al., 2001b) y en gran-des bases de habla espontánea.

El presente trabajo está organizado de la siguiente manera: en la Sección 2 se analizará el diseño de la base de datos acústica empleada en los experimentos; en la Sección 3 se describe la metodología empleada para el entrenamiento de los modelos y la etapa de reconocimiento, en la Sección 4 se presentan los resultados obteni-dos de acuerdo a los diferentes valores de los parámetros del reconocedor y en la Sección 5 se discuten dichos resultados y se presentan las futuras líneas de trabajo.

2. BasededatosacústIca

La base de datos acústica de Español de Argen-tina, denominada SECYT, con la cual se reali-zaron los experimentos de este trabajo (Gur-lekian et al., 2001a) fue desarrollada en el LIS con el objetivo de realizar estudios de entona-ción. Se seleccionaron 741 frases –compuestas por un total de 5.281 palabras, correspondien-tes a un vocabulario de 2.837 palabras dis-tintas– las cuales cubren el 97% de todas las sílabas del español en las dos condiciones de acento y en todas las posiciones dentro de la palabra.

Pedro Univaso / Jorge A. Gurlekian / Diego A. evin

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Las grabaciones fueron realizadas en una cámara acústica (Nivel de ruido de 30dB SPL y Tiempo de Reverberación de 0.2 segundos) a una fre-cuencia de muestreo de 16 KHz. y con 16 bits.

Dos locutores profesionales, un hombre y una mujer, nativos de Buenos Aires, grabaron en forma independiente las mismas 741 frases del corpus. Se ha de notar que el Español de Buenos Aires es el más frecuentemente empleado en los medios de comunicación masiva en Argentina. Dada la experiencia de los locutores, se les pidió que generaran variaciones de los parámetros de entonación, de manera de prevenir la monoto-nía en las emisiones generando movimientos tonales variados y naturales.

Posteriormente la base acústica fue etiquetada por cuatro fonoaudiólogos, empleando un soft-ware de análisis de señales de habla desarro-llado en el Laboratorio de Investigaciones Sen-soriales y denominado ANAGRAF (Gurlekian, 1997), el cual muestra en forma sincronizada el espectrograma, la forma de onda, el perfil de energía, el contorno de la frecuencia funda-mental F0 y trece niveles de etiquetado. Estos son: fonético, grafémico, de pausas, de acentos tonales, de acentos de frase y de juntura, de parámetros acústicos, de misceláneas, de partes de habla y cuatro niveles sintácticos, de manera de permitir una caracterización del texto y del audio más precisa.

La base de datos acústica quedó finalmente conformada por las señales acústicas digitaliza-das y las transcripciones fonéticas, fonémicas y prosódicas con su correlato temporal asociado.

3. MetodologíaeMpleada

El sistema de reconocimiento se desarrolló en base al set de herramientas de modelos ocultos de Markov elaborado por la Universidad de Cambridge: HTK Toolkit ver. 3.4 (Young et al., 2006), de uso libre para usos académicos.

El reconocedor se implementó en una computa-dora personal con 512MB DDR, bajo el sistema operativo LINUX

3.1.ProcesamientodelaseñaldehablaLa digitalización de la señal acústica se realizo a una frecuencia de muestreo de 16 KHz y con 16 bits, con sustracción de la media temporal, de manera de eliminar cualquier offset prove-niente de la etapa de grabación analógica.

Posteriormente, se empleó una ventana de aná-lisis del tipo Hamming de 25ms a una frecuen-cia de ventaneo de 10 ms, empleando un filtro de preénfasis con coeficiente 0.97, habiéndose normalizado la energía de la frase y empleando una escala logarítmica para la energía.

Los parámetros empleados para la creación de los modelos fueron la energía y 12 coeficien-tes MFCC: Mel-Frecuency Cepstral Coefficients, a los cuales se les adicionó la energía delta y la aceleración, conformando un total de 39 parámetros.

3.2.UnidaddehablaLa selección de la unidad de habla a emplear en este trabajo fue el monofono, para lo cual se empleo el alfabeto fonético SAMPA Speech Assesment Methods: Phonetic Alphabet, adaptado para el Español de Argentina (Gurlekian et al., 2001b). A las 30 unidades fonéticas del alfabeto SAMPA formadas con los 22 fonemas del espa-ñol y 8 alófonos de uso frecuente en Argentina, se le adicionó un modelo de silencio, presente generalmente entre frases, al cual se le asoció un modelo de pausa corta entre palabras, com-pletando así un total de 31 monofonos para representar el habla del Español de Argentina.

3.3.EtapadeentrenamientoEl entrenamiento de los modelos acústicos siguió la metodología propuesta por Young et al., 2006 consistente en:

1. La creación de un Modelo Oculto de Mar-kov simple de 3 estados de izquierda a derecha para cada uno de los 31 mono-fonos, exceptuando la pausa corta que es asociada al estado central del modelo de silencio.

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2. El incremento de la cantidad de mez-clas de Gaussianas de manera que cada modelo de monofono sea representado por la suma pesada de “n” funciones de densidad de probabilidad (PDF) obte-niéndose un modelo de mezclas Gaussia-nas continuas.

3. La transformación de los modelos ante-riormente entrenados en modelos de mez-clas Gaussianas asociadas, denominados en la literatura como modelos semi-con-tinuos (SC-HMM) empleando un método de splitting con las mezclas Gaussianas anteriores.

4. El re-entrenamiento sucesivo de dichos modelos para obtener los HMM definiti-vos a ser empleados en la etapa de reco-nocimiento. Para la realización de todos los experimentos en la etapa de entrena-miento se utilizó un “ancho del haz de decodificación” de 250.

3.4.EtapadereconocimientoLa etapa de reconocimiento utiliza la rutina HVite, un reconocedor de palabras de propó-sito general basado en el algoritmo de Viterbi, la cual optimiza la comparación entre una emisión de habla desconocida con una red conformada por los modelos HMM obtenidas en la etapa de entrenamiento y cuya secuencia representa una palabra del diccionario empleado, dando como resultado la transcripción de la emisión incóg-nita. El reconocedor realiza dicha comparación teniendo en cuenta tanto el modelo acústico (HMM) como el modelo de lenguaje.

El modelo de lenguaje estadístico del tipo n-gram con n=2 –denominado en la literatura bigram– estima la probabilidad de la secuencia de palabras considerando solamente 2 palabras contiguas. El mismo fue generado en base a las transcripciones de las 741 frases de la base de datos acústica, previamente etiquetadas y el diccionario empleado incluyó solamente las palabras diferentes de dicha base. En la Tabla 1 pueden verse las características de la gramática generada, de las cuales la “Perplejidad” ó Per-

plexity mide la bondad del modelo de lenguaje. Bajos valores de perplejidad representan mejo-res modelos de lenguaje. La perplejidad puede ser considerada como una medida promedio de la cantidad de palabras diferentes igualmente más probables que pueden seguir a cualquier palabra.

Tabla1Característicasdelmodelodelenguajeempleado

Nº de Nodos = 2723 [1 nulo], Vocabulario = 2722

Entropía = 5.408873, Perplejidad = 42.484743

1000 Frases: promedio long = 9.2, min=2, max=40

Esta etapa del reconocedor posee diversos parámetros configurables, de los cuales se estu-diaron la influencia de tres de ellos: el “factor de lenguaje”, el “factor de penalización de pala-bras insertadas” y el “ancho del haz de deco-dificación”, dejando inalterados el resto de los parámetros.

El “factor de lenguaje”, cuyo valor estándar es 1.0, post-multiplica la probabilidad de verosimi-litud de la red de palabras, el cual al incremen-tarse, amplifica la importancia del modelo de lenguaje con respecto al modelo acústico. En el caso de un factor de lenguaje nulo se considera en el reconocimiento sólo el modelo acústico.

El “factor de penalización de palabras inserta-das”, incrementa la probabilidad de que una nueva palabra pueda ser insertada al finalizar el reconocimiento de una; se mide en incre-mentos logarítmicos y con un valor default nulo. Un aumento de este factor incrementa la cantidad de palabras a ser reconocidas, llegán-dose a un extremo a partir de cual también se incrementa la cantidad de palabras insertadas, generando una disminución en la precisión del reconocedor.

El “ancho del haz de decodificación”, restringe el crecimiento de la red de reconocimiento a aquellos modelos HMM cuyas probabilidades de verosimilitud caen dentro de un ancho de haz con respecto al modelo más probable. De esta manera, disminuyendo el ancho de haz se


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procesan menos modelos y se reduce el tiempo de decodificación, aunque se reduce también el porcentaje de reconocimiento.

4. resultados

Para evaluar los resultados de reconocimiento de palabras se emplean generalmente algunas de las siguientes figuras de mérito: la Correcti-bilidad [%Corr], la Precisión [%Acc] y la Tasa de Error de Palabra [%WER] definidas como:

%Corr = (N – D – S)/N x 100% = H/N x 100%

%Acc = (N – D – S - I)/N x 100% = (H – I)/N x 100%

%WER = 100 - %Acc

Donde N es la cantidad total de palabras a reco-nocer, S es el numero de errores por substitu-ción, D es el numero de errores por eliminación, I es el numero de errores de inserción y H = (N – D – S).

De manera de poder comparar los diferentes resultados, en este trabajo se considerará a la Precisión [%Acc] como medida representativa del desempeño del reconocedor.

Para poder medir la velocidad del procesa-miento del reconocedor se empleará la Tasa de Tiempo Real [%RT] definida como:

%RT = TReal / TRec x 100

Donde TReal es el tiempo real de duración de una frase y TRec es el tiempo de reconocimiento de dicha frase.

4.1.ParámetrosdelreconocedorEn esta primera parte se realizaron experimen-tos con las emisiones de la locutora femenina, correspondiente a la base de datos SECYT. Debido al carácter exploratorio de estos expe-rimentos se segmentó la base de datos con-formada por las 741 frases en dos particiones: una para entrenar al sistema (602 frases) y otra

(139 frases) para la etapa de reconocimiento. Conociendo que esta metodología posee limi-taciones, dado que introduce sesgos debidos a la evaluación del error en la partición parti-cular elegida, para los experimentos finales se utilizó la metodología de validación cruzada de “n” particiones (ver 4.2) la cual permite realizar particiones múltiples de los datos para luego estimar el error en base al promedio sobre estas particiones.

La etapa de entrenamiento del reconocedor tiene la posibilidad de emplear como estrate-gias de entrenamiento inicial dos tipos de meto-dologías de inicialización diferentes según si las frases están etiquetadas: método de “segmenta-ción uniforme” o no lo están: método flat-start. Para etiquetar una frase se debe adjuntar a la emisión acústica la transcripción ortográfica y la posición temporal de cada fono, tarea que debe realizar un experto fonetista empleando un visualizador de señales acústicas. En nues-tro caso se utilizó el software ANAGRAF para el etiquetado completo de la base de datos SECYT.

El método de segmentación uniforme emplea el algoritmo de Viterbi partiendo de un modelo HMM prototipo para luego de sucesi-vas iteraciones converger en un modelo HMM inicializado.

Tabla2Comparacióndeestrategiasdeinicialización

enlaetapadeentrenamiento

Metodología %Corr %Acc

Segmentación uniforme 91,03 87,18

Flat-start 92,31 92,31

El método flat-start empleado en el caso de las frases no etiquetadas, las cuales no poseen marcas temporales entre fonemas, considera inicialmente un modelo HMM prototipo en el cual los fonemas se suponen equidistantes tem-poralmente unos de otros, siendo luego similar al método de segmentación el cual en las suce-sivas iteraciones con Viterbi logra la convergen-cia en un modelo HMM inicializado.

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Los resultados obtenidos (Tabla 2), muestran que el método flat-start supera en porcentaje de reconocimiento [%Acc] al del método de seg-mentación uniforme en un 5,1%. Es por eso que fue elegido este método de entrenamiento ini-cial para los futuros experimentos, lo cual per-mitirá reducir el trabajo de etiquetado previo de otras bases de datos a emplearse en futuros trabajos.

Otro de los parámetros que deben fijarse en el reconocedor en la etapa de entrenamiento es la cantidad de mezclas de Gaussianas continuas (PDFs) que mejor representan a cada estado de los modelos HMM. En la Fig. 1 podemos ver cómo con 6 PDFs se obtiene el máximo de %Acc (91,04%). Se debe tener en cuenta que el incre-mento de PDFs aumenta el tiempo de procesa-miento y la memoria requerida para almacenar los modelos HMM correspondientes. Dado el alcance de este trabajo no se analizaron las cau-sas por las cuales se produjo un mínimo en 8 PDFs, resultados que difieren de otras investi-gaciones similares (Ragni, A., 2007).

Figura1.PorcentajedereconocimientoparadiferentecantidaddemezclasGaussianas

(PDFs)

Posteriormente (Tabla 3) se realizaron expe-rimentos con modelos semi-continuos (SC-HMM) sin mezclas de Gaussianas previas y uti-lizando como mezclas asociadas (tied-mixtures) a cada uno de los monofonos, con una tasa de reconocimiento que mejoraba la anterior, obte-niéndose un %Acc de 93,70%. Con el empleo de mezclas Gaussianas previas (6 PDFs) y posterior creación de modelos semi-continuos se logró el mejor valor de reconocimiento, obteniéndose

un %Acc del 94,78%. Debido al incremento, en este último caso, del tiempo de procesamiento y de la memoria de almacenamiento de los HMM y dado que el incremento en la tasa de recono-cimiento no es muy importante, se optó por el uso de los modelos semi-continuos sin mezclas previas para las siguientes etapas.

Tabla3Resultadosdelreconocimientoparadiferentes

metodologíasdemezclasgaussianas

Mezclas Gaussianas %Acc %RT Memoria [Kb]

6 PDFs 91,04 105,74 186,40

SC-HMM 93,70 130,24 89,60

6 PDFs + SC-HMM 94,78 289,18 105,60

La etapa de prueba se diseñó empleando los modelos HMM anteriormente generados, rea-lizándose experimentos independientes de manera de ajustar los principales parámetros del reconocedor.

Figura2.%Accy%RTparadiferentesvaloresdel ancho del haz de decodificación

Los resultados obtenidos al estudiarse la influencia del “ancho del haz de decodificación” se muestran en la Fig. 2, en la cual se puede ver como se produce una estabilización en la tasa de reconocimiento %Acc en 92,93% a partir de un ancho de haz de 100, lográndose muy pequeños incrementos por sobre este valor, mientras que el tiempo de procesamiento aumenta conside-rablemente desde un %RT del 51,00%. En este experimento se empleó un factor de penaliza-ción de palabras insertadas nulo y un factor de lenguaje de 5.


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En el caso de no utilizarse la restricción del haz de decodifi cación en el algoritmo de Viterbi (ancho del haz de decodifi cación = ∞ en Fig. 2), la tasa de reconocimiento toma su máximo valor (%Acc de 93,50%) pero también lo hace el tiempo de procesamiento, que en este caso es 1,5 veces el tiempo de emisión de la frase a reconocer.

De manera de poder capitalizar simultánea-mente la mejor tasa de reconocimiento y un tiempo de procesamiento que permita desarro-llar en el futuro un reconocedor de tiempo real, se seleccionó un ancho de haz de 100.

En la Fig. 3 puede verse como un “factor de lenguaje” de 10 es el que produce un máximo en la tasa de reconocimiento %Acc de 93,00%; siendo éste el valor empleado en el reconocedor fi nal. En este experimento se empleó un factor de penalización de palabras insertadas nulo y un ancho de haz de 250.

Figura3.Porcentajedereconocimentoparadiferentesvaloresdelfactordelenguaje

Un valor nulo del factor de lenguaje elimina la infl uencia del modelo de lenguaje en el algo-ritmo de Viterbi haciendo que el reconocedor considere exclusivamente la información del modelo acústico. De los resultados obtenidos, para el reconocedor fi nal, podemos inferir que un 55% del reconocimiento es debido al modelo acústico mientras que el modelo de lenguaje aporta el restante 45%.

En la Fig. 4 pueden verse los resultados obteni-dos al utilizar diferentes valores en el “factor de penalización de palabras insertadas”. El reco-nocedor fi nal emplea un factor de 10 correspon-

diente a un máximo en %Acc de 93,50%. En este experimento se empleó un factor de penaliza-ción de palabras insertadas de 10 y un ancho de haz de 250.

Figura4.Porcentajedereconocimientoparadiferentesvaloresdelfactordepenalización

depalabrasinsertadas

La mayor disminución de %Acc con respecto a %Corr, a medida que se incrementa el factor de penalización, es debida al incremento de inser-ciones de palabras en las frases reconocidas como puede verse en la Tabla 4.

Tabla4Ejemplodeinsercióndepalabrasparadiferentes

valoresdelfactordepenalizacióncorrespondiente

Frase emitida: “Sus colocaciones son de mil pesos o aún inferiores”

Factor de penalización de palabras insertadas

Frase reconocidaCantidad de inserciones

(I)

0“Sus colocaciones son de mil

pesos con aún inferiores” 1

5“Sus colocaciones son de mil pesos con aún inferiores año” 2

8

“Sus colocaciones son de mil pesos con a o aún

inferiores un año” 4

10


inferiores es un año” 5

11


inferiores es un año” 5

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4.2.ReconocedorfinalEn base a los resultados de la primera parte de los experimentos (Ver Sección 4.1), se imple-mentó el reconocedor final con los siguientes parámetros:

Etapa de Entrenamiento

Ancho del haz de decodificación = 250 Método flat-start Modelos semi-continuos (SC-HMM)

Etapa de Reconocimiento

Ancho del haz de decodificación = 100 Factor de lenguaje = 10 Factor de penalización de palabras insertadas = 10

Para analizar la performance del reconoce-dor final se utilizaron las emisiones de ambos hablantes de la base de datos SECYT, quedando el corpus comprendido por 1.482 frases con un total de 10.562 palabras (2.837 palabras distin-tas), siendo las mismas frases las emitidas por el hombre y la mujer. La duración total de la grabación fue de 83.59 minutos.

La base de datos fue segmentada empleando la metodología de validación cruzada de 10 parti-ciones, considerando no incluir dentro de una partición las mismas emisiones de un hablante.

En la Tabla 5 pueden verse los resultados finales, para toda la base de datos SECYT, que arrojaron una tasa de reconocimiento %Acc de 97,87% y una tasa de tiempo real %RT de 34,98%.

Tabla5Resultados finales del reconocedor, empleando la

metodologíadevalidacióncruzadade10particiones

Nº de partición %Corr %Acc %RT

1 96,70 96,51 43,45

2 99,71 99,43 31,54

3 96,06 95,89 40,36

4 92,77 92,57 52,94

5 99,54 99,42 29,78

Nº de partición %Corr %Acc %RT

6 99,64 99,64 31,11

7 99,39 98,78 31,82

8 99,55 99,10 27,89

9 99,41 98,83 30,66

10 99,01 98,51 30,29

Promedio 98,18 97,87 34,98

Desviación Estándar 2,31 2,25 8,01

5. conclusIones

En este trabajo se presentaron los resultados de un sistema de reconocimiento de habla con-tinua de palabras empleando la base de datos SECYT para el Español de Argentina.

Se comprobó que el empleo del método flat-start en la etapa de entrenamiento inicial per-mite incrementar la tasa de reconocimiento en un 5.1%, reduciendo a la vez las tareas de eti-quetado previo de la base de datos.

El uso de unidades básicas del modelo acústico independientes del contexto permitió lograr porcentajes de reconocimiento (97,87%) simila-res a los que se publican en la literatura (98,50%) con unidades dependientes del contexto (Villa-rrubia et al., 1996). El uso de unidades inde-pendientes del contexto posibilitó el empleo de modelos semi-continuos (SC-HMM) asociados a cada uno de los monofonos. Esta solución produjo un incremento en la tasa de reconoci-miento del 2.7% y una disminución del 51.9% en la memoria a pesar de incrementarse en un 24.5% el tiempo de procesamiento con respecto al uso de modelos de mezclas Gaussianas con-tinuas simples.

Aunque se emplearon emisiones acústicas con un alto grado de calidad (bajo ruido y emiti-das por locutores profesionales), los resultados mostraron que el modelo de lenguaje (45%) cumple un rol comparable con el modelo acús-tico (55%).


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Si se requiere implementar un sistema de reco-nocimiento en tiempo real es necesario imponer restricciones al haz de decodificación en el algo-ritmo de Viterbi para lograr tasas de tiempo real (%RT) menores a la unidad, no observán-dose, en ese caso, disminución de la tasa de reconocimiento.

Con el empleo de los parámetros de ancho del haz de decodificación de 100, factor de lenguaje de 10 y factor de penalización de palabras inser-tadas de 10, se logró una tasa de reconocimiento del 97,87% y una tasa de tiempo real de 34,98%, la cual nos permitirá implementar un reconoce-dor en tiempo real en futuros desarrollos.

En el futuro también será necesario investigar el uso de unidades dependientes del contexto, como los trifonos, como unidades básicas acús-ticas y la extensión de los experimentos a mul-tihablantes en canal telefónico con habla espon-tánea no leída.

reconocIMIentos

Los autores agradecen la colaboración del Dr. Juan M. Ale (Director del Laboratorio de Data Mining, Facultad de Ingeniería, Univer-sidad Austral) en la corrección del presente documento.

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sistema de contRol paRa pRocesos de feRmentación de caña de azúcaR en la pRoducción de alcohol caRbuRante*

Luini Leonardo Hurtado C.** Johanna María Rengifo J.***

Mauricio Andrés Manrique O.****

Resumen

En este artículo se presenta el sistema de control automático para un proceso de fermentación de caña de azúcar en la producción de alcohol carburante con Saccharomyces Cerevisae. Para el diseño del controlador se utilizó el modelo de Monod, propuesto por “Zoltan Kalman Nagy”. El modelo tiene en cuenta el comportamiento oscilatorio del proceso de cultivo y fermentación continua de la Saccharomyces Cerevisae. Luego del análisis dinámico se proponen dos estructuras de control, un PID clásico y un sistema inteligente por lógica difusa. En la simulación de la aplicación se evidencia un adecuado desempeño para el proceso alrededor del punto de operación para la temperatura y la concentración de etanol.

Palabras claves: Fermentación, alcohol carburante, control PID, sistemas no lineales, Levadura Saccharomyces Cerevisae.

AbstRAct

In this article an automation control system for the process of sugar cane fermetation appears in the alcohol production fuel with Saccharomyces Cerevisae. For desing of the controller the model of Monod, proposed by Zoltan Kalman Nagy. The model, considers the oscillating behavior of the process of cultivation and continuous fermentation of the Saccharomyces Cerevisae. After the dynamic analysis, two structures of control set out, a classic PID and an intelligent system by Fuzzy Logic. In the simulation a suitable performance for the process around the point of operation for the temperature and the concentration of ethanol is demonstrated.

Keywords:Fermentation, alcohol fuel, PID control, nonlinear systems, Saccharomyces Cerevisae Leavening.

* EsteartículoesresultadodeuntrabajodeinvestigacióndentrodelgrupodeAutomáticayRobótica.** IngenieroMecánico,MagisterenIngeniería,UniversidadAutó[email protected]*** IngenieroElectromecánico,UniversidadAutó[email protected]**** IngenieroElectromecánico,UniversidadAutó[email protected]

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Sistema de control para procesos de fermentación de caña de azúcar en la producción de alcohol carburante

1. IntroduccIón

El proceso de producción de etanol utili-zado actualmente en Colombia aún no es el más eficiente, ya que la etapa en la

que más perdidas y baja producción se pre-senta es en la fermentación. La baja eficiencia se debe a la técnica utilizada en el cultivo y con-trol de las bacterias para la fermentación. Un sistema de control apropiado debe encargarse de mantener en los niveles adecuados, la tem-peratura, la adición de sustratos y el nivel de acidez en el tanque de fermentación, garanti-zando un ambiente ideal para el crecimiento de las bacterias encargadas de fermentar el jugo, aumentando la concentración y disminuyendo el tiempo de producción de etanol. Lo anterior plantea la necesidad de mejorar las estrategias de control del proceso de fermentación para hacerlo más eficiente.

Algunos trabajos al respecto han sido desarro-llados. Uno reciente presentado por el grupo de automática de la Universidad Nacional, Gaunal (Echeverry y otros, 2004) se basa en un reac-tor quimióstato para la fermentación continua utilizando Zymomonas mobilis. Dicho reactor se caracteriza por presentar un problema de difícil solución para el control, ya que los microorga-nismos usados para esta fermentación exhiben un comportamiento cinético altamente no lineal y oscilatorio. Se plantearon algunas soluciones para el control de las variables biotecnológi-cas del proceso usando el algoritmo tradicio-nal PID, haciendo un análisis dinámico de los resultados y planteando estructuras multilazo y multivariable usando desacopladores entre algunas variables para la optimización del proceso.

El objetivo del presente trabajo es diseñar un sistema de control de la temperatura en un fermentador de levadura que está refrige-rado por unos serpentines internos por los que circula agua. Se analizó el proceso de fer-mentación y se desarrollaron los balances de masa y energía que describen el sistema para encontrar como afectan diferentes perturba-ciones, a saber, el flujo y la temperatura de la

melaza que sirve de alimentación, el flujo y la temperatura del aire de los sopladores que mantienen el proceso aeróbico y el calor gene-rado por el mismo proceso de fermentación, que es proporcional a la cantidad de levadura producida.

La temperatura óptima de fermentación de la Saccharomyces Cerevisae en régimen aeróbico es 32ºC lo que asegura el mejor rendimiento y cali-dad. La energía térmica es transportada rápida-mente al interior de las células y el control de la temperatura es por consiguiente un parámetro importante del proceso. El agua caliente que sale del proceso se envía a tres torres de enfria-miento donde se reduce la temperatura al agua para ser reciclada.

Evaluando los parámetros, se propone un con-trolador PID clásico que da respuestas apropia-das, pero no las mejores, entonces se plantea un control inteligente por lógica difusa para lograr un mejor tiempo de asentamiento y mitigar el comportamiento oscilatorio de sistema.

2. procesodeproduccIón delalcoholcarBurante

El alcohol carburante es un compuesto inflama-ble que no tiene color y tiene el olor caracterís-tico de los alcoholes. Se puede producir a par-tir de cultivos de maíz, yuca, papa, remolacha, sorgo y caña de azúcar, ya que contienen car-bohidratos que se fermentan y se transforman en alcohol.

El primer paso para la obtención del alcohol carburante, es el proceso de fermentación, donde los azúcares contenidos en los jugos y las mieles de los cultivos se transforman en alcohol con la ayuda de las levaduras. Una vez el alco-hol es fermentado, pasa por unas columnas de destilación, donde se separan sus compuestos, obteniéndose alcohol más puro y vinazas. La etapa final es la deshidratación, donde se retira el agua del alcohol y se obtiene alcohol anhidro (alcohol sin agua) o alcohol carburante (UPME, 2002).

Luini Leonardo Hurtado C. / Johanna maría rengifo J. / mauricio Andrés manrique o.

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3.ferMentacIón

La fermentación puede tener diversos signifi-cados según el contexto donde se aplique. En la microbiología industrial se ha definido como cualquier proceso que brinde un producto mediante el cultivo de un microorganismo (Bastidas y Arellano, 2001).

El fermentador se carga inicialmente con el ino-culo o levadura base y con una cantidad inicial de substrato que será fermentado produciendo más levadura. Este substrato compuesto por melaza de caña de azúcar es alimentado con-tinuamente durante toda la etapa de fermen-tación, que en total tiene una duración de 100 horas. Como se desea conseguir una fermenta-ción aerobia, se utilizan sopladores para intro-ducir aire dentro del fermentador.

El objetivo de un sistema de control automá-tico es mantener la mezcla del fermentador en 32ºC y el pH en 4.5, para lo cual deben tenerse en cuenta la carga térmica del aire de los sopla-dores, de la melaza que se alimenta continua-mente y del calor generado por la fermentación, que se estima alcanza los 1884 kJ/kg (Arias y otros, 2004).

En la figura 1, se presenta una arquitectura de monitoreo del proceso de fermentación, donde se pueden apreciar las variables del proceso, que son la temperatura del reactor, la concen-tración del sustrato, la biomasa y el porcentaje de etanol y el sistema de adquisición de datos que permite tomar las muestras en tiempo con-tinuo (Cha e Hitzmann, 2004).

Figura1.DiagramadelprocesodeFermentación

4. BalancedeMasas:cInétIca delareaccIón

La cinética de una reacción es una medida de la velocidad a la que esta se lleva a cabo y está dada por la razón de cambio de la concentra-ción con respecto al tiempo. La cinética de una reacción de fermentación, se modela mediante la siguiente ecuación de Michaelis-Menten (Cha e Hitzmann, 2004).

Cx

SKsSrx m

(1)

Donde Cx es la concentración de levadura y S es la concentración del sustrato limitante (melaza). Sin embargo, los nutrientes se alimentan cons-tantemente y se considera que se encuentran en una concentración suficientemente grande para suponer que S>>Ks, esto implica que la ecua-ción de la velocidad de reacción se simplifica a

rx=µmCx (2)

La velocidad específica máxima de crecimiento µm para la levadura, depende de su temperatura y del pH, a condiciones optimas, a saber T=30°C, y pH=4.5 (Fogler, 1992).

Respecto a la dependencia de la velocidad espe-cífica de crecimiento con respecto a la tempe-ratura, se puede determinar por medio de la siguiente ecuación:

RTEA

RTEATm

22

11 expexp)( (3)

El primer término a la derecha muestra un aumento general en la velocidad de reacción, mientras que el segundo término, que tiene una energía de activación más rápida que el pri-mero, está asociado a una rápida reducción de crecimiento de las levaduras a medida que la temperatura aumenta sobre el óptimo.

El pH de la levadura tiene un efecto menos pronunciado sobre la actividad biológica de la levadura y existe un rango de pH suficiente-mente alto, el cual hace variar poco la veloci-dad de crecimiento. La relación matemática es la siguiente:

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Hk

Hk

p mHm

211

)(

(4)

Ésta ecuación, no se modela para el controlador porque se desconocen las constantes k1 y k2 y como ya se menciono, la variación es poca en un intervalo moderado de pH, alrededor del punto optimo.

5. ModelodeuncultIVoalIMentado consAccHAROmYces ceReVIsAe

Para la elaboración de cualquier sistema de control del proceso de fermentación de caña de azúcar, lo primero que se requiere es elaborar un modelo matemático que simule el compor-tamiento natural del sistema a controlar. Para la elaboración del modelo de la levadura, se usa-ron datos experimentales tomados de un cul-tivo de levadura Saccharomyces Cerevisae, que consistió en una toma de muestras de biomasa y etanol y medidas on-line de sustrato.

Los Estados Funcionales (FS) correspondientes a las ratas de crecimiento celular, consumo de azúcar y producción de etanol en un proceso de crecimiento de la levadura para un lote alimen-tado se describen de acuerdo a un balance de masa son las siguientes:

cXVFee

cSKscSxcX

dtdcX KpcP (5)

cSVFe

incSVFi

ecSKs

cSpcX

Rspe

cSKscS

xcXRsxdt

dcS cPKpKpcP ,1

11 1 (6)

cPVFee

cSKscSpcP

dtdcP cPKp1

1 (7)

2222 )*)(( rOcOOckla

dtdcO (8)

(5)

(6)

(7)

(8)

Donde X, S y P son las concentraciones de bio-masa, sustrato y etanol respectivamente (en g/l). Para los datos de los parámetros, se tomó como referencia la planta del Ingenio Risaralda. El primer término de las ecuaciones 5 y 6 repre-senta respectivamente, la cantidad de biomasa y producto obtenido en la reacción de fermen-tación. El último término describe la cantidad

de levadura y etanol dejado en el reactor, y el primer y segundo término de la ecuación 7 representa la cantidad de sustrato consumido por la biomasa para el crecimiento de produc-ción de etanol, el tercer término es la entrada de glucosa al reactor con un fl ujo de sustrato fresco y el ultimo termino es la cantidad de glucosa dejada en el reactor (Fogler, 1992).

La concentración de oxigeno disuelto en el medio de reacción resulta de la cantidad de oxigeno suministrado al medio de reacción, el primer término expresa la cantidad de transfe-rencia de masa y el último termino la cantidad consumida en la reacción de fermentación. Los balances energéticos para la camisa de refrige-ración y del reactor se presentan en las ecuacio-nes 9 y 10:

rrCheatVTagTrAK

rrCheatHrrO

TrVFeTin

VFi

dtdTr TT

,)(

,32)273()273( 2

(9)

agagCheatVjTagTrAKTagagTin

VjFag

dtdTag TT

,)(),( (10)

(9)

(10)

6. ModelaMIentodelproceso deferMentacIón

El modelamiento es realizado mediante bloques a través de la herramienta Simulink de Matlab® (Figura 3). El bloque principal “BIOREACTOR MODEL”, se confi guró con base al programa propuesto por “Zoltan Kalman Nagy” (Nagy, 2007), en este modelo se establecieron los pará-metros del proceso como el equilibrio molar de las sales iónicas, los puntos óptimos de pro-ceso entre otros; inmediatamente se plantea el modelo del proceso el cual será evaluado cícli-camente cada vez que se realice la simulación.

Figura2.DiagramadeBloquesdelSistemaenLazoabierto


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Los datos iníciales del sistema se muestran en la tabla No. 1.

Tabla1Datosinícialesdelprocesodefermentación

mNaCl 500gmCaCO3 100gmMgCl2 100gpH 4,2Fi=Fe 51h-1

Tin 28°CcS_in 35g/lTin_ag 15°C

En las fi guras 3 y 4 se puede observar la res-puesta dinámica de las variables del sistema, con una consigna tipo escalón.

Analizando el comportamiento de las variables del proceso, se determinan los puntos críticos del sistema los cuales se tomaron como referen-cia para el diseño del controlador. En este caso el diseño se enfocó al control de la tempera-tura debido a que es una variable esencial para aumentar y estabilizar la producción de etanol.

Figura3.Respuestadinámicadelasvariablesdel proceso frente al cambio del fl ujo de refrigerante.

Figura4.Respuestadinámicadelatemperaturade la camisa y del reactor frente al cambio del fl ujo

derefrigerante.

Para el control del proceso de fermentación de caña de azúcar y de acuerdo con la experiencia de los ingenios, se establecieron los siguientes requisitos de diseño:

• Mantener las variables constantes a lo largo de un periodo determinado.

• Forzar las variables a seguir el camino prescrito un periodo determinado.

• Optimizar las funciones de las varia-bles del sistema para obtener un tiempo de asentamiento de la señal menor a 40 horas, que la señal no presente oscilacio-nes y tener un aumento en la producción de etanol.

7. controldelproceso deferMentacIón

Inicialmente se diseñó un sistema de control clásico de temperatura del refrigerante en el biorreactor, se determinaron las ganancias Kp, Ti y Td del controlador PID por el método de Ziegler-Nichols basado en la respuesta oscila-toria de la planta, ver tabla 2.

Tabla2ConstantesdelcontroladorPID

Tipo de Controlador Kp Ti Td

P 250 ∞ 0

PI 225 66.66 0

PID 500 40 10

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En la fi gura 5 se muestra el diagrama de blo-ques que se confi guró para el proceso.

Figura5.DiagramadebloquesdeuncontroladorPIDparalatemperaturadelreactor.

La temperatura del reactor ante los cambios del fl ujo de refrigerante se muestra en la fi gura 6.

Figura6.Temperaturadelreactorfrenteacambiosen el fl ujo del refrigerante.

La estabilización del proceso es aceptable ya que el controlador presenta una rápida res-puesta, estabilizando la temperatura entre 60 y 80 horas, aunque pareciera demasiado tiempo es una buena respuesta debido a que el proceso de fermentación es muy lento y los cambios que se presentan dentro del reactor son apreciables en horas.

En las fi guras 7 y 8 se observa la respuesta diná-mica de las demás variables que intervienen en el proceso de fermentación usando el controla-dor clásico PID, donde se comparó principal-mente el aumento en la producción de etanol y su comportamiento dando como resultado un incremento de 0.8 g/L del producto cada 80 horas.

Figura7.Respuestadelasvariablesdelprocesofrente al cambio del fl ujo de refrigerante con

ControladorPID.

Figura8.Respuestadinámicadelatemperaturadela camisa del reactor frente al cambio del fl ujo de

refrigerante,usandounControladorPID.

Con base al modelo usado para el diseño del controlador PID, se procedió a diseñar un con-trolador usando el método de Lógica Difusa, de acuerdo con en el diagrama de la fi gura 9, debido a que el controlador PID no cumplió con los objetivos de desempeño requeridos.


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Figura9.DiagramadeBloquesControladorDifuso

Para este diseño, se utilizaron como varia-bles de entrada a la máquina de inferencia la “Temperatura del Reactor” (temp) y la varia-ción de temperatura del reactor (derivada), y la variable de salida como “Flujo de refrige-rante” (posición de la válvula). El universo de discurso es el rango de temperaturas sobre las cuales opera el proceso (29°C a 33°C). Final-mente, se procedió a elaborar la base de reglas para el motor de inferencia para la operación de la válvula de fl ujo del refrigerante hacia el reactor

En la simulación obtenida del sistema (Figura 10) se puede observar que la señal se estabiliza aproximadamente en 15 h, cumpliendo con las expectativas del proceso.

Figura10.SalidadelSistemadelControladorDifuso

En las fi guras 11 y 12 se observa el comporta-miento de las demás variables que intervienen en el proceso, obtenidas por medio del con-

trolador difuso, que en comparación con el diseño del PID clásico presentan un comporta-miento estacionario, aunque esto implique una disminución de 0.2 g/L en la producción de etanol.

Figura11.Respuestadinámicadelasvariablesdelproceso frente al cambio del fl ujo de refrigerante con

ControladorDifuso.

Figura12.Respuestadinámicadelatemperaturade la camisa del reactor frente al cambio del fl ujo

derefrigerante,usandouncontroladordifuso.

El controlador clásico PID diseñado para el regulador de fl ujo del refrigerante presenta un sobrepico menor al 20% y un tiempo de asen-tamiento de la señal se encuentra entre 60 y 80 horas.

Adicionalmente, se realizó una comparación con un diseño realizado por “Zoltan Kalman Nagy”, donde se registraron resultados simi-lares (estabilización entre 50 y 70 horas), ver fi gura 13.

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Figura13.Controldelatemperaturadelreactorconsistemasinteligentes.

El lazo de control por Lógica Difusa permitió obtener del biorreactor las mejores condiciones para el proceso de fermentación, la estabiliza-ción de las oscilaciones, un tiempo de asenta-miento menor y una mayor estabilidad en la producción de etanol, con respecto a los contro-ladores PID y Red Neuronal.

conclusIones

Los controladores diseñados cumplen con los requisitos esperados en la región de operación defi nida para el sistema, permitieron encon-trar relaciones entre las variables manipula-das del biorreactor y las salidas que se desean controlar.

De forma similar, se puede concluir que un lazo de control del fl ujo del refrigerante, representa un ahorro y un aprovechamiento en la materia prima, una mayor producción de etanol, pero dadas las condiciones cinéticas del microorga-nismo, las concentraciones de biomasa y etanol oscilan permanentemente, lo que no garantiza una máxima producción.

El lazo de control PID clásico proporciona una mayor cantidad en la producción de etanol y mantiene estable la concentración de alimento proporcionando un manejo parcial de los tópi-cos económicos del sistema.

El lazo de control por Lógica Difusa permitió obtener las mejores condiciones de operación del biorreactor para el proceso de fermenta-ción y la estabilización de las oscilaciones del sistema.

Los controladores diseñados presentaron un buen comportamiento frente a perturbaciones constates dentro reactor, con lo que se puede concluir que el sistema se acopla rápidamente a las nuevas condiciones de trabajo mantenién-dose dentro de los rangos establecidos.

Al existir un rango de pH sufi cientemente alto, éste tiene un efecto menos pronunciado en la velocidad de crecimiento de la levadura, por esta razón no se tuvo en cuenta en el diseño del sistema de control.

referencIas

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1. IntroduccIón

Las propiedades mecánicas de los mate-riales están influenciadas por muchos factores, como la presencia de poros,

huellas de maquinado, impurezas, esfuerzos residuales, etc., que en la mayoría de los casos bajo la acción de cargas desencadenan la forma-ción de grietas, las cuales, presentan un avance lento inicialmente, pero, después de alcanzar un tamaño crítico, se desarrolla un crecimiento inestable de alta velocidad que da origen a una fractura súbita, de características similares a las de un material frágil.

Inicialmente, el estudio de la fractura frágil se centraba en una evaluación de la resistencia cohesiva teórica entre los átomos, pero después de numerosas pruebas realizadas se observó que en realidad los materiales de ingeniería presen-taban esfuerzos de fractura considerablemente inferiores (hasta 1000 veces) a los teóricos, este comportamiento se explica por la presencia de grietas (Dieter, 1986)

La primera aproximación a la discrepancia entre la resistencia a la fractura teórica y real fue

aplicación de la tenacidad de fRactuRa en el diseño de elementos mecánicos

Henry Hernando Suárez Soler*

Resumen

En este trabajo se presentan los resultados de la tenacidad de fractura para aceros con 0,4% de C, de acuerdo con la norma ASTM E399 y se muestran algunos ejemplos de aplicación en el diseño de elementos mecánicos.

Palabras claves: tenacidad de fractura, crecimiento de grieta, fractura frágil, intensidad de esfuerzo

AbstRAct

This paper presents the results of fracture toughness for steels with 0.4% of C, according to ASTM E399 and are examples of application in the design of mechanical elements.

Keywords: fracture toughness, crack growth, brittle fracture, stress intensity

* IngenieroMecánico,MaestríaenIngenieríadeMaterialesyProcesos,UniversidadAutónomadeColombia.Correoelectrónico:[email protected]

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Aplicación de la tenacidad de fractura en el diseño de elementos mecánicos

propuesta por Griffith, quien consideró que un material frágil contiene una cantidad de finas grietas que actúan como concentradores de esfuerzos de suficiente intensidad, de manera que se alcanza la resistencia cohesiva teórica en regiones localizadas, donde el esfuerzo nominal es muy inferior al teórico. Cuando una de las grietas se extiende, se produce un incremento en el área superficial de los lados de la grieta, esto significa que se requiere energía para ven-cer la fuerza cohesiva entre los átomos. Griffith estableció que “una grieta se propagará cuando el decrecimiento en energía de deformación elástica sea, al menos, igual a la energía reque-rida para crear una nueva superficie de grieta” (Dieter, 1986). Este criterio se puede utilizar para determinar la magnitud del esfuerzo de tensión que causará la propagación inestable de una grieta, desde un tamaño determinado hasta una condición de fractura frágil.

En los últimos años, se aprovechan los pro-gramas especializados de modelamiento, para realizar investigaciones relacionadas con el crecimiento inestable de las grietas. a partir de diferentes geometrías y condiciones de trabajo (Castillo, Yepez y Rodriguez, 2007).

En este trabajo se presentan los resultados del estudio experimental realizado a los aceros AISI 4340, 9840, 4140 y 1040, para calcular el valor de tenacidad de fractura, de acuerdo con la meto-dología propuesta en la Norma ASTM E399. Además, estos datos se utilizan para predecir la carga límite de falla en un material al que se le generó una imperfección geométrica, con el obje-tivo de comparar dicho resultado con el corres-pondiente al que se obtiene utilizando los crite-rios normales de diseño que tienen en cuenta los factores de concentración de esfuerzo.

2. MecánIcadefractura

La presencia de cualquier tipo de discontinui-dad en un cuerpo, ocasiona una distribución de esfuerzos no uniforme en la vecindad de la misma, esto significa que ocurre una concentra-ción de esfuerzo en dicha región, que se expresa en términos de un factor teórico que depende de la configuración geométrica del elemento

(Shigley y Mischke, 2002), (Rodríguez, Coro-nado y Anzola, 2006). Por lo general, el uso de los diferentes factores aplica cuando el material trabaja en la zona elás-tica y para imperfecciones que se puedan medir con relativa facilidad. Sin embargo, cuando el tamaño de los defectos es muy pequeño (una grieta por ejemplo), estos factores resultan inútiles debido a que en el borde el esfuerzo adquiere valores extraordinarios.

Se propuso que el esfuerzo local cerca de una grieta depende del producto del esfuerzo nominal y la raíz cuadrada de la media longi-tud de la fisura, esta relación se llama Factor de Intensidad del esfuerzo (Campbell, Gerbercich, Underwood, 1982), (M. Gosz; B. Moran 1998), (Alshoaibi, Abdulnaser; Ariffin, Ahmad, 2006). Para una barra con muesca circunferencial, car-gada axialmente, se define como:

DdfDK ...

(1)

En esta ecuación el factor f(d/D) se obtiene teniendo en cuenta la geometría de la grieta y el tipo de carga aplicado. El factor de intensidad de esfuerzo, K, es un camino conveniente para des-cribir la distribución de esfuerzo alrededor de la fisura. Los valores de K se pueden calcular utili-zando la teoría de la elasticidad aplicada a dife-rentes geometrías de grieta y modos de carga.

3. tenacIdaddefractura yMetodologíadetraBajo

La tenacidad de fractura se define como la resis-tencia del material a la propagación inestable de grietas, y se evalúa de acuerdo con la norma ASTM 399[2], que estima un estado de deforma-ción plana en el frente de grieta que da origen a una zona de deformación plástica pequeña. La norma establece que se pueden utilizar probe-tas compactas redondas o cuadradas, con una relación espesor/ancho alrededor de 0.5; en cualquier caso es conveniente hacer una enta-lla, para que a partir del borde, mediante la aplicación de carga cíclica, se genere una grieta

Henry Hernando Suárez Soler

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medible, se recomienda una relación tamaño de grieta/ancho en el rango 0,45 a 0,55. En la fi gura 1 se muestra el esquema del tipo de probeta que se utilizó en el estudio.

Figura1.Probetacompactaredonda,las dimensiones signifi cativas se toman respecto

alejedelosagujeros.

Después de generar la grieta, se realizan tra-tamientos térmicos (temple-revenido), con el objetivo de evaluar la tenacidad de fractura para diferentes valores de resistencia del mate-rial, fi nalmente, se somete cada una de las pro-betas a un ensayo de tensión para obtener la carga de rotura (PQ). En la tabla 1 se muestran los resultados obtenidos para cada uno de los aceros estudiados, es conveniente aclarar que la resistencia del material se deduce de la dureza, teniendo en cuenta la metodología señalada en Apraiz (Apraiz, 1971).

Tabla1Cargaderoturaenrelaciónconeltratamiento

térmico,paralosaceros1040y4340.

Acero T°

Rev

enid

o

Dur

eza

Flue

ncia

a w B P Q

°C Rc Kg/mm2 mm mm mm kg

4340

0 57 200 14,2 31,1 22 1220

150 55 193 16,2 32,7 22 1450

250 50 174 16,5 31,9 22 1850370 40 138 13,2 31,4 21,9 3450650 35 116 13,47 31,6 22 3450EE 22 82 16,4 32,4 22,2 3720

Acero T°

Rev

enid

o

Dur

eza

Flue

ncia

a w B P Q

°C Rc Kg/mm2 mm mm mm kg

1040

0 57 200 17,3 32,1 22 850

150 54 188 19,6 30,5 22 860

250 50 170 20,1 31,4 22 1150

370 43 141 19,3 30,5 21 1470

650 32 103 17,6 33 22 1550

EE 23 84 20,2 31,1 22 2050

A partir de los datos consignados en la tabla 1, de acuerdo con la norma ASTM, se calcula un valor provisional de tenacidad de fractura apli-cando las siguientes expresiones:

23

432

1

08,443,1158,118,476,02

wa

wa

wa

wa

wa

wa

waf

waf

wBP

K QQ .

.

(2)23

432

1

08,443,1158,118,476,02

wa

wa

wa

wa

wa

wa

waf

waf

wBP

K QQ .

.

La norma recomienda que para comprobar si el valor encontrado en la ecuación (2) corresponde al factor crítico de intensidad de esfuerzo, KIC, se debe calcular el siguiente factor:

2

5,2fluencia

QKF

(3)

Si se cumple que el valor encontrado en la ecua-ción (3) es menor que la longitud de la grieta y/o el espesor de la probeta, entonces el valor provisional KQ corresponde al valor KIC.

4. resultados

Para los aceros estudiados, la tabla 2 presenta un resumen del valor obtenido para la tenaci-dad de fractura, en relación con la dureza del material.

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Tabla2Tenacidaddefracturaenrelaciónconladurezadelmaterialparalosaceros1040,4340,9840y4140

Aceros

1040 4340 9840 4140

Dur

eza.

Rc

Tena

cida

d de

frac

tura

,K

g.m

m0,

5 /mm

2

Dur

eza.

Rc

Tena

cida

d de

frac

tura

,K

g.m

m0,

5 /mm

2

Dur

eza.

Rc

Tena

cida

d de

frac

tura

,K

g.m

m0,

5 /mm

2

Dur

eza.

Rc

Tena

cida

d de

frac

tura

,K

g.m

m0,

5 /mm

223 234 33 221 33 197 27 221

32 229 34 227 37 224 31 262

39 172 40 191 42 173 40 214

43 200 44 149 45 150 45 154

50 117 48 181 49 171 49 148

54 122 51 160 51 116 53 136

56 94 55 115 52 157

57 79 57 88 57 67

La gráfi ca de la tenacidad de fractura vs. dureza (fi gura 2) para las probetas estudiadas muestra una franja que es representativa para aceros con 0,4% de carbono.

Figura2.Tenacidaddefracturavs.Dureza,enaceros4340[cuadro];1040[rombo];9840[círculo]

y4140[triángulo]

5. análIsIsderesultadosydIscusIón

Para aplicar los resultados dados, se estudia-ron probetas normalizadas de tensión, tratadas térmicamente con el objeto de evaluar la tena-

cidad de fractura para diferentes valores de resistencia del material, el trabajo se desarrollo teniendo en cuenta dos situaciones, en la pri-mera a las probetas se les hizo una muesca cir-cunferencial, con el objetivo de calcular la carga máxima que podía soportar, en la segunda situación, para una aplicación de carga dada se determinó el tamaño crítico de grieta permi-sible antes de que se produzca una falla catas-trófi ca. Finalmente, se realizaron los ensayos correspondientes, para verifi car la validez del procedimiento.

Situación 1

Se estudiaron probetas de tensión, de acero 4140, a las que se les hizo una muesca circun-ferencial, de un milímetro de profundidad, las muestras fueron sometidas a un tratamiento térmico de temple-revenido diferente, con el objetivo de evaluar la aplicación del factor de tenacidad para varias propiedades del mate-rial. Se tienen dos zonas críticas donde se puede presentar la falla: una en la muesca y otra en la parte roscada de la probeta. En cada caso, la posible carga de rotura se presenta cuando el factor de intensidad de esfuerzo sea igual a la tenacidad de fractura.

Para cada una de las probetas estudiadas, de acuerdo con la dureza obtenida después del tra-tamiento térmico, y teniendo en cuenta la tena-cidad de fractura consignada en la gráfi ca 2, se hizo un cálculo de la posible carga de rotura para dos situaciones que se pueden presentar: falla en la muesca o falla en la rosca. En la tabla 3 se consigna el resultado de estos cálculos.

Al someter cada probeta al ensayo de tensión correspondiente, se obtuvieron los resultados reales de falla, que se consignan en las fi las fi nales de la tabla 3. Es importante observar la gran aproximación de la carga calculada con respecto a la situación real, cuando las probetas fallaron en la muesca; pero, en el caso de falla en la rosca, se observó la presencia de múltiples grietas producto del tratamiento térmico, lo que sugiere datos reales más bajos, debido a que en los cálculos realizados no se consideró la exis-tencia de este tipo de discontinuidad.

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Por otro lado, desde el punto de vista del diseño tradicional, si se evalúa la carga crítica de falla, tomando como criterio de falla el esfuerzo de fluencia del material, para una relación r/d=0,025 y D/d=1,18 de la probeta, se obtiene (utilizando las tablas dadas en Shigley (Shigley y Mischke, 2002) el factor de concentración de esfuerzo, KT=3, se espera que la carga límite para la falla en cada probeta estudiada se presente de acuerdo con los datos dados en la tabla 4.

Tabla4Cargadefallaesperada,teniendoencuentaelcriterio

esfuerzonormalmáximo

Probeta 1 2 3 4 5 6

Dureza, Rc 53 50 42 40 48 38

Límite de fluencia, Kg/mm2

184 170 138 128 161 124

Carga límite de falla, Kg.

5512 5089 4136 3036 4840 3713

Es interesante observar que los valores calcula-dos están muy por debajo de los reales, por lo tanto se puede concluir que el criterio tradicio-nal para evaluar los componentes mecánicos es muy conservador.

Situación 2

El concepto de tenacidad de fractura también se puede utilizar cuando se requiere conocer

un tamaño crítico de grieta (después del cual se producirá una falla catastrófica), para la aplica-ción de un esfuerzo constante sobre el elemento considerado. En este caso, se estudio una pro-beta de acero 1040, con una dureza de 43 Rc. Se hizo un cálculo preliminar de la carga de falla, considerando como criterio el esfuerzo normal máximo, se obtuvo que la falla se puede pre-sentar cuando se aplique sobre la probeta una fuerza de 12678 kg.

Para efectos de la comparación, se fija la carga de trabajo en 4500 kg, inferior al valor teórico mostrado. Como la tendencia de formación de grieta se tiene en la raíz de la rosca, se tomó esta sección para realizar los cálculos teniendo en cuenta la tenacidad de fractura. Para la carga considerada, el esfuerzo de trabajo en dicha sección es de 22 kg/mm2, además, el mate-rial con dureza 43 Rc tiene un valor de tena-cidad de fractura de KIc=170 kg.mm0,5/mm2. Teniendo en cuenta un factor geométrico de 1,68 se obtiene que el tamaño crítico de grieta es 6,73 mm.

En el ensayo real la probeta falló en la parte roscada, con una fuerza de 4700 kg, se observó que debido al tratamiento térmico se había generado una grieta de 4.5 mm en la raíz de la rosca. En este caso, si se aplican los conceptos de tenacidad de fractura, se puede calcular con gran exactitud, para una carga dada, el tamaño crítico de grieta permisible antes de que se pro-duzca una falla catastrófica.

Tabla3Cargaderoturaesperada,paracualquieradelosposibleseventosdefalla,enrelación

conladurezadelmaterial.Acero4140

Probeta 1 2 3 4 5 6

Dureza, Rc 53 50 42 40 48 38

Tenacidad de fractura, kg.mm0.5/mm2 130 160 220 225 180 230

Frotura en la muesca, kg 8480 10365 13820 14134 11307 14448

Fractura en la rosca, kg 16124 19700 26276 26874 21500 27400

Carga real de falla, kg 12700 11150 15450 13900 15400 15800

Tipo de falla Rosca Muesca Muesca Muesca Rosca Muesca

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6. conclusIonesDe acuerdo con las aplicaciones mostradas se observa que la Tenacidad de Fractura permite cálculos de resistencia más próximos a los rea-les de falla, en comparación con los obtenidos utilizando los criterios tradicionales de diseño.

Es interesante observar para el conjunto de resultados obtenidos, que la Tenacidad de Frac-tura presenta un mejor comportamiento cuando

al material se le hizo un revenido a baja tempe-ratura (inferior a 400 °C).

Como el valor de tenacidad de fractura de los aceros estudiados se obtuvo a partir de pruebas de laboratorio, es conveniente tener en cuenta que su aplicación en el diseño debe conside-rar situaciones complejas, como cargas cícli-cas incontrolables o condiciones ambientales agresivas.

referencIas

Alshoaibi, Abdulnaser; Ariffin, Ahmad (2006). Finite element simulation of stress intensity factors in elastic-plastic crack growth. Journal of Zhejiang University Science A. Malasya.

American Society for Testing and Materials. Standard Test Method for Plane-strain fracture toughness of Metallic Materials. ASTM 399.

Apraiz Barreiro, José (1971). Tratamiento térmico de los aceros. 7ª edición. Dossat.

Campbell, James; Gerbercich, William y Underwood, John (1982). Application of Fracture Mechanics. American Society for Metals. Metals Park, Ohio.

Castillo, Yepez y Rodríguez Franco (2007). Estudio elástico plástico de mecánica de fractura mediante la modelación por elementos finitos. 8º Congreso Iberoamericano de Ingeniería Mecánica. Cuzco, Perú.

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Hernández, Héctor (2003). Mecánica de fractura y análisis de falla. Unidad de publicaciones Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia. Bogotá.

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Rodríguez, Sara; Coronado, John; Arzola, Nelson (2006). Predicción de vida remanente en ejes de maza superior de molino de caña. Ingeniería e investigación, Año 26, Nro. 001. Bogotá.

Shigley, Joseph y Mischke, Charles (2002). Diseño en ingeniería mecánica. Editorial McGraw Hill.

Wulpi, Donald (1966). How Component Fail. American Society for Metals. Metals Park, Ohio.

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diagnóstico del estado de desaRRollo del dibujo tRidimensional en estudiantes del pRogRama de diseño industRial de la univeRsidad autónoma de colombia*

Boris Quintana** Ximena Barbosa***

Resumen

Este documento hace referencia al trabajo exploratorio desarrollado por el grupo de investigación CEIDE, inscrito en la problemática del deficiente desempeño en el dibujo a mano alzada de los estudiantes del programa Diseño Industrial en la Universidad Autónoma de Colombia. En primera instancia se expone la importancia del dibujo tridimensional a mano alzada, en diferentes niveles educativos, y a continuación, algunas de las ventajas que presentan las herramientas computacionales frente al dibujo a mano alzada, adoptadas de corriente como las causantes de la problemática mencionada. Se comenta acerca de la forma en que se dio inicio al proyecto y se hace un énfasis especial en la toma de datos piloto desarrollada para probar un instrumento de medición cuantitativa. Seguidamente se exponen los resultados de dicho estudio con algunas conclusiones preliminares, finalizando el texto con el señalamiento de algunas premisas con las cuales se abre paso a la investigación denominada “Optimización de ambientes pedagógicos que promuevan el desarrollo del dibujo tridimensional en estudiantes universitarios”.

AbstRAct

This document refers to the preliminar exploratory work developed by the research group CEIDE, that includes issues about the poor performance in drawing of students of Industrial Design of the Universidad Autónoma de Colombia. In first place it is exposed the domain of the three-dimensional hand drawing in different educational levels, and after that, we present some of the advantages that include computer work, in contrast with the same hand drawing (a primary hypothesis could be that the wrong drawing hand development is caused by work on computers).In this paper were written the way in which CEIDE started the research project, making an special emphasis in data management during the first study of the students works. The writing continues with the results of data analysis and some conclusions, finishing it with some affirmations that lead the reader to the next research work named “Optimization of pedagogical environments that promotes the development of three-dimensional drawing in university students”.

* Grupo CEIDE: Profesores de tiempo completo UAC Boris Quintana (Director), Ximena Barbosa (Coinvestigadora 1),AndreaCuenca(Coinvestigadora2-externa),lasauxiliaresdeinvestigación2007-2008NatalyCárdenas(egresadaUAC),LuzAndreaValbuena(estudianteXsemestreUAC),lasauxiliaresdeinvestigación2008-2009AnaMaríaGalindo(estudianteIXsemestre)eIsabelPiraquive(estudianteIXsemestre)yelestudianteobservadorentrabajodegradoHilbarAugustoLópez.

** DiseñadorIndustrial,ProfesorTiempocompletoUniversidadAutónomadeColombia,[email protected]*** DiseñadorIndustrial,ProfesorTiempocompletoUniversidadAutónomadeColombia,[email protected]

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Diagnóstico del estado de desarrollo del dibujo tridimensional en estudiantes del Programa de Diseño Industrial...

1. IntroduccIón

El trabajo de investigación que aloja el estudio presentado a continuación surgió de la observación empírica de algunos

profesores, que notaban el, cada vez más cre-ciente, desinterés de parte de los estudiantes de diseño industrial con respecto a su desarrollo de la mano alzada, en especial los estudiantes de semestres superiores de pregrado. De modo que la preocupación, fuente de inspiración del proyecto, nace cuando se ve desarrollar recu-rrentemente prácticas erráticas en el ámbito del dibujo en un sector amplio de estudiantes de la carrera de diseño industrial (séptimo a décimo semestre) en un periodo de observación infor-mal de dos años (2003-2005, año en el que se formula la investigación para entrar a concurso en el ISP).

Dibujo1–2009–

2. eldIBujoysuestudIo

Tradicionalmente pensamos en el dibujo como un medio de expresión de exclusivo dominio de las artes y el diseño; sin embargo poco se piensa acerca de su importancia si se refl exiona a la luz de la educación básica o media en la cual las Pruebas de Estado pretenden valorarle1 sobre todo si se trata del dibujo que expresa volumen, al que llamaremos en adelante dibujo tridimensional.

A grosso modo se podría decir que esta catego-ría de dibujos debería permitir entender a quien los visualiza, y mínimo a quien los dibuja, una gran variedad de fenómenos como las relacio-nes espaciales entre objetos, conjeturar sobre su dimensión o escala (medición), su posición (equilibrio), identifi car posibilidades de ubica-ción en el espacio (rotaciones y traslaciones), deformaciones (inferir posibles alteraciones desde sus ejes), su taxonomía etcétera. En últi-mas, este dibujo tridimensional se convierte en nuestro contexto académico (y en la mayo-ría de contextos de la práctica profesional) en una herramienta de “modelado rápido” sobre el cual poder trabajar en términos espaciales con objetos representados en un espacio plano como lo es el papel o, como es común encon-trarlo en nuestros días, el monitor de una esta-ción de trabajo sistematizada.

En diseño industrial se encuentra un poderoso enlace entre el dibujo a mano alzada y el uso de computadores puesto que unos y otros compar-ten un propósito común: la expresión gráfi ca. Se debe destacar que pese a este puente comunica-cional se encuentran diferencias muy evidentes entre ellos; por ejemplo, con el uso permanente y cada vez más acelerado de los computadores en las instituciones de educación formal, “parece haberse anulado la intención y habilidades para dibujar manualmente”2. Parece entonces que no es casualidad el hecho que la actual generación de estudiantes entre más habilidades posee en el manejo de los computadores ha venido per-diendo destrezas en su dibujo a mano alzada en términos de medida, encuadre, perspectiva, proporción, trazo etc.

Pero no se trata de una pérdida para lamentar e intentar recobrar, sino de un conjunto de habili-dades para fortalecer durante el proceso de for-mación académica en diseño, pues

(…) es casi una constante encontrar que los alumnos destacados en diseño, son los que

1 DentrodelasPruebasdeEstadosepretendeevaluarcompe-tenciasasociadasaláreadematemáticasentérminosdelejeconceptualde“medición”enlasqueseenmarcancompeten-ciasdeanálisisespacialygeométrico.GrupodeDivulgacióndeResultados,SubdirecciónAcadémica-ICFES,2001.

2 EntrevistaconAlejandroOtáloraCastillo,DirectordelPro-grama de Diseño Industrial, Universidad Autónoma deColombia.Bogotá.Septiembrede2006.

Boris Quintana / Ximena Barbosa

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mejor saben y pueden expresarse por medio de la representación gráfica, (…) por eso no es gratuito ver a estos estudiantes desarro-llando los mejores proyectos del salón3.

En palabras del profesor Mauricio Sánchez,

(…) los profesores no sabemos qué es lo que pasa exactamente, pero interiormente sabe-mos que los alumnos han perdido capacidad de representación espacial, de pensamiento tridimensional y de plástica formal cuando han renunciado al dibujo a mano alzada y han acogido como única vía la representa-ción digital. Según lo que he podido analizar en mis años de experiencia en la docencia, los alumnos con habilidades de representa-ción a mano alzada son normalmente más hábiles para representar sus ideas y, parale-lamente, cuentan con una mayor plástica o habilidad formal en el momento de encontrar alfabetos formales para expresar ciertas ideas o conceptos. (…) definitivamente no existe un proceso de representación más cercana al concepto o a la idea, a la mente del diseñador, que su propia mano4.

Este trabajo de investigación partió de observa-ciones empíricas sobre estudiantes de séptimo a décimo semestres de la carrera de Diseño Industrial quienes a pesar de encontrarse en el ciclo de síntesis5 de su formación, evidenciaron durante los semestres observados (segundo semestre de 2003 al segundo semestre de 2005) trabajos realizados a mano alzada con dificulta-des de concreción desde un punto de vista de

su tridimensionalidad. De igual manera esta observación también venía replicándose en pro-fesores del Área de Expresión responsables de estudiantes del primer ciclo de carrera donde el problema de la deficiencia en la grafía tridi-mensional también se presentaba de manera regular.

Puesto este problema de relieve, se decide inter-venir en los ambientes pedagógicos que compo-nen las clases más comprometidas con el tema, y la decisión en primera instancia fue apuntar a la modificación de los ambientes pedagógi-cos actuales, por unos más propicios para el desarrollo del pensamiento espacial en los estu-diantes de primer ciclo de carrera quienes por su vulnerabilidad (pues desde el comienzo de su carrera deben remontar la dificultad de dibujar) debían ser objeto principal de dicho trabajo.

Desde el punto de vista metodológico de la investigación, nos encontramos inmersos en el hecho de la falta de documentación organizada que nos permitiera realizar un análisis concien-zudo sobre las patologías y sus causas, por lo que la investigación adoptó un nuevo curso en primera instancia: hacer un análisis previo de una muestra significativa de la producción (dibujos) de la población de estudio, determi-nando con esto el estado del arte mismo que sirviera de base al trabajo investigativo.

Con este objetivo en mente, se diseñó una herra-mienta de recolección de datos que nos permi-tiera capturar y organizar información para su posterior estudio. A continuación se expone el desarrollo de dicha herramienta, el modo en que se ha implementado y los principales resul-tados encontrados para inicios de 2008.

3. Metodología

3.1.Pruebapilotoconlaprimera herramientadeevaluaciónEs importante destacar que la primera herra-mienta utilizada surgió de tal manera que, en primera instancia, permitió evaluar trabajos de estudiantes de dos profesores del Programa de

3 PalabrasdelprofesorGustavoGuerrerode laUniversidadNacionaldeColombiaenreunióndelareformacurriculardediseñoindustrial-CiudadUniversitaria,Bogotá.Enero19de2009.

4 Informedeevaluacióndelproyectodeinvestigación“Optimi-zacióndeambientespedagógicosquepromuevaneldesa-rrollodeldibujotridimensionalenestudiantesuniversitarios”delprofesorMauricioSánchezdelaUniversidadJorgeTadeoLozano,parinvestigadorexterno,dirigidoalISP.Octubrede2008.

5 Esteciclocomprendealosestudiantesde7ºa10ºsemestresenloscualesyasehantrabajadoydesarrolladoherramien-tasdeexpresióncomoeldibujobásicoycomosunombreloindica,esuncicloquerecogeherramientasconceptualesdelplandeestudiosdesarrolladoenlacarrera.DocumentoMaestrodeDiseñoIndustrial,2006.

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Diseño Industrial, y en la herramienta depu-rada, permitió evaluar trabajos de estudio que fueron tomados de dos asignaturas, provenien-tes de más docentes: Expresión Básica (para el estudio de la tridimensionalidad a mano alzada) y Modelado 3D –software Rhinoceros– (para el estudio de la tridimensionalidad desde un punto de vista de su desarrollo sobre software para diseño).

Con la herramienta Formulario A, se evaluaron cerca de 248 trabajos así:

• 30 trabajos de expresión a mano alzada.

• 200 trabajos de expresión tridimensional en software.

Vale la pena indicar que los dibujos selecciona-dos para iniciar este trabajo piloto, y la evalua-ción descrita, son resultado de ejercicios plan-teados por los docentes y elaborados por sus estudiantes, desarrollados entre 2006 y 2007.

La herramienta Formulario A que se realizó es la siguiente:

FormularioA.Elaboraciónpropia,2007

Con esta herramienta se pensó dar una gran prelación a la identifi cación del dibujo, es decir, describirlo desde aquellas características básicas sobre las cuales se fundamenta, como la manera en la que fue concebido (método de represen-tación), el tipo de construcción bidimensional que lo determina (si es axonometría, una pers-pectiva o una concepción de carácter libre), así como indagar sobre la técnica de dibujo pro-pia para su realización (con marcador de ilus-tración, esfero, un carboncillo, el computador, etc.).

Con fi nes de estandarizar el nombre de las asignaturas con las que se trabajó, acudimos al más reciente plan de estudios (Plan de Estudios 2006-1) de Diseño Industrial, para mencionar las dos materias claves con las que se realizó el estudio piloto; son éstas Expresión Básica (pri-mer semestre) y Modelado 3D (sexto semestre). Adicionalmente se puede constatar la impor-tancia de dichas asignaturas puesto que la pri-mera, ofrece la bienvenida y práctica del dibujo a mano alzada a los jóvenes, y la segunda, una asignatura de mediados de carrera, que requiere


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de conocimientos en geometría y dibujo desde la espacialidad, toda vez que la expresión se logra en el computador en uso de un software de diseño 3D que obliga a tener dichas nociones preliminares antes de comenzar a trabajar.

Las diferentes formas para la expresión gráfica fueron estudiadas a partir de tres variables en la herramienta Formulario A, y luego de ubi-carlo desde el punto de vista de la asignatura y el docente que la imparte, permite evidenciar lo siguiente:

4. IdentIfIcacIóndeldIBujo

1. Método de Representación: mano alzada/ delineado/ softwareClasificar e identificar el dibujo según método de representación con referencia a los trazos a mano alzada: realizado como boceto, bosquejo o arte de la idea a comunicar (sin instrumen-tos de precisión); delineado, a través del uso de instrumentos de trazo; y software, en el caso de implementar programas de modelación tridimensional.

2. Tipo de Construcción: axonometrías/ perspectiva/ libreIdentificar desde un punto de vista constructivo la categoría, desde el dibujo, a la cual pertenece la muestra estudiada: Axonometrías, perspecti-vas, y dibujo libre.

3. Técnicas de Dibujo: secas/ húmedas/ mixtas/ técnicas computacionales.Con este ítem se espera evidenciar la técnica de elaboración específica con la cual se ha cons-truido el dibujo.

El soporte habitual de un dibujo son las super-ficies de papel, en el cual se aplican las dife-rentes técnicas enunciadas anteriormente, y las técnicas de dibujo pueden variar en función del trabajo en dichas superficies o sustratos. Cabe anotar que incluso aspectos como la seguridad en el trazo puede ser afectado en el estudiante

por un cambio de técnica, e incluso por el cam-bio de sustrato al que no esté habituado.

5. análIsIsdeldIBujo

Se entiende que el evaluador debe ser una per-sona entrenada para la observación de dibujos y las características que les permiten una comu-nicación adecuada según su planteamiento, por lo que este apartado es de especial cuidado dentro de la observación.

Cada uno de los ítems se calificó con valores absolutos en una escala de evaluación traba-jada al interior de la investigación; dichos ítems a estudiar en el dibujo son:

Proporción y escala: En este estudio se pretende comparar las diferentes mediciones que permi-ten de una manera global entender los compo-nentes dimensionales en los ejes naturales X, Y y Z de un objeto (anchura, altura y profun-didad) en función de una composición equili-brada desde el volumen conformado.

Volumen, luz y sombra: Este ítem pretende eva-luar la comprensión del objeto desde su capa-cidad de transmitir información visual de la tridimensionalidad (veracidad tridimensional) lo cual se ve acentuado en existencia de luces y sombras, elementos que facilitan la lectura de volumen al interior de un dibujo.

Acabados visuales: Este punto de evaluación pre-tende establecer la existencia y manejo de técni-cas que den evidencia del acompañamiento de componentes de textura (materiales) en el dibujo estudiado. (Este punto se descartó en posterior evaluación, pues se considera de carácter acce-sorio dentro de los elementos propios de una conformación volumétrico-espacial).

Traducciones: Se denominó traducción al resul-tado de un proceso mental y operativo que per-mite al sujeto llegar a una producción de dibujo a mano alzada a partir de un referente dado. Debe su nombre al trabajo realizado por el dibujante para cambiar de códigos y/o canales de comunicación (realizar una traducción) en

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el momento de expresarse gráficamente. Dicha traducción es posible mediante tres (3) tipos diferentes de procesos como son:

La réplica: (imitar algo que se observa de manera directa). Como ejemplos tenemos un calco, o la expresión gráfica de un florero que el sujeto observa y representa de manera fide-digna en el papel.

La abstracción: este concepto se puede definir a partir de dos fuentes diferentes de información, estas son, desde su concepción a partir del arte y su definición en psicología cognitiva.

La modelación rápida: llegar a la forma física mediante un proceso de dibujo de ensayo y error, sin que dicha modelación sea establecida de manera preliminar por algún estudio crea-tivo o metodológico particular, boceto o plano.

La abstracción desde el arte consiste en

extraer de una imagen figurativa los ele-mentos esenciales […], se busca una nueva expresión de la realidad, llegando a oscilar entre dos polos: el acercamiento a la realidad para entenderla y el alejamiento de ella al interpretarla (Velandia, 2009),

y al tenor del dibujo en la escuela de la pintura abstracta, dice que

[…] no se configura una casa imitando a un árbol, que en algunas circunstancias puede hacer las veces de albergue; su aspecto res-ponde a su misión; su forma sigue a su fun-ción. Se trata, al nivel más elemental, de un volumen abstracto y dimensional.

Al igual que la abstracción se da

[…] no sólo en la pureza de una formulación visual desprovista hasta el extremo de quedar reducida a una información representacio-nal mínima, sino también como abstracción pura que no establece conexión alguna con datos visuales conocidos, sean ambientales o experienciales (Dondis, 1992).

En el segundo abordaje, desde la psicología, se afirma que

la abstracción es la capacidad mental supe-rior que tiene todo ser humano para poder deducir la esencia de un concepto o situación determinada (Rodríguez, 2006),

convirtiéndose en una capacidad de supervi-viencia esencial del profesional de diseño, pues con ella recrea, modela, reproduce, completa y genera elementos para definir espacios y formas.

Las que se enuncian a continuación (Tabla 1.) son las diversas traducciones posibles, las cua-les tienen como resultado (salida) una expre-sión gráfica bidimensional (2D) o dibujo.

Entrada Salida Traducc. - Proceso

2D Ej. Foto 2D Ej. Un calco de la foto

Réplica mecánica

2D Ej. Vista anterior

2D Ej. Vista posterior Abstracción

Objeto Tridimensional 2D

Réplica gracias a un método de representación

Material Conceptual

(una imagen de lo imaginado)

2D Abstracción (RM)

Tabla1

Desde el punto de vista del trabajo con compu-tadores, y dado que la observación posible es una interpretación de la “salida a pantalla”, así se trate de una modelación tridimensional, se va a contemplar dicho trabajo como bidimensional pues su visualización es plana (la visualización se da gracias a una representación gráfica en un plano como lo es la pantalla del computador, ausente en términos reales de profundidad (no así desde lo virtual).


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Dibujos2y3. Defi ciencias en la representación devolúmenes

6. aplIcacIóndelaherraMIentapIloto

En esta fase de exploración preliminar se toma-ron en cuenta solamente dibujos de la asigna-tura Expresión Básica, elaborados durante los periodos académicos 2007-2 y 2008-1. Con la herramienta se pretendió entonces validar el juicio emitido por varios profesores del Área de Expresión, según los cuales, los estudian-tes no presentan destrezas sufi cientes para ser considerados como pensadores del objeto (en abstracto) y representadores de objetos y su espacio (en el que eventualmente se localizan y/o movilizan dichos objetos). En pocas pala-bras, este estudio piloto perseguía verifi car la existencia o inexistencia de competencias nece-sarias en los estudiantes para expresar un volu-men concreto en una situación espacial también concreta.

A continuación se enuncian los primeros datos arrojados del estudio con la herramienta

Formulario A.Comparación porcentual entre métodos de representación:

Mano alzada

14,28 28,57 37,71 21,42 Proporción y escala

10,71 17,85 50 21,42 Volumen, luz y sombra

10,71 21,42 50 17,85 Acabados visuales

Alto Medio Bajo Nulo

Delineado

28,36 40,38 25 6,25 Proporción y escala

11,53 36,53 48,07 3,84 Volumen, luz y sombra

10,57 33,65 51,44 4,32 Acabados visualesAlto Medio Bajo Nulo

Modelación tridimensional mediante técnicas computacionales



10,55 35,55 51,66 2,22 Acabados visualesAlto Medio Bajo Nulo

Desde un punto de vista de evaluación,

• Alto se considera un nivel más que satis-factorio, sobresaliente.

• Medio: un nivel promedio, apenas satisfactorio.

• Bajo: un nivel insufi ciente, con poca clari-dad en el ítem estudiado.

• Nulo: un nivel dentro del que caben tra-bajos que desprecian el ítem contemplado o aparecen dentro del dibujo sin criterio o evidencia de refl exión.

Estudio porcentual en cada uno de los elemen-tos de análisis del dibujo en los trabajos a mano alzada:

Diagrama1.Elaboraciónpropia

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10,71 17,85 50 21,42 Volumen, luz y sombra

10,71 21,42 50 17,85 Acabados visuales


7. laManoalZada: conclusIonesparcIales

En la representación (dibujo) a mano alzada se evidencia una falta de capacidad para expresar gráfi camente la tridimensionalidad, bien desde un referente (boceto, foto, objeto) o a partir de conceptos abstractos, puesto que los instrumen-tos de construcción son nulos (la construcción es más de carácter intuitivo que racional) lo que permite inferir que los dibujos son resultado de un estudio poco concienzudo desde un punto de vista de la medición. Llama la atención la falta de proporción de algunos dibujos pese a basarse en un ejemplo real y concreto, (un

objeto) visualizado y manipulado por el estu-diante en el mismo salón de clase.

Modelacióntridimensionalmediantetécnicascomputacionales





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10,55 35,55 51,66 2,22 Acabados visuales


Se puede inferir gracias a lo anterior, que al momento de representar gráfi camente la tridi-mensionalidad, desde su concepción en compu-tador, es mejor el manejo de proporción y escala (con un 42% de la población en buen manejo a este tenor) en contraste con una mayoría del 37% que tiene un bajo dominio de la mano alzada en cuanto a su proporción y escala.

Los programas de manejo (modelamiento) tri-dimensional cuentan con más herramientas pre-determinadas de construcción, y visualización, permitiendo al estudiante apropiarse de ellas e ir evidenciando la forma a través de su uso. Esta situación precisamente no se presenta en la construcción a mano alzada, siendo un factor determinante en el momento de la constitución de un dibujo tridimensional.

Los acabados visuales, volumen, luz y sombra, como conceptos, deben ser comprendidos por el estudiante desde unas herramientas básicas, predeterminadas en el software. Con ellas se comienza a dar una experimentación intuitiva de estos conceptos y una exploración simple de herramientas al momento de querer incorporar, por ejemplo, elementos como luces, y sombras que destaquen el resalte del dibujo modelado.

Delineado




28,36 40,38 25 6,25 Proporción y escala


10,57 33,65 51,44 4,32 Acabados visuales


Para la expresión gráfi ca de la tridimensiona-lidad, mediante el delineado, se observa un porcentaje bajo de dominio en el tema de dicha categoría de dibujos desde un punto de vista de la conformación de detalles (acabados visuales). Este hecho es de fácil inferencia por la fuerte preocupación del estudiante por el delineado mismo (realizado gracias a herramientas) que confi gura sufi cientemente el andamiaje estruc-tural del dibujo tridimensional.

DelaprimeraherramientaformularioA1Posterior a la anterior evaluación (estudio de pre-diagnóstico), se depuró la herramienta For-

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mulario A, la cual se empleó con dibujos selec-cionados, resultado de ejercicios planteados por los docentes y elaborados por los estudiantes, desarrollados entre el segundo periodo de 2007 y el primer periodo de 2008.

Como se enunció anteriormente se realizó un estudio de los trabajos de los alumnos, de las asignaturas de Expresión Básica, Dibujo Geomé-trico y Modelado 3D (software Rhinoceros), con el mismo propósito.

Específi camente se encontró que el determi-nar los Acabados Visuales, como parámetro evaluador de la expresión gráfi ca de la tri-dimensionalidad no era del todo apropiado, puesto que el uso de los diferentes tratamien-tos dados a una superfi cie, permiten un acer-camiento a la realidad representada por medio de tonalidades, texturas, materiales etc., pero éstos no tienen injerencia en la concreción estructural de elementos que representen la tridimensionalidad.

En cuanto a los ítems de la Identifi cación del Dibujo, no se realizó modifi cación alguna.

En lo que atañe al ítem denominado Traduccio-nes se realizaron los siguientes cambios debido a que la lectura e interpretación dada a cada uno de los procesos que se presentan en el momento de dibujar, no explican claramente bajo qué referentes se fundamenta la estructura del dibujo.

I. Caracterización del Trabajo: El apartado denominado “Método de Representa-ción” en la Herramienta Formulario A, se reemplazó por el apartado “Caracteriza-ción del Dibujo” que comprende los ítems: mano alzada/ delineado/ software.

II. Nivel de Complejidad (Análisis del dibujo): En este ítem, como se enunció anterior-mente, se suprime como parámetro de análisis Volumen, Luz y Sombra y Acabados Visuales, conservando solamente Propor-ción y Medida a razón de encontrarlos como elementos estructurales en la con-formación de dibujos tridimensionales.

III. Componente Estructural - Traducción: Luego de realizar el estudio correspondiente a las traducciones, se concluyó acerca de los procesos en los que se incurre en dichas traducciones, los cuales de manera simplifi cada se redujeron a “replica” y “abstracción”.

Las posibles traducciones establecidas en la nueva herramienta son:

2D - 2D, 3D – 2D y RM – 2D.

8. conclusIonesdelaprueBapIloto (AplicacióndelaHerramienta- FormularioA)A modo de conclusión preliminar, posterior al análisis cualitativo y cuantitativo de informa-ción proveniente de primera fuente, se deter-minó que la representación dada de los objetos está enmarcada dentro de un contexto que dista de una representación adecuada de la tridimen-sionalidad, de lo cual da fe el estudio realizado con más de 250 trabajos de estudiantes activos del programa de Diseño Industrial de la Uni-versidad Autónoma de Colombia. Las patolo-gías más recurrentes en los dibujos analizados son la ausencia o escasa comprensión espacial, la difícil interpretación de volúmenes desde su composición y su posterior representación, manejo de un andamiaje estructural truncado desde el concepto mismo de estructura para el dibujo, y difi cultad en el razonamiento espacial cuando entran en juego más de un objeto a ser representado.

Dibujo4.Escasacomprensiónespacial

Lo anterior permitió listar una serie de premi-sas-requerimiento para poder abordar el tra-


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bajo de investigación rumbo a una propuesta para la optimización de ambientes pedagógicos que promuevan en desarrollo del dibujo tridi-mensional en estudiantes universitarios de la FUAC.

• evaluaR en los estudiantes los conoci-mientos, en relación con la comprensión de la espacialidad. Más aún cuando la formación a impartir en los estudiantes está orientada hacia una adecuada repre-sentación de los objetos, elementos comu-nicantes en cualquier contexto.

• DeteminaR en los estudiantes su capa-cidad de realizar procesos mentales que le permitan interpretar objetos para ser representados tridimensionalmente.

• evaluaR las diferentes metodologías implementadas en el aula, para la repre-sentación gráfi ca de los objetos y su tridimensionalidad.

• inDaGaR sobre los métodos de represen-tación en su aplicación, en cuanto a la forma en que éstos están siendo aborda-dos por los estudiantes.

• CompRenDeR que el uso de estos méto-dos de representación, son medios comu-nicacionales, que le permitirán al alumno expresar gráfi camente una idea y/o con-cepto. Pero estos métodos siempre debe-rán tener en cuenta conceptos básicos para la proporción, el volumen, la luz y la sombra.

• DeteRminaR en el alumno las difi cul-tades presentadas en la comprensión y aplicación de los conceptos de propor-ción, volumen, luz y sobra el momento de dibujar un objeto.

• afianzaR los conceptos de volumetría a partir de la realización de ejercicios que induzcan al alumno en la comprensión de la espacialidad.

• ReflexionaR, acerca del que hacer peda-gógico del docente en torno, a las prác-ticas pedagógicas implementadas en el aula con el sentido ya enunciado.

• inCuRsionaR en el uso de herramientas tecnológicas como elemento comunica-cional que viabilice la práctica en la repre-sentación de la tridimensionalidad.

• funDamentaR las plataformas metodo-lógicas y tecnológicas que soportarán el quehacer pedagógico, mediante la asocia-ción, comprensión, relación y conforma-ción de un objeto y lo que esto implica en términos de realizar procesos mentales para la construcción del mismo.

delgrupodeInVestIgacIón

Como su nombre lo denomina, el Centro de Estudios Interdisciplinarios para la Educación, CEIDE, se enfoca en problemas relacionados al que hacer pedagógico centrándose en el estudio y solución a difi cultades de cognición, diseño de metodologías pedagógicas, didácticas, desarro-llo integral del estudiante, entre otros. La prác-tica investigativa de los integrantes de CEIDE les ha llevado a desarrollar y concluir diversos trabajos sobre poblaciones en educación formal básica y media, e incluso en espacios de educa-ción no formal.

CEIDE nace en agosto de 2005 luego de iniciar una apuesta sobre el trabajo inscrito en el con-texto de las ciencias de la educación, formulando el proyecto de investigación optimizaCión De amBientes peDaGóGiCos que pRomuevan el DesaRRollo Del DiBujo tRiDimensional en estuDiantes univeRsitaRios en su etapa de diagnóstico y primera propuesta (2006 a la fecha) ins-crito en la Universidad Autónoma de Colombia.

Dibujo5

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taBladedIagraMasydIBujos

• Dibujo 1: Estudiante Manuel Posada, 2009-1, pág. 3.

• Dibujos 2 y 3: Estudiantes de Expresión Básica, 2006, pág. 12.

• Dibujo 4: Estudiantes de Expresión Básica, 2007, pág. 22.

• Dibujo 5: Estudiante Manuel Posada, 2009-1, pág. 25.

• Diagrama 1: Datos porcentuales “Propor-ción y Escala” frente a mano alzada, pág. 14.

• Diagrama 2: Datos porcentuales “Volu-men, luz y sombra” frente a mano alzada, pág. 14.

• Diagrama 3: Datos porcentuales “Acaba-dos visuales” frente a mano alzada, pág. 15.

• Diagrama 4: Datos porcentuales “Propor-ción y Escala” frente a técnicas computa-cionales, pág. 16.

• Diagrama 5: Datos porcentuales “Volu-men, luz y sombra” frente a técnicas com-putacionales, pág 16.

• Diagrama 6: Datos porcentuales “Acaba-dos visuales” frente a técnicas computa-cionales, pág. 17.

• Diagrama 7: Datos porcentuales “Propor-ción y Escala” frente a técnicas de deli-neado, pág. 18.

• Diagrama 8: Datos porcentuales “Volu-men, luz y sombra” frente a técnicas de delineado, pág. 19.

• Diagrama 9: Datos porcentuales “Aca-bados visuales” frente a técnicas de deli-neado, pág. 19.

referencIas

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el desaRRollo sostenible y sustentable como factoR de cRecimiento económico y social

Fernando Sánchez Sánchez*

Resumen

Los factores del desarrollo están asociados a una serie de variables, que permiten que las regiones crezcan de manera sostenible y sustentable, factor que necesariamente se da cuando hay una conciencia directa alrededor de la cantidad de recursos naturales que tiene un ecosistema y de sus factores de explotación, preservación y conservación. Lo ambiental ha tenido un papel apenas marginal en la teoría del desarrollo, donde ha ocupado una posición subordinada respecto a la prioridad que se otorga al crecimiento económico. De este modo, lo ambiental se ha constituido en el convidado del piedra del desarrollo, un factor aludido y eludido al mismo tiempo que, sin embargo, ha terminado por convertirse en el elemento desencadenante de todas las contradicciones que esa teoría alberga en su seno. Por lo mismo, y más allá, esta tergiversación de lo ambiental apuntaba a otra de más amplio alcance: la del significado histórico del desarrollismo liberal de la II posguerra, en tanto de marco de relación entre las especie humana y el mundo natural, tal como se expresa en la situación de crecimiento económico sostenido –aunque mediocre e incierto– combinado con deterioro social y degradación social constantes, que caracteriza la evolución de nuestros países dentro del sistema mundial.

Palabras claves: Medio ambiente, Desarrollo sustentable, Ecologismo, ambientalismo y conserva-cionalismo; Capital económico, Agenda 21. - 1 -

AbstRAct

Development factors are related with a group of variables that allow the regions to grow in a sustainable way; an aspect that will necessarily occur when we have a direct consciousness regarding the amount of natural resources that one can find in an ecosystem, and also the exploitation, preservation and conservation factors it has. The environmental issue has played a very marginal role in the development theory, where it has a subordinated position, opposite to the priority that is given to the economic growth. In this way the environmental approach has been the less important factor taken into account when it comes to development; a factor that is mentioned and avoided at the same time, which nevertheless has become the unfolding element of all the contradictions that this theory holds in it. It´s because of this contradiction that the environmental theme, points out to a bigger issue: the historical meaning of postwar II period with its liberal development, as a relation framework between human been and the natural world; all this as shown in the sustained growth situation –even though it´s mediocre and uncertain– combined with constant social damage and degradation, that distinguishes our countries evolution in the world system.

Key Words: Environment, sustainable development, ecologies, environmentalism and preservationism.

* IngenieroAmbientalySanitario,AdministradorPúblico,EspecialistaenProyectosdeDesarrollo,docenteUniversidadAutónomadeColombia,correoelectró[email protected]

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el desarrollo sostenible y sustentable como factor de crecimiento económico y social

1. IntroduccIón

Pensar en el crecimiento económico como factor condicionador del desarrollo, en términos de la sostenibilidad y susten-

tabilidad ambiental, se convierte en un reto de gran impacto dentro de los modelos de pro-ductividad y competitividad; pensar que los recursos naturales son bienes intangibles que dios se las dio al hombre para que él las usu-fructúe a su libre albedrio es hoy en día una utopía de la industrialización clásica. Dentro de esta reflexión se hace necesario contar con un modelo que cuantifique y cualifique la biodi-versidad que soporta cada ecosistema y de esa forma mirar el soporte de biomasa que tiene un área determinada, estudiando de manera téc-nica los ciclos vegetativos y los ciclos de vida que nos permitan saber los factores de preser-vación, conservación y explotación de estos recursos que posteriormente serán convertidos en materias primas y llevados a un proceso de producción, para la generación de bienes y servicios. Es en este contexto que vale la pena leer algunos aportes del padre de la teoría de la evolución

Darwin no sospechaba qué sátira tan amarga escribía de los hombres, y en particular de sus compatriotas, cuando demostró que la libre concurrencia, la lucha por la existencia celebrada por los economistas como la mayor realización histórica, era el estado normal del mundo animal. Únicamente una organi-zación consciente de la producción social, en la que la producción y la distribución obe-dezcan a un plan, puede elevar socialmente a los hombres sobre el resto del mundo ani-mal, del mismo modo que la producción en general les elevó como especie. El desarrollo histórico hace esta organización más necesa-ria y más posible cada día. A partir de ella datará la nueva época histórica en la que los propios hombres, y con ellos todas las ramas de su actividad, especialmente las Ciencias Naturales, alcanzarán éxitos que eclipsarán todo lo conseguido hasta entonces (Federico Engels: Introducción a la dialéctica de la naturaleza).

Entendemos por Desarrollo Sostenible aquel modelo resultante de la interrelación equili-brada de fórmulas de desarrollo económico, social y ambiental que posibilita la satisfacción de las necesidades actuales del hombre sin poner en peligro la capacidad de las generacio-nes venideras de hacer lo mismo. Ese desarro-llo, bautizado como sostenible por el Informe Brundtland en 1987, se convierte rápidamente en principio político fundamental para la Unión Europea en 1992, cuando el Tratado de la Unión lo inscribe entre sus grandes líneas, paralelamente, la Cumbre de Río consolida la evolución, desde el crecimiento hasta el desa-rrollo, aportando una herramienta de acción que materializa las concepciones, hasta enton-ces, meramente teóricas: la Agenda Local 21. Nace así un modelo de aplicación local para un efecto global cuyo bastón de mando se concede a las corporaciones locales, si bien involucra a las entidades municipales en su ejecución (San-chez, 1991).

La evaluación del impacto ambiental, en el diseño de obras y actividades de interés público o privado, es una herramienta técnica que se ha incorporado formalmente al complejo proceso de la planeación del desarrollo. Conocer a qué tipo de desarrollo se refiere y cuáles son los objetivos y estrategias y, en general, la visión conceptual de éste desarrollo, son materia de debate aún. Los indicadores sociales muestran un rostro heterogéneo en donde el reflejo de un mundo rural empobrecido, contrasta fuer-temente con metrópolis relativamente ricas. En todo caso, se ha fortalecido una amplia capa de población media, empeñada en consolidar una posición socioeconómica duramente alcanzada y que recientemente se ha visto amenazada por las crisis económicas recurrentes que se viven. Hoy se confronta la amenaza ambiental más crítica de la historia: deterioro del suelo, del agua y de los recursos marinos, esenciales para la producción alimentaria en ascenso. Contami-nación atmosférica con efectos directos sobre la salud, pérdida de biodiversidad y su modesta, pero no menos importante contribución a los daños a la capa de ozono y al cambio climático global. Simultáneamente, se encaran graves

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problemas humanos como la pobreza y el cre-cimiento demográfico incontrolado (Carrizosa, 1992). La visión moderna del desarrollo no sólo busca elevar los niveles de bienestar de las socie-dades humanas de hoy, sino que se preocupa por la posibilidad de heredar a las generaciones futuras un planeta con aceptables niveles de salud ambiental y económica. De aquí, que el análisis del comportamiento humano, obligue a modificar actitudes y redefinir las tenden-cias que apuntan hacia un suicidio ecológico; la sobrepoblación, que incidirá sobre mayores cantidades de alimentos y mejores espacios; y al crecimiento económico que aplicará una dramática presión sobre los recursos naturales. Sobre este principio, surge el concepto de desa-rrollo sustentable cuya definición establece que es un desarrollo que satisface las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las futuras para satisfacer las propias.

2. desarrolloteMátIco

El concepto de desarrollo sustentable en su sen-tido más general, ha sido aceptado y apoyado ampliamente. Sin embargo, ha resultado más difícil el traducir este concepto en objetivos, programas y políticas prácticas alrededor de los cuales puedan - 2 - unirse las naciones, debido a que éstas enfrentan circunstancias muy varia-bles. El marco conceptual y teórico del desarro-llo sustentable presenta varias aproximaciones en función del enfoque disciplinario que la aborda. De este modo, para algunos lo impor-tante es el uso de los recursos naturales reno-vables, de tal suerte que no los agote o degrade y devenga una reducción real de su utilidad renovable para las generaciones futuras, man-teniendo constante los inventarios de recursos naturales. El desarrollo no significa necesaria-mente crecimiento económico, el tipo de activi-dad económica puede cambiar sin incrementar la cantidad de bienes y servicios. Se dice que el crecimiento económico no sólo es compatible con el desarrollo sustentable, sino que es nece-sario para mitigar la pobreza, generar los recur-sos para el desarrollo y prevenir la degradación ambiental. La cuestión es la calidad del creci-miento y cómo se distribuyen sus beneficios

no sólo la mera expansión Con frecuencia, el desarrollo sustentable se define también como el desarrollo que mejora la atención de la salud, la educación y el bienestar social. Actualmente se admite que el desarrollo humano es decisivo para el desarrollo económico y por la rápida estabilización de la población. Algunos autores han extendido aún más la teoría del desarrollo sustentable al incluir una rápida transforma-ción de la base tecnológica de la civilización industrial; para la cual señalan que es necesa-rio que la nueva tecnología sea más limpia, de mayor rendimiento y ahorre recursos naturales a fin de poder reducir la contaminación, ayudar a estabilizar el clima y ajustar el crecimiento de la población y la actividad económica. Un com-ponente importante implícito en todas las defi-niciones de desarrollo sustentable se relaciona con la equidad: la equidad para las generacio-nes por venir, cuyos intereses no están repre-sentados en los análisis económicos estándares ni en las fuerzas que desestiman el futuro, y la equidad para la gente que vive actualmente, que no tiene un acceso igual a los recursos naturales o a los bienes sociales y económicos (Toledo, 1997).

Existe, en efecto, cierto conflicto entre ambos tipos de equidad, mientras que por una parte se apunta que los problemas ambientales en los países en desarrollo no pueden resolverse sin mitigar la pobreza y demandar una redistribu-ción de la riqueza o de los ingresos, tanto den-tro de los países como entre las naciones ricas y pobres. Por otro lado, se enfatiza la equidad intergeneracional, la participación en el bienes-tar entre la gente de hoy y la del futuro y se con-centra en la necesidad de reducir el consumo actual para proveer inversiones que formen recursos tales como conocimiento y tecnología para el futuro. La Unión Mundial de Conserva-ción definió el desarrollo sustentable en térmi-nos de mejorar la calidad de la vida humana sin exceder la capacidad de carga de los ecosiste-mas que lo sustentan. Esto supone que el desa-rrollo sustentable es un proceso que requiere de progresos simultáneos en diversas dimensiones económica, humana, ambiental y tecnológica. El uso del término “desarrollo”, más que cre-cimiento económico, implica aceptar las limita-

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ciones del uso de medidas como PIB o bienestar de una nación. Desarrollo comprende intereses mayores de calidad de vida, consecución edu-cacional, estado nutricional, acceso a libertades y bienestar espiritual. El énfasis en la susten-tabilidad sugiere que es necesario un esfuerzo político orientado para hacer que estos alcances de desarrollo terminen bien en el futuro. Puesto que desarrollo es un término de valor, implica entonces, cambios que son deseables, no obs-tante, aún no hay consenso en su significado. El desarrollo sustentable precisa de una serie de condiciones para que tenga lugar, en principio, el inventario de capital natural no debe dismi-nuir en el tiempo. En este contexto, el inventa-rio de capital natural incluye todos los activos de recursos naturales y ambientales, desde el petróleo en el subsuelo, la calidad del suelo y agua subterránea, la pesca en los océanos y la capacidad del globo para reciclar y absorber carbono.

2.1. Crecimiento económicoLas teorías económicas deberían ser valoradas dentro del contexto de su más amplia estruc-tura (paradigma). Hay una compleja interac-ción que toma lugar entre la evolución de la teo-ría científica (natural, física y social) y el orden social. La forma en que la investigación cientí-fica responde las cuestiones del mundo natu-ral y humano busca explicar en qué momento serán influidas por los factores sociales, cultu-rales y políticos. De aquí que las actitudes hacia la naturaleza y la preservación/conservación cambiarán conforme ésta y la humanidad evo-lucione. El Paradigma Marxista.- Karl Marx (1818-1883), adoptó la teoría del valor del tra-bajo de los economistas clásicos (los trabajado-res eran la única fuente de producto económico neto) y fue igualmente pesimista sobre el futuro estándar de nivel de vida para la mayoría de la gente (la clase trabajadora) en la sociedad capi-talista. De acuerdo a Marx, los economistas clá-sicos han fallado en la organización económica capitalista, en su contexto histórico. Procuró formular un modelo de producción de comodi-dad generalizado que caracterizara la produc-ción de comodidad como una relación social. La historia se interpretaría como un fenómeno

dialéctico, un proceso de conflicto de fuerzas materiales y económicas del que surge una sín-tesis, una resolución del conflicto. El paradigma neoclásico y humanístico.- Al inicio de 1870 los economistas neoclásicos pensaron desarrollar el análisis dentro de la corriente economista prin-cipal. La teoría del valor del trabajo fue aban-donada y un precio de comodidad fue visto, no como una medida del costo de trabajo sino de su escasez. La concentración en el valor de la esca-sez permitió analizar simultáneamente ambos lados del mercado. Los analistas compararon la cantidad de comodidad disponible (suministro) con la cantidad requerida (demanda). La inte-racción de la oferta y la demanda determinó el equilibrio del precio de mercado para la como-didad. La actividad económica que se observó en el mundo real fue vista como resultado de la interacción entre la actividad productiva (determinada por el progreso tecnológico) y las preferencias de los compradores individuales contraída por el rango factible de selección e ingreso (Coria, 2008).

El teorema básico de la economía del bienestar busca legitimar la conducta racional como un bien socialmente deseable y también justificar alguna intervención del gobierno para pro-veer de condiciones bajo las que los individuos seleccionen.

Se alega que en una economía con derechos de propiedad transferibles bien definidos, los indi-viduos y las empresas tendrían cada vez más incentivos para usar los recursos naturales tan eficientemente como sea posible. De acuerdo a la aproximación de los derechos de propiedad, una creciente intervención del gobierno debe-ría resistirse porque la propiedad pública de muchos recursos naturales figura como la raíz de los conflictos de control de recursos: hay fallas de Gobierno. Se asume que la teoría del sector público debería basarse en el mismas suposiciones motivacionales (auto-interés) usa-das en el análisis de la conducta individual pri-vada. De aquí que el tomador de decisiones vea maximizar su propia utilidad, no la de alguna institución o Estado. Según algunos autores, existen tres visiones del mundo contenidas


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dentro del Informe Brundtland, (Droste, B. & P. Dogse. 1994) y que se relacionan con lo ante-riormente expresado, siendo la primera:

• la visión liberal que parte de la idea de que la economía es autónoma, independiente de lo político, de lo social y de lo cultu-ral y considera la pobreza como causa y efecto de la degradación ambiental sin discutir la dinámica social que provoca la pobreza y la exclusión; culpa a los países tercer mundistas por la crisis ecológica y no al modelo de vida de los países más ricos del planeta.

• La segunda, la visión culturalista es una crítica al discurso liberal del desarrollo sostenible; considera que la cultura es la instancia fundamental de la relación de la sociedad con la naturaleza y cuestiona a la cultura economicista y científica de occidente. Sostiene también que en la cul-tura se origina la crisis ambiental, princi-palmente porque se trata a la naturaleza como mercancía de enriquecimiento. Por último cree imposible la protección de la naturaleza desde el punto de vista económico pues no encuentra la forma de conciliar el crecimiento económico y la protección de la naturaleza dentro del desarrollo sostenible

• Una tercera posición, la visión eco socia-lista comparte algunas de las observacio-nes de los culturalistas; critica a los libera-les, y se diferencia de las anteriores por la mayor atención que presta a la economía política reformada y centralizada en la teorización de la "naturaleza del capital en su fase ecológica".

Para ellos, la visión liberal es la dominante de la ideología de donde nace la concepción del desarrollo sostenible, pues está orientada más al crecimiento económico que a la preserva-ción ambiental, aunque éste sea un instrumento usado como pantalla del desarrollo económico puro y simple. Por otro lado, José de Souza Silva concibe también tres visiones que se plasman en el concepto de desarrollo sostenible:

• la primera es la que llama visión mecá-nica del mundo, heredada de la época del industrialismo y transformada por la revolución informática.

• La segunda es una visión economicista del mundo, moldeada por los que están estableciendo un nuevo régimen de acu-mulación para el capital corporativo transnacional.

• La tercera es la visión holística de mundo, que emerge de la interacción entre los actores que denuncian la vulnerabilidad del planeta y proponen la práctica sis-témica de un desarrollo sostenible para todas las formas de vida en la Tierra.

Desde otra perspectiva existe también una visión indígena y campesina del desarrollo sos-tenible que afirma que:

• La cuestión central del desarrollo no está en el significado del crecimiento econó-mico, sino en el sentido de un desarrollo humano integral y armónico. Se entiende que la calidad de vida debería ser cada vez mejor a nivel local y global. Por lo tanto esta visión cree importante tomar en consideración las políticas alternativas de desarrollo locales y globales, para ver si es posible iniciar un desarrollo desde abajo hacia arriba, que abarque lo econó-mico, social y cultural, como una concep-ción más democrática y más justa.

El término sostenibilidad no es nuevo en la economía pero sí es nuevo desde el punto de vista de la producción material o sea, de la producción medida en términos no económi-cos sino en términos materiales… (Europa Publications, 1995).

2.2.LaEstrategiadelaconservaciónA pesar de esa aparente solución del problema ambiental, con estos modelos de producción sostenibles, no se hablaba de desarrollo sos-tenible. Se hablaba de producción sostenible y se aplicaba a recursos naturales. En el año

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ochenta, estos términos sufrieron una transfor-mación a raíz de un trabajo que hizo la Unión Internacional por la Conservación de la Natu-raleza, UICN, que fue la estrategia mundial de la conservación, que fue lanzada por la UICN en combinación con la UNESCO. Se transfor-maron en el sentido de que fueron más allá del concepto de producción sostenible hacia un concepto de desarrollo sostenible. Esta transfor-mación del concepto de producción sostenible indujo complicaciones muy grandes en todo lo que se ha venido llamando el desarrollo soste-nible a nivel político. Y con esa introducción en el medio político, pasamos de la visión de pro-ducción material de lo sostenible, de una visión conservacionista de lo sostenible a una visión puramente política de lo sostenible. Esta visión política de lo sostenible ha tenido tanto auge debido, sobre todo, a que empezó a ser difun-dida por la Comisión Brundtland apoyada por las Naciones Unidas y puesta como alternativa al desarrollo. Y en un momento en que el pro-ceso de desarrollo estaba siendo sometido a crí-ticas y dudas muy grandes, tanto que las teorías de desarrollo prácticamente habían desapare-cido del medio económico académico. El redu-cir el problema del desarrollo simplemente un sinónimo de crecimiento económico ha llevado a muchos países, no solamente a Colombia, a unas encrucijadas estructurales muy difíciles de sobrepasar.

2.3.SostenibilidadypermanenciaEn términos abstractos, ¿qué es la sosteni-bilidad, vista desde ese punto de vista muy amplio, no solamente económico sino de otras dimensiones?

Se podría definir como la propiedad inherente de un proceso que lo hace perpetuo en un sis-tema dado.

Esa condición de perpetuidad es sumamente difícil pero existe. El eco desarrollo La problemá-tica ambiental surge como síntoma de una crisis de civilización, cuestionando las bases mismas de la racionalidad económica, los valores de la modernidad y los fundamentos de las ciencias que fueron fraccionando el conocimiento sobre

el mundo. De esta manera se plantea la necesi-dad de dar bases de sustentabilidad ecológica y de equidad social al proceso de desarrollo. En la percepción de esta crisis ambiental se confi-guran las estrategias del eco desarrollo, postu-lando la necesidad de fundar nuevos modos de producción y estilos de vida en las condiciones y potencialidades ecológicas de cada región, así como en la diversidad étnica y la capacidad propia de las poblaciones para auto gestionar sus recursos naturales y sus procesos produc-tivos. El eco desarrollo aparece en un momento en que las teorías de la dependencia, del inter-cambio desigual y de la acumulación interna de capital, orientan la planificación del desarrollo. Al mismo tiempo surge un movimiento intelec-tual que abre las fronteras de las ciencias para construir un conocimiento holístico, capaz de comprender las interrelaciones entre los proce-sos naturales y sociales. De allí emerge un pen-samiento de la complejidad y la búsqueda de métodos interdisciplinarios para el estudio de una realidad compleja que no se deja aprehen-der por las visiones parcializadas de los para-digmas disciplinarios(Diaz, 1996).

Desde esta nueva percepción del conocimiento y del desarrollo como procesos complejos, se construye el concepto de ambiente. Primero se plantea como una nueva dimensión que debe atravesar a todos los sectores de la economía, de las ciencias y del sistema educativo, de los valo-res éticos y el comportamiento humano, pero el ambiente es más que la ecología. El ambiente aparece como un nuevo potencial de desarro-llo, basado en la articulación sinergética de la productividad ecológica del sistema de recur-sos naturales, de la productividad de sistemas tecnológicos apropiados, y de la productividad cultural que proviene de la movilización de los valores conservacionistas, de la creatividad social y de la diversidad cultural (Carrizosa, 1992).

Las estrategias del eco desarrollo promovie-ron nuevos estilos de desarrollo, fundados en las condiciones y tencialidades de los ecosiste-mas y en el manejo prudente de los recursos. El proceso económico es condicionado por las


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leyes de la termodinámica que rigen la degra-dación de energía en todo proceso productivo. La economía es concebida dentro de un sistema físico-biológico más amplio. De allí surgieron los nuevos paradigmas de la economía ecolo-gista que buscan integrar el proceso económico con la dinámica ecológica y poblacional. Las propuestas del eco desarrollo se fueron disol-viendo ante la dificultad de flexibilizar a las instituciones y a los instrumentos de la plani-ficación para internalizar esta visión transecto-rial del desarrollo. Sin embargo, el concepto de ambiente fue cobrando un sentido estratégico en el proceso político de supresión de las exter-nalidades del desarrollo (la explotación econó-mica de la naturaleza, la degradación ambien-tal, la desigual distribución social de los costos ecológicos y la marginación social), que persis-ten a pesar de los programas de ecologización de los procesos productivos y de capitalización de la naturaleza. La degradación ambiental es el síntoma de una crisis de civilización, mar-cada por el predominio de la tecnología sobre la naturaleza. La cuestión ambiental problema-tiza las bases mismas de la producción; apunta hacia la desconstrucción del paradigma econó-mico de la modernidad y a la construcción de una nueva racionalidad productiva, fundada en los límites de las leyes de la naturaleza, así como en los potenciales ecológicos y en la crea-tividad humana La sustentabilidad ha llevado a propugnar por un crecimiento sostenido, sin una justificación rigurosa acerca de la capaci-dad del sistema económico para internalizar las condiciones ecológicas y sociales de equidad, justicia y democracia en este proceso (Droste, B. & P. Dogse, 1994).

La sustentabilidad ecológica es condición de la sostenibilidad del proceso económico. Sin embargo, el discurso dominante afirma el pro-pósito de recuperar y mantener un crecimiento económico sostenible, sin explicitar la posible internalización de las condiciones de sustenta-bilidad ecológica mediante los mecanismos del mercado. Globalización versus racionalidad ambiental Las estrategias de apropiación de los recursos naturales en el marco de la globaliza-ción económica han transferido sus efectos de

poder al discurso de la sustentabilidad. Si en los años setenta la crisis ambiental llevó a procla-mar el freno al crecimiento antes de alcanzar el colapso ecológico, en los años noventa la glo-balización económica aparece como su nega-ción: hoy el discurso neoliberal afirma la des-aparición de la contradicción entre ambiente y crecimiento. Se propone así al mercado como el medio más certero para internalizar las condi-ciones ecológicas y los valores ambientales al proceso de crecimiento económico. En la pers-pectiva neoliberal, los problemas ecológicos no surgen como resultado de la acumulación de capital. Al contrario, suponen que al asignar derechos de propiedad y precios a los bienes comunes, las clarividentes (aunque ciegas) leyes del mercado se encargan de ajustar los desequi-librios ecológicos y las diferencias sociales. El discurso de la sustentabilidad busca reconciliar a los contrarios de la dialéctica del desarrollo: el medio ambiente y el crecimiento económico. En este propósito, no sólo se da una vuelta de tuerca a la racionalidad económica, sino un tor-cimiento de la razón (Toledo, 1997). El móvil no es internalizar las condiciones ecológicas de la producción, sino proclamar el crecimiento económico como un proceso sostenible, sus-tentado en los mecanismos del libre mercado como medio eficaz para asegurar el equilibrio ecológico y la igualdad social. La tecnología se encargaría así de revertir los efectos de la degradación ambiental generados por los pro-cesos de producción, distribución y consumo de mercancías Con la globalización económica se transforma el ambiente y con ello emergen luchas sociales por la propiedad y control de los recursos naturales (OECD, 2002).

La capitalización de la naturaleza está gene-rando diversas manifestaciones de resistencia cultural al discurso del crecimiento sostenible y a las políticas de la globalización, dentro de estrategias de las comunidades para auto gestio-nar su patrimonio histórico de recursos natura-les y culturales. Este movimiento de resistencia se articula a la construcción de una racionalidad ambiental, es decir, de un paradigma alterna-tivo de sustentabilidad, en el cual los recursos ambientales aparecen como potenciales capaces

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de reconstruir el proceso económico dentro de una nueva racionalidad productiva, planteando un proyecto social fundado en las autonomías culturales, en la democracia y en la productivi-dad de la naturaleza (Sánchez, P. 1991).

3. conclusIones

Pensar en un modelo de desarrollo, cualquiera que él sea sin que se de una verdadera concien-cia colectiva, termina siendo como arar en el desierto, razón por la cual se requiere de con-solidad los proceso de concientización ciuda-dana a nivel sectorial donde se logren conciliar intereses, pero por encima de esto mejorar lo factores de preservación y conservación de los recursos naturales, para garantizar un verda-dera producción sostenible y sustentable.

El desarrollo centrado en los paradigmas del crecimiento no es sustentable y por lo tanto es necesario tomar en consideración la relación del crecimiento con equidad, de tal forma que se preserven los recursos naturales para las futuras generaciones mediante la generación de las condiciones de beneficio de todos den-tro del ciclo de crecimiento. El impacto de las crisis financieras en la pobreza, la desigualdad y el desarrollo sustentable ha aumentado en la misma proporción en que las crisis se han profundizado y se han hecho más frecuentes. Para el movimiento altermundista el modelo de desarrollo económico neoliberal es inviable porque ha agotado sus alcances, los proceso de globalización se encuentra en crisis de legitimi-dad y credibilidad porque ha profundizado la depresión económica mundial y urge a cam-biar el rumbo económico. Hasta ahora, la teoría del desarrollo sostenible ha fracasado porque

entre algunos de sus resultados está dejando a más de una tercera parte de la humanidad con algún tipo de hambre y sin condiciones sanita-rias, una deforestación creciente que aniquila a las selvas del amazonas y de África considera-das los pulmones del mundo, los gases crecen geométricamente causando daños irreparables a la capa de ozono y comprometiendo la salud de millones de habitantes, el agrandamiento de los hoyos negros en al Ártico, la lluvia ácida crece, los climas cambian... son algunas de las causas que traerán serias consecuencias para la supervivencia de las generaciones futuras.

Los “bienes públicos globales” aseguran las capacidades para el desarrollo sustentable pero cuyos costos son evadidos por los pue-blos más avanzados. La ecología política ana-liza las sociedades en pequeña escala, la divi-sión internacional del trabajo y contribuye al debate del desarrollo presentando conceptos tales como desarrollo sustentable y ambiente global. El capital humano y el social como fac-tores determinantes del desarrollo sostenido tienen impactos en la equidad y la democracia. Los regímenes de política social con el fin de identificar los medios del desarrollo sustentable para construir la capacidad de las instituciones públicas, privadas, y cívicas permitirá respon-der y dar cuentas por referirse a las necesidades sociales. La creación de espacios para la toma de decisiones mediante mecanismos de gober-nabilidad que democráticamente informen del bienestar, de los principios de derechos huma-nos, del desarrollo sustentable y del desarrollo social es un rol importante de la sociedad civil. Por lo tanto, el intercambio de la información es un componente para el desarrollo sustentable que mejora la calidad de vida y les da mayor control a las personas.


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referencIas

Carrizosa, J. 1992. “La viabilidad del desarrollo sustentable en Colombia. Una contrapropuesta”. En: Tercer Mundo Gulh, E. (Eds).

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Droste, B. & P. Dogse. 1994. “Desarrollo sostenible en el papel de la inversión”. En: TM (Eds). Desarrollo económico sostenible avances sobre el informe Brundtland. Ediciones Uniandes. Colombia.

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OECD. 2002. Working Together Towards Sustaintable Development: The OECD Experience. OECD (Eds).

Osorio, N. 2002. La crisis mundial del café: una amenaza al desarrollo sostenible. Organización Mundial del Café.

Rodríguez, M. 1994. “El desarrollo sostenible ¿Utopía o realidad para Colombia?”. En: La política ambiental de fin de siglo, una agenda para Colombia. CEREC (Eds). Colombia.

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Coria, L.G.: 2008. La gestión local del desarrollo, < riqueza, la de producción práctico. Edición electrónica gratuita. Texto completo: ww.eumed.net/libros/2008a/344/

Toledo, V.M. 1997. “Sustainable development at the village community level: a Third World Perspective”. En: F. Smith (Ed). Environmental Sustainability.

Documento: Conferencia de las Naciones Unidas sobre Medio Ambiente y Desarrollo, 1992, Río de Janeiro.

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glosarIo

Medio ambiente: Entorno y circunstancias en las que un organismo, individuo u organi-zación existe y con el cual interactúa. Esto incluye el aire, el agua, el suelo, la flora, la fauna, lo humano, lo socioeconómico, lo cultural, lo político, etc.

Desarrollo sustentable: Es el proceso de mejo-ramiento sostenido y equitativo de la cali-dad de vida de las personas, fundado en medidas apropiadas de conservación y protección del medio ambiente, de manera de no comprometer las expectativas de las generaciones futuras.

Ecologismo, ambientalismo y conservaciona-lismo: Movimientos y reacciones sociales que surgen ante la degradación de medio-

ambiental que hacen referencia a un cam-bio radical del modelo de sociedad (ecolo-gismo), a la consecución de una mejora del medio ambiente para los seres humanos (ambientalismo) y a la conservación de los espacios naturales por su valor intrínseco.

Capital económico: Los recursos físicos y finan-cieros, así como los activos inmateriales, que permiten acumular y producir valor econó-mico a un individuo, a una empresa o a la sociedad en su conjunto.

Agenda 21: Conjunto integrado de programas de acción para promover el desarrollo soste-nible en el siglo XXI. Adoptada en 1992 por 178 países en la Conferencia de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y el Desa-rrollo celebrada en Río de Janeiro

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1. IntroduccIón

Ante la aparición de nuevos progra-mas de diseño gráfico e industrial y la cantidad de estudiantes inscritos, en

los últimos años en este programa, hay que hacerse muchas preguntas que determinan el contexto de la educación en la formación de los futuros diseñadores y la primera pregunta general es: ¿existen o están las condiciones? frente a los desafíos educativos cada vez más

complejos para soportar la demanda por este programa.

Las “competencias como principios de organi-zación de la formación” presentan un interés evidente por integrar los datos importantes de la evaluación en relación con la enseñanza y el aprendizaje de estos programas, que podremos analizar para definir o tratar de esclarecer un

de la pedagogía en el diseño. en busca de la pRepaRación de los jóvenes diseñadoRes paRa el siglo xxi

Alejandro Sánchez Guerrero*

Resumen

Este articulo muestra algunas de las características que debería poseer aquel docente que esta inmerso en el sistema educativo que forma los futuros diseñadores, así como las características de la metodología incluidas en el proceso de formación y su relación con el contexto donde se desarrolla el plan educativo, por ultimo pero no menos importante hace referencia a las condiciones ideales del contexto social y su implicación en el aspecto formativo, todo esto para conducirnos a la reflexión sobre el tipo de diseñador que deseamos formar para el siglo XXI

AbstRAct

This article shows some of the features that should have one teacher who is immersed in the education system so that future designs as well as the characteristics of the methodology included in the training process and its relation to the context where the educational plan, last but not least, refers to the ideals of social context and their involvement in the formative aspect, all this to lead to reflection on the type of designer who want to train for the XXI Century

* DiseñadorIndustrial,DocenteUniversidadAutónomadeColombia,[email protected]

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De la pedagogía en el diseño. en busca de la preparación de los jóvenes diseñadores para el siglo XXI

primer estado de las características del sistema pedagógico que nos atañe.

Aquí expondré algunos de los puntos más rele-vantes frente a la pedagogía y sus problemas, sin entrar en miramientos o juzgamientos par-ticulares de lo “está mal” dentro del sistema, ya que esa es una práctica habitual, es algo que este artículo no tratará, ya que el principio de cognición debe comenzar con un proceso de autoevaluación son los comités de programa quienes deben hacer su propia reflexión crítica y puedan buscar las bases de una “buena edu-cación en el área”.

2. delosdocentes

Frente a la explosión de conocimientos y tec-nologías, se podría justificar el pensar que las personas más competentes, como docentes se caracterizarían por una capacidad de adaptarse continuamente al dominio de nuevos conoci-mientos, por la capacidad de utilizar las tec-nologías de información, por la creatividad, la aptitud y actitud para la solución de problemas y la habilidad para relacionarse con sus compa-ñeros de trabajo, pero esto no es suficiente para decir que un docente que posea estas caracte-rísticas es idóneo para la labor docente en esta área disciplinar (Ouellet, A. 1998).

Llegar al nivel de idoneidad requiere de un aná-lisis más profundo, casi desde los orígenes mis-mos de la formación de los mismos docentes. Y es que la mayoría de ellos no se formaron con la premisa o el derrotero de llegar a ser docentes, en mi experiencia particular me he encontrado que esta es una de las tantas actividades que puede ejercer un diseñador, pero no basta con tomar un curso de pedagogía para encontrar las llaves que le permitirán formar diseñadores.

Buscando desde las bases de las capacidades adquiridas en el colegio los seres humanos más capacitados, serían aquellos con las suficientes capacidades para ser autodidactas con una for-mación en valores sobre la declaración de los derechos de la tolerancia, de los valores de la

democracia, de la justicia social y de la respon-sabilidad necesaria del ciudadano.

En la preparación o formación impartida por la “escuela o colegio” o “sistema educativo pri-mario se debería haber hecho énfasis sobre las actitudes más específicas necesarias para los roles sociales del ciudadano (como el llegar a ser “docente”) y en aquellos que se orienten al trabajo por la producción económica (como el llegar a ser diseñador industrial), o una orien-tación en las comunicaciones (como es bien sabido, básica y necesaria para un diseñador gráfico).

La preparación adecuada para el trabajo del docente en el área del diseño debe estar acom-pañada de una formación en los sistemas peda-gógicos bajo los cuales se educan o los futuros diseñadores y con una formación en los sis-temas productivos, tecnológicos y comuni-cativos en los cuales ese futuro diseñador se desempeñará.

El docente requiere interiorizar muchas acti-tudes que le permiten trabajar bien con esta organización del trabajo llamada “educación superior”: la iniciativa, el sentido de la res-ponsabilidad, la cooperación, la capacidad de comunicación, la innovación, son actitudes que se pueden desarrollar desde una formación temprana y se pueden reafirmar y estructurar en cursos de formación pedagógica.

Las capacidades requeridas para un docente en el área de diseño y sólo hablando en térmi-nos pedagógicos, están íntimamente ligados a aquellas posibilidades de que sus capacida-des sean trasmisibles, de hecho o de facto, por medios explícitos o por ejemplos de manera implícita, (como el sentido de identidad a veces existente entre la forma de vida del docente y el estudiante, que lo ve como un referente digno a seguir).

La mayoría de estas capacidades que debe poseer el docente son de carácter metodoló-gico, comunicacionales y tutoriales, ya que está involucrado en la transmisión de conocimiento

Alejandro Sánchez Guerrero

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y en la experticia productiva y/o comunicativa (Tardif, J.G., 1992). He aquí algunas de estas capacidades:

• La capacidad de guiar en la identificación de un problema, de definirlo, de anali-zarlo, de proponer una solución y de esta-blecer la validez de esta solución.

• La capacidad de guiar en la búsqueda de referentes, de explorar, de validar y utili-zar diversas fuentes de información nece-sarias para un trabajo.

• La capacidad de tutorar la formulación de objetivos y prioridades

• La capacidad de guiar en darse un ambiente favorable, disciplinado, de imponerse hábitos de trabajo personal, de respetar el plan de trabajo establecido

• La capacidad de pensar de manera clara y organizada diferenciando el hecho de la opinión, el concepto del hecho, la prueba de la afirmación, la hipótesis del hecho verificado, la causa de la condición, la condición necesaria de la condición sufi-ciente, la causa del fin o del efecto.

• La capacidad de guiar sobre el razonar de forma válida por inducción o por deduc-ción, de identificar en sí mismo o en el otro, los errores de razonamiento y de modificar sus posiciones, si la evidencia lo justifica.

• La capacidad de guiar en el análisis de sus propios procesos de reflexión y de inven-ción y de identificar las condiciones que les aseguren el éxito.

Como ya vimos enseñar en diseño tiene varios requerimientos o requiere de varios tipos de actitudes y aptitudes, elementales algunas y otras complejas pero que si no se cumplen en algún grado, pueden hacer que el sistema de enseñanza fracase, si bien es cierto que estas aptitudes y actitudes dependen del profesor a cargo del proceso de enseñanza, la metodolo-gía de acercamiento a el aprendizaje en diseño debe tener sus bases fundamentadas en la ins-

titución, en el contexto y además deberá estar caracterizado por un compromiso enmarcado en un plan del proyecto educativo personal del docente.

Las instituciones poseen en su mayoría un PEI o proyecto educativo institucional y un pro-yecto educativo del programa, pero esto no es suficiente para orientar al docente a cargo de alguna asignatura, si el docente no posee un interés particular en esa asignatura y desarrolla un programa, un plan educativo personal, que lo identifique y le genere un grado de satisfac-ción personal en lo profesional, es difícil que la actitud del compromiso se manifieste, con las debidas consecuencias que bien conocemos como fallas del sistema educativo.

3. delaMetodología

El programa de diseño industrial requiere de un sistema pedagógico donde la metodología tenga sus bases en la resolución de problemas, algunos estudiosos del tema lo abrevian en la sigla ARP. Resolver problemas reales o no, dentro de un contexto determinado, le permite al estudiante abordar una problemática desde diferentes ópticas y cada una de ellas con una serie de variables que él debe tener en cuenta o descartar de acuerdo a los objetivos plantea-dos por el problema a resolver, si los problemas se contextualizan con una situación geográfica, social, técnica o formal, entre otras, le permitirá al estudiante delimitar el área de trabajo con mayor precisión y así poder aclarar los gra-dos de complejidad del proyecto en los que se encuentra inmerso su problema. Esta metodo-logía le va dando al futuro diseñador variables cada vez más definidas que puede ir caracteri-zando en orden de importancia y su prioridad operativa, para la resolución del problema en cuestión.

Este sistema de trabajo apoyado en la realiza-ción de proyectos, esta enmarcado dentro de las metodologías de autoformación y le permite al estudiante ir construyendo conocimiento sobre su propio conocimiento, lo que conocemos con la formación metacognitiva (Allal, 1993).

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Pero este sistema pedagógico de aprendizaje por resolución de problemas debe contar un sistema de soporte en lo referente a infraestruc-tura lo suficientemente al día en los ordenes de software, comunicaciones y talleres de maqui-nas herramientas, entre otros, porque el análisis sin la práctica no permiten al estudiante hacer los enlaces necesarios para la apropiación del conocimiento por analogías y experiencia, ade-más, esta metodología es como ya lo he venido mencionando es un sistema en si mismo y esto implica que al analizar un problema, este sea visto como un todo holísticamente en sus pro-ceso de interrelación con las asignaturas que el estudiantes esta cursando en ese momento, más los parámetros de aquellas que ya curso y que en su saber el estudiante deberá tener en cuenta para dar razón de la importancia y el grado de interacción o determinante que no puede dejar de estudiar para dar solución al problema en mención.

Otro punto a tener en cuenta de esta metodolo-gía es el grado de información, la cantidad de la misma, así como una valoración de la impor-tancia y actualidad de la misma que debe tener en cuenta el estudiante y el profesor ya que ambos generan una base o plataforma teórica referencial, de donde parten inicialmente en la busca de las posibles soluciones al problema, sobre esto, muchos autores ha escrito, bajo dife-rentes nombres como “la lluvia de ideas”, “el método de los siete sombreros” y con diferentes excusas, todas de gran importancia y algunas propuestas muy acertadas, pero sin el carác-ter holístico y sus niveles de interacción que no se pueden colocar simplemente como una lista de comprobación, ya que esta metodología genera sus propias listas de variables a traba-jar de acuerdo al tipo de problema y la relación entre sus elementos, pero algo un mas impor-tante, es el estudiante el constructor de estas listas, (por ejemplo: listados de determinantes y requerimientos) así como también el creador de un plan operativo de cómo abordar su propio planteamiento y dos reflexiones muy importan-tes para la argumentación de sus soluciones y es que este sistema de abordar un proyecto le va dando al estudiante las respuestas por sim-ple deducción.

En otras palabras esta metodología aborda pri-mero el ¿Qué?, objeto de estudio que genera el problema, segundo el ¿Cómo?, métodos de tra-bajo o cómo se ha abordado normalmente un problema y sus procesos para dar solución al mejoramiento u optimización del ¿que?, tercero el ¿Para que hace lo que hace?, que resulta del análisis de la información y el planteamiento hipotético de solución donde lo que se obtiene son los objetivos y las metas además de los parámetros mismos bajo los cuales será eva-luado en sus conclusiones y cuarto, ¿Porque lo hace?, que no es más que justificar la importan-cia de abordar el problema desde ese punto de vista particular, (el del estudiante en cuestión) y a la vez esta demostrando su idoneidad en el tema porque todas las decisiones son construi-das por el, así como su propuesta se solución al problema donde el docente sólo ha sido un tutor en todo el proceso.

4. delosocIal

La formación en diseño industrial requiere de sistema social que soporte los parámetros peda-gógicos anteriormente mencionados, sobre todo desde la comunicación. Este sistema social debe tener en cuenta las competencias asociadas a la socialización, aquí mencionamos algunas:

• La aplicación, en la vida cotidiana, de las reglas de la vida en sociedad, la rela-ción intercultural y el respeto por las diferencias.

• El desarrollo de un sentido estético y moral.

• La aplicación de las reglas relacionadas con el cuidado de la salud.

• El respeto por el medio ambiente.

• La apertura hacia la comprensión del contexto y los acontecimientos inter- nacionales.

• La comprensión y buen uso de los medios de comunicación.

• Respetar el ambiente humano y biofísico.

Alejandro Sánchez Guerrero

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• Conocer el lenguaje público. Resolver pacíficamente los conflictos. Cooperar con sus pares.

• Comprender las reglas de vida en comu-nidad. Poseer sentido cívico. Abrirse al pluralismo cultural.

• Desarrollar el espíritu crítico. Aprender a comunicar y a transmitir los mensajes.

• Desarrollar la voluntad de tener éxito en los estudios.

• Adquirir la capacidad de establecer los vínculos entre los aprendizajes escolares y el mundo del trabajo.

• Profundizar el conocimiento de sí mismo, de los otros y de su ambiente con el pro-pósito de construir su identidad personal y social y de despertar a la dimensión espiritual de la existencia

• Afirmar su personalidad y sus experien-cias de vida siempre dentro del respeto por los otros.

• Explorar su mundo interior ejerciendo sus capacidades de maravillarse, de reflexión y de empatía.

• Reconocer sus campos de interés, sus aptitudes, sus fortalezas y debilidades, su modo de funcionamiento, sus habilidades profesionales.

• Responder a las necesidades corporales y socio-afectivas de manera razonable y satisfactoria.

• Adoptar los comportamientos preventi-vos y que aseguren la manera de favore-cer su crecimiento para vivir en armonía con los otros.

• Prever las consecuencias de sus actos sobre sí mismo, su familia y su comunidad.

• Relacionarse con los otros, utilizando los medios apropiados a las situaciones y a los contextos.

• Saber escuchar, comprender y responder adecuadamente a los otros.

• Recibir y comprender las ideas comunica-das según las diferentes maneras.

• Utilizar correctamente el lenguaje de enseñanza en las situaciones de la vida corriente.

Como podemos apreciar este tipo de competen-cias mencionadas anteriormente son complica-das de cumplirse, pero si empezamos a cons-truirlas ahora, tal vez exista un posibilidad de hacer de este proceso de enseñanza aprendizaje algo mas integral, y ecuánime con los necesidad de nuestra sociedad

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referencIas

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