REVISTA UNIMAR No. 52

R e v i s t a No. 52UNIMAR

“Los contenidos de los artículos son responsabilidad exclusiva de sus autores, y no comprometen en nada a la

Universidad Mariana ni al Centro de Investigaciones y Publicaciones”.

La Revista UNIMAR es una publicación La Revista UNIMAR es una publicación La Revista UNIMAR trimestral

Edición200 ejemplares

PortadaCamilo Benavides Eraso

Traducción al InglésAna C. Chaves López

Aval de la traducción al InglésDepartamento de Idiomas

Diseño y diagramaciónD.G. Nelly Carmenza Burbano Sánchez

CorrespondenciaUniversidad MarianaCentro de Investigaciones y Publicaciones CIPCalle 18 No. 34 - 104Tel: 7314923 Ext. 185E-mail: [email protected]

ImpresiónPublicaciones UNIMAR

Cuarto Trimestre de 2009

Edición a cargo de la Facultad de Ingeniería

DirectorMagíster Roberto García Castaño

Auxiliar de PublicacionesMag. Ana Chávez López

Comité Editorial ExternoDr. Giovanni Orozco ArveláezPolitécnico Jaime Isaza Cadavid, Medellín.

Dr. Jhoniers Guerrero ErazoUniversidad Tecnológica de Pereira

Dr. Roberto Ramírez BravoUniversidad de Nariño, Pasto

Dr. Miguel PossoPontificia Universidad Católica del Ecuador, Ibarra, (E)

Dr. Diego Villada OsorioUniversidad de Caldas Manizales

Dr. William Ospina GarcésUniversidad Tecnológica de Pereira

Comité Editorial InternoMagíster Luís Alfredo GuerreroVice-rector Académico.

Magíster Oscar Valverde RiascosDecano Facultad de Ciencias Humanas y Sociales

Magíster Rafael Caicedo DíazFacultad de Formación Avanzada

Especialista Antonio Menza VallejoVice-rector Administrativo y Financiero

Hermana Marianita Marroquín YeroviCoordinadora de Investigación Profesoral

Comité de Redacción

C.S Ricardo Erazo Director del Programa de Comunicación Social y Periodismo

Magíster Héctor Rosero FlórezDocente Comunicación social

Mag. Ana Chávez LópezDepartamento de Lenguas Modernas

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EN EJECUCIÓN DEL PLAN DE ACCIÓN EN BIODIVERSIDAD NARIÑO 2006:2030, Páramos, áreas protegidas, especies promisorias y mercados alternativosCORPONARIÑO

CONSTRUCCIÓN DE UN Tubo de Venturi semiautomático

DETERMINACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA DEL RÍO PASTO Mediante la utilización de bioindicadores

“EVENT MANAGER”Manejador Informático de Procesos AdministrativosEn eventos académicos y de formación profesional

LA PLANIFICACIÓN DEL RÍO PASTO a partir de una modelación hidrodinámica

DISEÑO DIGITAL MODERNO

BIODEGRADABILIDAD DE FLUJOS DE ALIMENTACIÓN En humedales artificiales piloto para el tratamiento de lixiviados del relleno sanitario “ANTANAS”

INGENIERÍA DE SISTEMAS: Retrospectiva y desafios

PROTOTIPO DE UN SISTEMA DE MONITOREO INALÁMBRICO en la cuenca del río Pasto para el caso de inundaciones

PROTOTIPO SEMIAUTOMÁTICO COMPUTARIZADOde selección de café en estado seco

R e v

i s t a

No. 5

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UNIMAR

EDITORIAL5

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Por José Javier Villalba Romero1

La investigación, en la Facultad de Ingeniería de la Universidad Mariana, es un proceso con-tinuo que se soporta en los lineamientos institucionales y se articula con el Plan Estratégico

de Desarrollo 2007 -2012, en el marco del programa de Investigación de Alta Calidad, uno decuyos resultados ha sido el escalafonamiento en Colciencias de los Grupos de Investigación GIS-MAR y GIA, correspondientes a los Programas de Ingeniería de Sistemas e Ingeniería Ambiental,respectivamente.

La pertinencia académica y social de las investigaciones profesorales, así como la consultoría y elfortalecimiento del espíritu investigativo, han sido los proyectos institucionales que la Facultad haimpulsado en coherencia con el Plan de Desarrollo, los cuales dejan como resultado la soluciónde problemas concretos de la región y del país, y que además se publican en esta edición comoevidencia del quehacer de los investigadores de la universidad.

La edición número 52 de la Revista Unimar, con el título “Ingeniería y Sociedad”, refleja retosimportantes y compromisos serios sumidos por nuestros investigadores con el entorno, hecho quelos ha hecho merecedores de reconocimientos por su calidad investigativa.

En esta edición se abordan los temas como la biodegradabilidad de flujos de alimentación enhumedales artificiales, en donde se hace referencia al análisis de la biodegradabilidad utilizadacomo herramienta de interpretación de resultados en la evaluación de la remoción de cargascontaminantes, en términos de DBO5 y DQO, de lixiviados, mediante humedales artificialespiloto como tratamiento terciario del relleno sanitario Antanas. La investigación fue desarrolladapor la Universidad Mariana y EMAS S.A. E.S.P (entidad cofinanciadora), empresa delegada parala recolección y la disposición final de los residuos sólidos en el relleno sanitario “Antanas”,y que evidencia la solución a estos problemas reales del país.

Otro de los trabajos que se presenta es “EVENT MANAGER”, Manejador Informático de ProcesosAdministrativos en Eventos Académicos y de Formación Profesional, en donde se construye unaplicativo que brinda herramientas suficientes para planear, desarrollar y evaluar cada uno delos eventos desarrollados. Además, ofrecer a los asistentes, conferencistas y ponentes manipulary gestionar la información necesaria de los eventos en los que participen.

El proyecto “Construcción de un Tubo de Venturi semiautomático” utiliza la automatización deprocesos como una alternativa para el desarrollo de prácticas de mecánica de fluidos utilizandoTubo de Venturi; el dispositivo está dotado de sensores electrónicos, tarjeta de adquisición,un acondicionamiento mecánico, y un software de procesamiento de datos que almacena losregistros de manera persistente en una base de datos.

Sea esta la oportunidad para agradecer al Centro de Investigaciones y Publicaciones, a los directo-res de Programa, a los coordinadores de investigación, investigadores y coinvestigadores, quieneshicieron posible la producción de este número de la Revista UNIMAR. Igualmente gracias a Ca-milo Benavides, estudiante del programa de Ingeniería de Sistemas, por el diseño de la carátula,y a todas y cada una de las personas que aportaron con sus ideas.

1 Decano de la Facultad de Ingeniería, Universidad Mariana Ed

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Fecha de recepción: 8 de octubre de 2009Fecha de aprobación: 30 de octubre de 2009

RESUMEN

En ejecución del Plan de Acción en Biodiversidad delDepartamento de Nariño 2006:2030, CORPONARI-ÑO ha puesto especial énfasis, durante el periodo2007-2009, en los ecosistemas de páramo, en el dise-ño e inicio de implementación del Sistema de ÁreasProtegidas y en la identificación de especies medici-nales promisorias.

PALABRAS CLAVE

biodiversidad, ecosistemas, páramos.

ABSTRACT

In execution of the Action Plan In Biodiversity in Nariño Department 2006:2030, Corponariño has put special emphasis, during the period 2007-2009, in the moorlands ecosystems, in the design and beginning of implementation of the Protected Areas System and in the identification of medicinal promissory species.

KEY WORDS

biodiversity, ecosystems, moorlands.

Según el Ministerio del Medio Ambiente (2001)1,en Colombia los páramos fueron definidos como

ecosistemas estratégicos de alta montaña por su im-portancia para el desarrollo económico y culturaldel país, pues por su gran capacidad de interceptar,almacenar y regular los flujos hídricos, contribuyenal abastecimiento de agua a los centros urbanos ya la producción agrícola e industrial del territoriocolombiano. Sin embargo, presentan serias amenazasde tipo antrópico que ponen en riesgo la estabili-dad de las condiciones físico-bióticas y por lo tantosu capacidad para mantener la oferta de bienes yservicios ambientales (Universidad de Nariño y Cor-ponariño 2006).

Entre las causas de este deterioro se encuen-tra: carencia de tierras aptas para la agricultura,ampliación de la frontera agrícola, demanda debienes y servicios ecosistémicos por encima de sucapacidad de resiliencia, ausencia de procesos par-ticipativos para la planificación y legislación apro-piada para los ecosistemas de páramo, distribucióninequitativa de la tierra y los ingresos, manejo

EN EJECUCIÓN DEL PLAN DE ACCIÓN EN BIODIVERSIDAD NARIÑO 2006:2030, Páramos, áreas protegidas, especies promisorias y mercados alternativosCORPONARIÑO

ACTION PLAN EXECUTION IN BIODIVERSITY NARIÑO 2006:2030,Moorlands, protected areas, promissory species And alternative marketsCORPONARIÑO

1 Citado en Estado del Arte de la Información Biofísi-ca y Socioeconómica de los Páramos de Nariño, 2006 convenio UDENAR-CORPONARIÑO

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inadecuado de aguas residuales y residuos sólidosen las zonas de influencia (Corponariño 2009).

Como una medida de solución y dada su importan-cia como proveedores de bienes y servicios ambien-tales, a nivel nacional, a través del Plan Nacional dePáramos y la resolución 839 de 2003, se establecela necesidad de la formulación y ejecución de losplanes de manejo de estas áreas, los cuales estánacordes con la política y Plan Nacional de Biodi-versidad denominado “Biodiversidad Siglo XXI” y elConvenio de Diversidad Biológica, ratificado por Co-lombia mediante ley 165 de 1994. En concordancia con estas disposiciones nacionalese internacionales, a nivel departamental se cuentacomo instrumento orientador para el conocimiento,conservación, uso sostenible de la biodiversidad y ladistribución justa y equitativa de sus beneficios, con elPlan de Acción en Biodiversidad Nariño 2006:2030.En el marco de su ejecución, la Corporación, en el

periodo 2007-2008 formuló los planes de manejo delos páramos de Paja Blanca, Chiles, Azufral y Ovejas,mediante procesos participativos con los diferentesactores sociales e institucionales presentes en su áreade influencia. En la vigencia 2009 se está adelantandoel proceso de declaratoria como áreas protegidas delnivel regional e iniciando la ejecución de las accionesprioritarias para la conservación y manejo sostenibleque estos planes contemplan (Corponariño 2009).

En concreto, como resultado del trabajo realizado du-rante 2007-2009, se tiene lo siguiente:

- Planes de manejo formulados para los páramos de Chiles, Paja Blanca, Azufral y Ovejas, en convenio con WWF e IAvH el primero, y con la Universidad de Nariño los restantes, con la participación de au-toridades, comunidades indígenas y campesinas y organizaciones comunitarias presentes en la zona.

Fotos Francisco Nieto, IAvH

- Fortalecimiento de la participación comunitariae institucional a través de la conformación deComités Locales, con representantes de las orga-nizaciones comunitarias e instituciones presentesen la zona.

- Capacitación e intercambio de conocimientos en temas referidos a la conservación de los ecosiste-mas, realizados dentro del proceso de formulación, con representantes de las organizaciones comuni-tarias e instituciones presentes en la zona.

- Documentación y trámite para la declaratoria como áreas protegidas del nivel regional con la partici-pación de los Comités Comunitarios e Instituciona-les conformados en los procesos de formulación de los planes de manejo.

Las coberturas de estos 4 ecosistemas están represen-tadas en 14.362.27 hectáreas de páramo, 4.440,42 de subpáramo y otros y, 19.555.89 hectáreas de bosque alto andino, con una población asentada en su área de influencia de 14.278 personas, 4 resguardos indígenas y 14 municipios, como se muestra a continuación:

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En ejecución del Plan de Acción en Biodiversidad Nariño 2006:2030,


Cuadro 1. Población y principales coberturas de los páramos Azufral, Ovejas y Chiles

UBICACIÓN

COBERTURA

POBLACIÓN RESGUARDOS INDÍGENAS MUNICIPIOS

PÁRAMO SUBPARAMO Y OTROS

BOSQUE ANDINO Y

ALTO ANDINOTOTAL

AZUFRAL 5.144,65 622.62 3.048.34 8.815,61 6.521

Resguardos de Túquerres,

Mallama y SantacruzSantacruz

Sapuyes, Túquerres, Mallama y SantacruzSantacruz

PAJA BLANCA 305,62 388,80 2.941,80 3.636,22 1.190

Iles, Ospina, Sapuyes,

Gualmatán, Pupiales,

Contadero y Guachucal

OVEJAS 3.741,00 3.429,00 10767.73 17.937,73 4.095 Pasto, Tangua y Funes

CHILES 5.171,00 2.798,12 7.969,12 2.472 Resguardo de Chiles Cumbal

TOTAL 14.362,27 4.440,42 19.555.89 38.358,68 14.278

Fuente: Plan de Manejo del Área de Conservación del Volcán Azufral, 2008Plan de Manejo Páramo Paja Blanca, 2007Plan de Manejo Páramo Las Ovejas El Tauso, 2008Plan de Manejo Páramo Chiles, 2007

Sistema de Áreas Protegidas del Departamento de Nariño SIAP-Nariño

Como un instrumento para contribuir a la conserva-ción de la biodiversidad (incluye principalmente eco-sistemas, especies y genes) se encuentra en procesode consolidación el Sistema de Áreas Protegidas deNariño SIAP-Nariño, el cual busca, entre otros, surepresentatividad, articulación de procesos, de acto-res y de áreas a través de las Mesas Departamental ySubregionales de Áreas Protegidas, con fundamentoen lo local. Proceso que requiere divulgar, fortalecery garantizar su sostenibilidad en el tiempo, para laconservación de la biodiversidad y la oferta de bienesy servicios ecosistémicos.

El SIAP es un instrumento clave para reducir o evitar el desequilibrio que existe entre el uso y la conservación de la biodiversidad, ocasionado fundamentalmente por la acción antrópica, ya que el ser humano obra desde una perspectiva individualista y no social.

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En el sistema económico en el que nos encontramos priman los beneficios fi-nancieros antes que los sociales y am-bientales, lo cual ha llevado a la degra-dación de los ecosistemas, la pérdida de biodiversidad, la reducción de cau-dales, el incremento de los problemas mundiales de desertificación y cambio climático, el desequilibrio ecológico y el conflicto por uso de la oferta ecosis-témica. Muchas veces estos problemas son relegados a un segundo plano. Entre sus causas se encuentra la escasa representatividad ecosistémica en áreas prote-gidas, la falta de coherencia intersectorial (políticas, planes, programas y proyectos), la desactualizada y descontextualizada educación impartida, la desarticu-lación interinstitucional, la demanda de bienes y ser-vicios ecosistémicos por encima de su capacidad de resiliencia y ausencia de procesos participativos para el ordenamiento y la planificación apropiada.


A continuación se muestra la matriz de problemas que el SIAP-Nariño busca contribuir a mejorar (Corponari-ño 2009).

El sistema de áreas protegidas se sustenta en la Ley 99 de 1993, Decreto 2811 de 1974, Código Nacional de Recursos Naturales Renovables y de Protección al Me-dio Ambiente, Ley 165 de 1994, la Política y el Plan Nacional de Biodiversidad y el Plan de Acción en Bio-diversidad Nariño 2006:2030.

Hacen parte del SIAP Nariño, las áreas protegidas de-claradas del nivel Nacional, Departamental y Municipal, las reservas privadas de la sociedad civil y las reservas colectivas; sobre estas últimas aún no se tiene registros para Nariño. El total contabilizado hasta el momento entre declaradas, en proceso, registradas o reconoci-das, como se registra en el cuadro 2, son 204.060,64 hectáreas. Es de anotar que para considerar a un área

protegida como tal, se requiere que exista un acto administrativo emitido por la autoridad competente conocido como “declaratoria” o “registro”, que cuente con un plan de manejo y que éste se encuentre en ejecución. Es posible que la cifra del total de hectáreas sea superior, pues sólo se ha tenido en cuenta las que cumplen con los requisitos antes mencionados y sobre las cuales se tiene conocimiento por fuentes escritas.

Fotos: Francisco Nieto, IAvH

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DENOMINACIÓN ÁREA

PROTEGIDAUBICACIÓN ECOSISTEMAS

PRESENTESSUPERFICIE

– ha.ACTO

ADMINISTRATIVO ORDEN

PARQUE NATURAL SANQUIANGA

La Tola, El Charco, Olaya Herrera, Mosquera, Iscuandé

Playas arenosas, manglares, bosques pantanosos y bosques encharcados inundables (guandal, naidizal)

80.000,00

Acuerdo 22 de mayo 2 de 2007 de Inderena, Resolución Ejecutiva 161 de julio del mismo año del Ministerio de AgriculturaAgricultura

NACIONAL

SANTUARIO DE FLORA Y FAUNA GALERAS

Pasto, La Florida, Sandoná, Yacuanquer, Tangua, Consacá

bosque alto andino, humedales 7.615,00 Acuerdo 013 de 1985 del

Inderena

SANTUARIO DE FLORA ISLA LA COROTA

Pasto (Laguna de La Cocha) Bosque alto andino 7,00

Acuerdo 32 del 2 de mayo de 1997 y Resolución Ejecutiva 171 de junio de 1977 de InderenaInderena

PARQUE NACIONAL COMPLEJO VOLCÁNICO DOÑA JUANA - CASCABEL

Tablón de Gómez, La Cruz, San Bernardo en el Departamento de Nariño, Santa Rosa y Bolivar en el Departamento del Cauca

Páramo, subpáramo, bosque andino, subandino y basal

65.858,93

Resolución 485 del 21 de marzo de 2007, del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial

TOTAL ÁREAS DE CONSERVACIÓN NACIONALES 153.480,93

ÁREA ÚNICA AZUFRAL - CHAITAN

Túquerres, Sapuyes, Mallama y Santacruz

Bosque alto andino 1.280,00

Acuerdo 005 del 23 de enero de 1990, Consejo Directivo de Corponariño Declarado como Reserva Natural el Azufral

DEPARTAMENTAL

Páramo, subpáramo, bosque alto andino 7.535,61

Adicional en Trámite - Supeditado a la Consulta Previa

PARQUE REGIONAL PÁRAMO PAJA BLANCA

Pupiales, Sapuyes, Ospina, Iles, Guachucal, Contadero y Gualmatán

Páramo, supáramo, bosque alto andino 3.600,00

En trámite - Supeditado a los acuerdos con comunidades y demás actores sociales

PARQUE REGIONAL LAS OVEJAS - EL TAUSO

Pasto, Tangua y Funes

Páramo, supáramo, bosque alto andino 13.565,00

En trámite - Supeditado a los acuerdos con comunidades y demás actores sociales

TOTAL ÁREAS DE CONSERVACIÓN DEPARTAMENTALES 25.980,61

EL ESTERO Pasto - El Encano Páramo, Páramo Azonal, bosque alto andino 10.366,50

Acuerdo 024 de 4 de junio de 1997 , Concejo Municipal de PastoMunicipal de Pasto M

UNICIPAL

ALTO DALMACIA (Los Pastales y Salsipuedes)

San Lorenzo - Los Pinos Bosque andino 86,50

Acta 001 de 14 de febrero de 1991 DEL INCORA

CERRO LA JACOBA

La Unión - La Jacoba - Chaguaruco, El Diviso - Pradera A y B

Bosque andino 4.000,00Acuerdo Concejo Municipal de La Unión, 12 de diciembre de 1995

TOTAL ÁREAS DE CONSERVACIÓN MUNICIPALES 14.453,00

CUADRO 2. ÁREAS PROTEGIDAS DEPARTAMENTO DE NARIÑO

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Guayacanes del Llano Verde*

Imués, Corregimien-to El Pedregal, Vereda Las Áto El Pedregal,

Áto El Pedregal,

nimas

Bosque andino entre 2.150 –2.300 msnm 25,00

Resolución No.114 de mayo de 2002, Ministerio del Medio Ambiente-UAESPNN

RESERVAS

DE LA

SOCIEDADCIVIL

Pueblo Viejo Mallama Bosque alto andino entre 3.201 y 4.100 msnm 275,00

Resolución No. 0207 del 22 de Agosto del 2003, Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial UAESPN N

Pullitopamba*Pasto, corregimiento Genoy, vereda Pullitopamba

Páramo bosque altoandino entre los 2.000 y los 2.450 msnm

20,00

Resolución No 0205 del 23 de agosto de 2003 Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial - UAESPNN.

Río Ñambí*

Barbacoas, corregimiento Altaquer, vereda El Barro

Bosque subandino, bosques de baja altitud y pie de montaña entre los 1.100 y 1.900 msnm

1.250,00Resolución Ejecutiva No. 971 de julio 7 de 1992, CORPONARIÑO

La Planada Ricaurte, Vereda San Isidro

Bosque andino entre los 1.300 y los 2.100 msnm. 3.200,00

Resolución 242 de 1984, Inderena y por Ministerio de Agricultura como Áde Agricultura como Áde Agricultura como

rea de Reserva Forestal Protectora.

Red de Reservas Naturales de La Cocha (57)

Pasto, Corregimiento El Encano

Páramo, bosque alto andino, bosque andino 3.000,00 Sin registro

Redes de reservas naturales de El Galeras: Mapachico 14, Tierra Andina 80, El Silencio 3 y San Felipe 8

Pasto (Corregimiento de Genio, Vereda Mapachico), Yacuanquer, Consacáy Sandoná

Páramo, bosque Alto Andino 90,00 Sin registro

Charmolán Buesaco, Vereda Hato Tongosoy

Bosque andino a 1.950 msnm 85,00

Kawarina Chachagüí Bosque subxerofíticoíticoí 1,10

El Pangán Barbacoas, Vereda el Gualte

Bosques de baja altitud y pie de montaña entre los 620-1700 msnm

1.000,00

BiotopoBarbacoas, Corregimiento El Diviso

Bosques de baja altitud y pie de montaña 1.200,00

El Higuerón Chachagüí Sin registro

Los Cedros Chachagüí Sin registroNucanchi YacuanquerYacuanquer Bosque seco andinoBosque seco andino Sin registroSin registroTOTAL RESERVAS PRIVADAS DE LA SOCIEDAD CIVIL 10.146,11

TOTAL ÁREAS DE CONSERVACIÓN DEPARTAMENTO DE NARIÑO 204.060,64

Fuente: Plan de Acción en Biodiversidad para el Departamento de Nariño 2006:2030 - actualizado para este documento



Hasta el momento de la formulación del Plan de Acción en Biodiversidad Nariño 2006-2030, no se contaba con un Siste-ma de Áreas Protegidas, aunque si se realizaba acciones aisladas por las instituciones u organiza-ciones con competencia e interés en el tema de la conservación.

El SIAP-Nariño inicia su proceso de diseño e implementación, como uno de los proyectos priorizados en el Plan de Biodiversidad; entre las acciones principales que se ha realizado des-de entonces se tiene:

− Elaboración del mapa de prioridades de conserva-ción para el Departamento de Nariño, en convenio con el Grupo Arco de la Universidad Javeriana.

− Diseño de la Guía Metodológica para el inicio e implementación del Sistema de Áreas Protegidas del Departamento de Nariño, con la asesoría de Parques Nacionales.

− Formulación de los planes de manejo y documen-tos técnicos, soporte para la declaratoria como área protegida de Azufral y Ovejas e inicio del último proceso para Paja Blanca, en convenio con la Uni-versidad de Nariño, participación de las alcaldías municipales, cabildos indígenas y campesinas y otras organizaciones comunitarias.

− Conformación de la Mesa Departamental y MesasSubregionales de Áreas Protegidas del PiedemonteCostero, Mesa Norte, Centro y Sur, en conveniocon WWF la primera, Huella Ambiental la segunday con la participación de los diferentes actores so-ciales e institucionales presentes en las áreas detrabajo.

− Conformación de grupos comunitarios e institucio-nales que facilitaron la ejecución de las diferentes acciones previstas en el SIAP, integrados por repre-sentantes de las comunidades, autoridades y orga-nizaciones comunitarias e institucionales presentes en las zonas de trabajo.

− Implementación de ejercicios piloto de mosaicos de conservación y fortalecimiento de organizacio-nes comunitarias en el Santuario de Flora y Fauna Galeras, conjuntamente con Parques Nacionales, Patrimonio Natural y AECID.

− Participación en la delimitación y formulación del Plan de Manejo de la Zona Amortiguadora del San-tuario de Flora y Fauna Galeras con Parques Nacio-nales.

Éste es un proceso que requiere fortalecerse de manera permanente para ampliar su campo de acción hacia otros ecosistemas y regiones de Nariño con el fin de buscar una buena representatividad de estos en las áreas protegidas (Corponariño, 2008).

Identificación de especies silvestres medicinales promisorias.

El Plan de Acción en Biodiversidad del Departamen-to de Nariño 2006-2030, resalta la importancia dela investigación en los procesos relacionados con laconservación y uso sostenible de la biodiversidad,lo cual coincide con el Plan y Política Nacional enBiodiversidad; por tal motivo Corponariño contemplóel proyecto de Estructuración de la Primera Fase dela Línea de Investigación en Biodiversidad Agua ySuelo, con base en éste, en la Vereda La Alegría delCerro Gualcalá en el Municipio de Mallama, Veredade Guaisés, municipio de Mallama, Corregimientosde El Espino y Panamal, municipio de Sapuyes y Te-rritorio del Cabildo Indígena de Túquerres, municipiode Túquerres en el Volcán Azufral y Territorio delPueblo Cofán. Se desarrolló lo siguiente:

− Elaboración de un inventario de 260 especies que la comunidad utiliza con fines medicinales.

− Identificación taxonómica de las especies.− Priorización de 5 especies de mayor importancia

para La Alegría y Azufral.− Análisis fitoquímico preliminar y cromatografía de

gases para las 5 especies priorizadas; para este tra-bajo se contó con la participación del Departamen-to de Química de la Universidad de Nariño.

Fotos: Francisco Nieto, IAvH

14unimarRev i s ta

Con este proceso se pretende, además del fortaleci-miento del conocimiento ancestral y tradicional referi-do a las plantas medicinales y complementado con el conocimiento científico, la identificación de especies y productos que brinden alternativas económicas a las comunidades asentadas en áreas de importancia para la conservación.

Entre las lecciones aprendidas de este proyecto se tie-ne: la importancia del respeto por el conocimiento ancestral y tradicional, valor del trabajo social previo, actual y posterior al proyecto, con las comunidades, relevancia de la concertación y acuerdos con las co-munidades, acercamiento entre conocimiento de las comunidades y el conocimiento científico, necesidad de contar con grupos de investigadores al interior de la corporación en articulación con otros de las univer-sidades e institutos de investigación, cuyo fin sea el de generar el conocimiento que la conservación y uso sostenible de la biodiversidad demandan y articular los diferentes esfuerzos que en este sentido están realizado en Nariño diferentes instituciones.

Mercados verdes, Comercio Justo y Biocomercio

Como una opción que con-tribuye a la conservación de ecosistemas y a la generación de ingresos de las poblaciones asentadas en estos o que usan los bienes y servicios que ellos ofrecen, se encuentran los mercados alternativos como los mercados verdes, comer-cio justo y biocomercio; simul-táneamente, es conveniente tener en cuenta a los usuarios que contribuyen a la conser-vación de estos ecosistemas y de los bienes y servicios que gene-ran, con el objeto de estimular estos procesos en las dos vías: los usuarios y generadores de bienes y servicios, para que los pri-meros opten por unos usos más sostenibles y a los se-gundos, de alguna manera, se les reconozca por el bien o servicio que están generando. Con este propósito, en el 2007, Corponariño inició la implementación del proyecto Fomento al aprovechamiento Sostenible de Bienes y Servicios Derivados de la Biodiversidad bajo el Enfoque de Cadena de Valor; en consideración a

que es un tema relativamente nuevo en Colombia y la Corporación no lo había asumido hasta el 2007, fue asumido este proyecto con mucha cautela. Entre las acciones realizadas se encuentra:

Inicio del proceso de ecoturismo en el Volcán Azu-fralfralfra , para lo cual se capacitó a tres grupos comunitarios ubicados en la zona de amortiguamiento del área de conservación del volcán Azufral y pertenecientes a los municipios de Túquerres, Sapuyes y Mallama para que presten servicios de guianza ecoturísticos y restaurante a los visitantes. Se elaboró una ayuda audiovisual, se sensibilizó a los operadores turísticos y agencias de via-jes que actúan en la zona, se determinó la capacidad de carga2 para los senderos existentes y opciones para mejorar, teniendo en cuenta la mayor fragilidad de al-gunas zonas. Se considera que es aún muy incipiente el desarrollo logrado y por lo tanto se requiere fortale-cerlo y avanzar hacia procesos de certificación. Es la primera experiencia en Nariño que se desarrolla con criterios técnicos, la cual puede servir de réplica para otros procesos y áreas similares, dada la gran riqueza paisajística y de biodiversidad del Departamento.

Vinculación al proyecto de Turismo Sostenible denomi-nado Ruta de los Mineralesde Iberoamérica y Sostenibili-dad RUMYS perteneciente al programa Iberoamericano de Ciencia y tecnología para el desarrollo del CYTED. En este proyecto intervienen 8 países y 13 proyectos. La Corporación participa en el denominado Ruta del Oro en el Surocci-dente de Colombia, el cual es coordinado por la Universidad de Nariño, con la participación

de Corponariño y la asesoría de la Universidad Politécnica de Cataluña y de la Escuela Politécnica Superior

de Ecuador. Se espera la vinculación de las alcaldías municipales, Oficina de Turismo del Departamento, or-ganizaciones comunitarias y demás actores que tengan la competencia o la voluntad para ello. La Corporación participa en este proyecto con el objeto de generar ingresos adicionales a las comunidades integrantes de

Fotos: Francisco Nieto, IAvH y Freddy Pantoja, UDENAR

2 Estudio realizado en convenio con la Universidad de Nariño



una zona de alta biodiversidad, ya que la zona minera del Departamento está ubicada en dos ecosistemas de importancia mundial para la conservación, como son el Chocó Biogeográfico y la Cordillera de Los Andes, y la minería ha sido considerada como una de las activida-des más contaminantes.

Entre las actividades realizadas se encuentra:

− Tres eventos de socialización con la participación de los coordinadores de la Ruta del Oro de Ecua-dor, de la Ruta de la Sal y del Mercurio en España.

− Visita con expertos de la Red, a los sitios potencia-les a promover.

− Análisis con los expertos de la Red sobre la con-veniencia de integrar, en el proyecto de Nariño, la riqueza paisajística y de biodiversidad que se en-cuentra en las zonas mineras o aledañas a ésta.

− Difusión de la Ruta del Oro en el Suroccidente de Colombia en el libro publicado denominado Rutas de los Minerales de Iberoamérica.

− Articulación, a través de un convenio, entre la Uni-versidad Politécnica de Cataluña, la Universidad de Nariño y Corponariño, uno de cuyos objetivos es el de contribuir al desarrollo de la Ruta de los Minera-les en Nariño.

Vinculación al programa de Comercio Justo de Oro, el cual busca fundamentalmente el mejoramiento de la calidad de vida, eliminación o reducción de los inter-mediarios en la comercialización, mejoramiento, elimi-nación o reducción de los daños ambientales genera-dos por el proceso de producción y, en general, la ob-tención de un precio justo por el trabajo del productor. Este Programa es promovido por la Asociación por la Minería Responsable ARM y en él participan Colombia, Ecuador, Perú y Bolivia; por Colombia se encuentra el Chocó y Nariño. El proyecto de Nariño es coordina-do por la Universidad de Nariño con la participación de Corponariño, organizaciones de mineros y alcaldías municipales.

Entre las actividades realizadas se encuentra:

− Eventos de difusión en Pasto, La Llanada y Cumbi-tara.

− Diligenciamiento, para los pilotos de Comercio Jus-to de Oro de Nariño (La Llanada y Cumbitara), de las siguientes herramientas establecidas por ARM:

Línea base, costos de producción, gestión de calidad.

− Perfil de cada uno de los piloto

− Participación en tres en-cuentros de los piloto de los cuatro países

− Recorrido con la firma certificadora de Comer-cio Justo FLO, por las minas de los municipios piloto, análisis y evaluación de los resultados. Como resultado de la vis-ta de FLO a los di-ferentes pilotos de los cuatro países, en Diciembre de 2008, se confirma la alianza FLO-ARM y se espera iniciar el proceso formal de certificación.

− Durante 2009 se ha avanzado en acuerdos entre los pilotos de los 4 paí-ses, ARM y FLO en los requisitos míni-mos para acceder a la certificación. Cabe resaltar que este programa es el primero en el ám-bito internacional aplicado a proce-sos de minería de metales preciosos.

El programa de Merca-dos Verdes, Comercio Justo y Biocomercio, es un programa con mucho potencial en Nariño, dada la inmensa riqueza en biodiversidad y, a que estos mercados alternativos para los productos obtenidos a través de procesos que causan menos daño al medio ambiente, ofrecen pre-cios superiores a los de los mercados tradicionales.

Fotos: Freddy Pantoja, UDENAR

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Entre las lecciones aprendidas por Corponariño en el desarrollo del Plan de Acción en Biodiversidad durante el 2007-2009 se destaca la importancia de:

− El trabajo social previo, actual y posterior al proyec-to, con las comunidades.

− La articulación comunitaria e institucional.− La concertación y acuerdos con las comunidades e

instituciones.− La generación de conocimiento para la toma de de-

cisiones.− El respeto por el conocimiento ancestral y tradicio-

nal.− El acercamiento entre el conocimiento ancestral y

tradicional de las comunidades y el conocimiento científico.

− La necesidad de contar con grupos de investigado-res al interior de la Corporación en articulación con otros de las universidades e institutos de investiga-ción, cuyo fin sea el de generar el conocimiento que la conservación y uso sostenible de la biodiver-sidad demandan y articular los diferentes esfuerzos que en este sentido están realizado en Nariño dife-rentes instituciones.

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RESUMEN

Este proyecto utiliza la automatización de procesos como una alternativa para el desarrollo de prácticas de Mecánica de fluidos, utilizando el Tubo de Ventu-ri, dispositivo dotado de sensores electrónicos, tarjeta de adquisición, un acondicionamiento mecánico y un software de procesamiento de datos que almacena los registros de manera persistente en una base de datos.

Con esta herramienta tecnológica los estudiantes y docentes de la Universidad Mariana pueden realizar un procesamiento de información adecuado y acorde con los contenidos analíticos de los espacios académi-cos correspondientes a estas temáticas, permitiendo apreciar que la Ingeniería de Sistemas se integra con otras áreas como la Física y la Electrónica, facilitando la comprobación de principios como la Ecuación de Continuidad y el Teorema de Bernoulli.

PALABRAS CLAVE

Tubo de Venturi, sensor de presión y de velocidad, adquisición de datos, software, base de datos

ABSTRACT

This project uses automation process as an alternative for the development of practical fluid mechanics using Venturi tube, the device is equipped with electronic sensors, an acquisition card, mechanical devices and data processing software that stores data records persis-tently in a database.

CONSTRUCCIÓN DE UN Tubo de Venturi semiautomático

Por AMAL, HOSNI VITERIEstudiante Ingeniería de SistemasUniversidad MarianaPasto - [email protected]

AURAMARÍA, LÓPEZ FUENMAYOREstudiante Ingeniería de SistemasUniversidad MarianaPasto - [email protected]

YENNIFER ANDREA, REVELO VERAEstudiante Ingeniería de SistemasUniversidad MarianaPasto - [email protected]

Asesores: ÁLVARO ALEXANDER, MARTÍNEZ NAVARROProfesor Tiempo CompletoUniversidad MarianaPasto - [email protected]

JAIME, LÓPEZProfesor Tiempo CompletoUniversidad MarianaPasto - [email protected]

Semi-automatic Venturi Tube building


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With this technological tool students and teachers from the Mariana University can perform an adequate information process and in according with the aca-demic spaces corresponding to these topics, allowing to appreciate that the Systems Engineering integrated with other areas such as Physics and Electronics, facili-tates the verification of principles like the Continuity Equation and Bernoulli’s Theorem.

KEY WORDS

Venturi tube, pressure and speed sensor, data acquisition, software, database.

INTRODUCCIÓN

Con el pasar del tiempo, la automatización de pro-cesos se ha convertido en la forma moderna de

utilizar la tecnología de punta para el desarrollo de las ciencias, especialmente las exactas. Una de estas disciplinas es la Física que, desarrollada en el trayec-to de la carrera de Ingeniería de Sistemas, necesita interactuar de manera directa utilizando dichas tec-nologías. Es por esto que la existencia de elementos discretos de medición (sensores), hacen viable la tarea de realizar esa interacción; de ahí la necesidad de la creación de un tubo de Venturi semiautomático que dé la oportunidad de evidenciar, de manera práctica, algunas teorías como la Ecuación de Continuidad y el Teorema de Bernoulli.

Por lo tanto, el presente proyecto busca mejorar el nivel de confiabilidad en la toma de datos (presión y velocidad), en las prácticas desarrolladas en el laboratorio de Física de la Universidad Mariana con Tubo de Venturi, mediante la construcción de un sistema semiautomático que utilice dispositivos electrónicos acoplados a sistemas mecánicos y a un programa de adquisición.

El Tubo de Venturi semiautomático fue construido a partir de una investigación de enfoque empírico analíti-co y tipo aplicada, cuasi – experimental, en donde se comenzó por indagar de forma teórica, utilizando la

revisión documental y los conceptos de la Física que serían incluidos en el sistema; a partir de este fun-damento, se continuó con la realización de un diag-nóstico del proceso de toma de datos en las prácticas del Tubo de Venturi, con el propósito de identificar sus ventajas y desventajas, tomando como población los estudiantes de tercer semestre del programa de Ingeniería de Sistemas, quinto semestre de Ingeniería Ambiental y al laboratorista de Física de la Universi-dad Mariana, para luego determinar los componentes Hardware y Software necesarios para construir, probar e implantar el sistema semiautomático en el Labora-torio de Física de la misma universidad y, finalmente, determinar su confiabilidad por medio de la construc-ción y aplicación de una estrategia de validación.

1. METODOLOGÍA

El paradigma de esta investigación es cuanti-cualitativo porque asume la medición y la cuantificación de los datos que se toma en el desarrollo experimental, des-cribiendo su comportamiento y teniendo en cuenta los actores que estudia. Para tal caso, velocidad y presión son medidas dentro del Tubo y analizadas en el soft-ware bajo el concepto de la ecuación teórica.

El enfoque de esta investigación es Empírico Analítico, ya que se basa en la experiencia adquirida por los estu-diantes tomados como población y muestra, en cuan-to al desarrollo de prácticas con conceptos teóricos adquiridos y descritos; se ubica en el contexto de las ciencias exactas cuyo principio es la comprobación de hipótesis a través de modelos cuantitativos; además los datos serán analizados para lograr el objetivo de esta investigación.

La estructura del proceso de investigación seguido para construir el Tubo de Venturi semiautomático se aprecia en la tabla 1, en donde se puede observar que cada uno de los propósitos es desarrollado teniendo como base una fuente de información que se aprovecha me-diante una técnica de recolección; de esta manera es posible tener un conjunto de datos que son procesados utilizando una técnica específica según la clase de in-formación que se quiere analizar y así producir los re-sultados que más adelante en este artículo se describe.


Construcción de un Tubo de Venturi Semiautomático

2. RESULTADOS Y ANÁLISIS

De acuerdo con la estructura de proceso de investiga-ción, a continuación se describe cada uno de los resul-tados de los objetivos propuestos:

OBJETIVO FUENTE

TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE

DATOS

TÉCNICAS DE PROCESAMIENTO DE

DATOS

RESULTADO

Cuadro 1. Estructura del proceso de investigación

Cuadro 2. Desarrollo del primer objetivo investigativo

OBJETIVO FUENTE


DATOS


DATOSRESULTADO

Realizar una revisión bibliográfica de los fundamentos teóricos del Tubo de Venturi, para determinar las temáticas que se aplicará al proyecto.

Libros e Internet

Revisión de documentos

Elaboración de resúmenes,Mapas conceptuales,Cuadros sinópticos

Listado de temáticas a desarrollar.

Mapas.

2.1 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

En la tabla 2 se observa de forma general la forma en que se hizo la selección de temas para la construcción del Tubo de Venturi semiautomático:

Después de haber realizado la revisión bibliográfica acerca de las diversas temáticas, se obtuvo el siguiente listado que contribuyó al desarrollo del proyecto:

• Mecánica de fluidos

• Ecuación de continuidad

• Teorema de Bernoulli

• Tubo de Venturi

• Teoría general de sistemas

• Ingeniería de Sistemas

• Base de datos

• Automatización

• Electrónica

El siguiente cuadro sinóptico resume los temas que se incluirá en el desarrollo del Tubo de Venturi semiauto-mático:

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2.2 DIAGNÓSTICO DEL PROCESO DE TOMA DE DATOS

En la tabla 3 se observa de forma general la forma en que se hizo el diagnóstico en el proceso de toma de datos en las prácticas con Tubo de Venturi:

Para el cumplimiento del segundo objetivo se realizó una encuesta a estudiantes de los programas de Inge-niería de Sistemas y Ambiental, para determinar el ni-vel de conocimiento acerca de la temática. De igual forma se realizó una entrevista a los encargados del la-boratorio de Física de dos universidades de Pasto, con

OBJETIVO FUENTE

TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN

DE DATOS

TÉCNICAS DE PROCESAMIENTO

DE DATOSRESULTADO

Realizar un diagnóstico en el proceso de

toma de datos en las prácticas del Tubo de Venturi con el

propósito de identificar ventajas y desventajas.

LaboratoristaEstudiantes

Libros e Internet.

Entrevista estructurada,

Encuestas estructuradas,Revisión de documentos

Estadística descriptiva,Matriz

Cuadro de ventajas y desventajas.

Cuadro 3. Desarrollo del segundo objetivo investigativo

VENTAJAS DESVENTAJASEl Tubo de Venturi que existe actualmente en el laboratorio no presenta una estructura acorde con las necesidades para el desarrollo de la práctica.

Los manómetros pueden ser medidos fácilmente Los manómetros están elaborados con manguera, lo que ocasiona que el nivel de alcohol con el que se observa la medición se adhiera a la superficie de la misma.La toma de datos se realiza por observación directa y de forma manual, generando que los datos registrados varíen constantemente.

No se puede calcular la velocidad del fluido, porque no se cuenta con parámetros para realizar la mediciónNo se puede desarrollar la guía de forma completa, porque faltan parámetros que deben ser medidos, para hacer el análisis estadístico de los mismos.

el fin de ver el proceso en la toma de datos utilizando el Tubo de Venturi.

El resultado obtenido después de aplicar los instrumen-tos, se ve reflejado en las siguientes tablas:

Cuadro 4. Ventajas y desventajas del Tubo de Venturi



2.3 CONSTRUCCIÓN DEL TUBO DE VENTURI SEMIAUTOMÁTICO

En la tabla 7 se observa de forma general la forma en que se construyó el Tubo de Venturi semiautomático:

Cuadro 5. Ventajas y Desventajas de la Guía de laboratorio

VENTAJAS DESVENTAJAS

Existe una orientación de cómo realizar el montaje y cómo desarrollar la práctica.

La guía no especifica que debe realizarse un análisis y procesamiento de los datos obtenidos.

Cuadro 6. Ventajas y Desventajas del Informe de Laboratorio

VENTAJAS DESVENTAJAS

La investigación que se realiza acerca de la temática a desarrollar.

Los estudiantes sienten inconformismo al momento de desarrollar la práctica, porque la herramienta no es la adecuada.

Permite determinar la aplicabilidad de la temática en situaciones reales.

Los estudiantes no cumplen con los puntos requeridos en la guía.

Verifica la asistencia de los estudiantes a la práctica.

Los estudiantes no profundizan sobre el tema que debe ir en el Marco teórico.

Con el informe existe un soporte para el registro de la nota.

Los estudiantes no realizan el análisis y procesamiento de los datos.

Los estudiantes no colocan referencias bibliográficas

Cuadro 7. Desarrollo del tercer objetivo investigativo

OBJETIVO FUENTE

TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN

DE DATOS

TÉCNICAS DE PROCESAMIENTO

DE DATOSRESULTADO

Determinar los componentes Hardware y Software para construir,

probar e implantar el sistema semiautomático

Laboratorista.Prácticas con tubo

de Venturi.Libros e Internet

Observación.Revisión de

documentos.Matriz

Listado de componentes hardware y

software

Para el cumplimiento del tercer objetivo se realizó pruebas con diferentes tipos de elementos electróni-cos, mediante observación directa y revisión de docu-mentos; se descartó algunos de ellos para determinar los más adecuados al funcionamiento del Tubo.

Para el desarrollo del software, se construyó una aplica-ción en plataforma. Net para realizar la adquisición de datos y aplicar las fórmulas físicas, con el fin de obtener datos más claros y precisos. Cabe resaltar que durante la construcción del software para el tubo, fue necesario dividir su funcionalidad en dos: la primera abarca la

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toma y adquisición de datos a través del puerto serial y la segunda se encarga de manipular y administrar toda la información del sistema, tanto la adquirida a través de la interfaz electrónica, como la que complementa y apoya los requerimientos necesarios, por ejemplo: usuarios, profesores y prácticas de laboratorio.

Con el propósito de hacer del sistema un producto efi-ciente y seguro, se acudió a tecnología web por medio de silverlight que permite mayor rendimiento entre

Clase de componente Fase de desarrollo Fase de implantación

Hardware

Procesador 2 GHzRAM 1 GDisco duro 80 GTecladoMouseTarjeta de redCable UTPPuerto serialTarjeta de adquisición de datosTarjeta de amplificación con filtroTarjeta de amplificaciónCable convertidor de serial a USBTubo de Venturi en acrílicoGenerador de aire

Procesador 300MHzRAM 128 MBDisco Duro 10 MTecladoMouseTarjeta de redCable UTPPuerto serialTarjeta de adquisición de datosTarjeta de amplificación con filtroTarjeta de amplificaciónCable convertidor de serial a USBTubo de Venturi en acrílicoGenerador de aire

Software

Windows Vista BusinessFramework 3.5Visual Studio 2008Microsoft Expression BlendSQL Server 2005 ExpressVisio 2007MplabHyper TerminalC- MapsOffice 2007Macromedia Flash 8

XP en adelanteFramework 3.5Cliente:

Navegador webSilverligth 1.0 en adelante

Servidor: SQL Server 2005 expressInternet Information Services 6.0 en adelante

cliente y servidor y a los servicios web que encapsulan toda la lógica de la aplicación; además, y con el úni-co fin de proporcionar seguridad a la aplicación en su conjunto, la manipulación de la información en la base de datos se hizo utilizando la técnica de los procedi-mientos almacenados.

Teniendo en cuenta los anteriores procedimientos se logró obtener la siguiente tabla:

Cuadro 8. Componentes de software y hardware

FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA

Ventur’s es un sistema electrónico computarizado que sirve para el desarrollo de prácticas de Mecánica de Fluidos que utilizan Tubo de Venturi. Físicamente es una estructura en acrílico con forma estándar de Tubo de Venturi, que permite realizar mediciones de pre-

sión y velocidad de fluido con sensores sensiblemen-te acondicionados a tarjetas electrónicas que pueden conectarse a una tarjeta de adquisición y establecer comunicación directa con el computador a través del puerto serial.



El flujo estacionario es producido por un generador de viento instalado en el extremo más ancho del Tubo; además la estructura tiene 4 orificios, cada uno con su respectivo sensor de posición que se encarga de enviar una señal a la tarjeta de adquisición cada vez que se quiera medir la presión en el punto seleccionado.

Fuente: Esta investigación

Figura 1. Tubo de Venturi en acrílico

Para la medición de la velocidad dentro del Tubo, el sistema cuenta con un sensor a manera de minigenera-dor eléctrico que va sostenido en una varilla metrizada que se desplaza sobre un sistema mecatrónico que ge-nera un nivel de voltaje directamente proporcional al desplazamiento de la varilla. La figura 1 muestra en su conjunto el tubo construido:

El software permite enlazar la base de datos del siste-ma, además del componente electrónico a través de una interfaz interactiva que facilita al usuario encontrar toda la información de manera ágil y oportuna y de igual manera le muestra la información de las prácticas que se puede desarrollar, con sus respectivos datos to-mados desde el Tubo de Venturi. Esta información se conecta a través de un Servicio Web, que permite en una nueva oportunidad conectar toda la información con diversas aplicaciones que acepten el componente XML dentro de su programación.

Para la toma de datos se ha desarrollado un lenguaje de programación que permite conocer de manera clara y confiable los datos tomados desde el Tubo de Venturi. Maneja un nivel de seguridad avanzado, a través de au-tenticación de usuarios y debido a que fue desarrollado con Silverlight, no existe forma alguna de poder cam-biar el código de la aplicación ni de ingresar de forma inadecuada a alguna de las páginas del sitio web.

El sistema es auto-administrable, ya que puede ser pa-rametrizado en cualquier momento, de acuerdo a las necesidades de los usuarios.

Se tomó datos en el interior del tubo de Venturi com-putarizado, con el fin de establecer el comportamiento de la velocidad de flujo de aire dentro del mismo. Se introdujo el sensor soportado en una varilla metrizada de 1.40 m de longitud (A) por la salida del tubo (B) has-ta el primer punto de medición de presión (C).

Una vez instalado el sensor en el punto inicial, se en-cendió el generador de aire y se comenzó a registrar las lecturas de voltaje generadas por el sensor; cada lectura se hizo desplazando la varilla cada 5 cm hacia la salida del flujo de aire.

En la medida en que el sensor se desplazaba hacia la parte más estrecha del tubo (D), se observó que el voltaje se incrementaba, por lo cual la velocidad era mayor; y el voltaje disminuía cuando el sensor se des-plazaba hacia una sección de mayor área.

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A: Varilla metrizadaB: Salida del tuboC: Punto de mediciónD: Sección más estrecha del tubo

Figura 3. Tubo de Venturi


Cuadro 121. Lecturas de voltaje del sensor dentro del Tubo

cm Dato 1 Dato 2 Dato 3 Dato 4 Dato 5 Promedio (Voltios)

1 0,039 0,020 0,037 0,037 0,015 0,0305 0,077 0,062 0,065 0,062 0,035 0,060

10 0,099 0,082 0,127 0,079 0,086 0,09515 0,195 0,137 0,181 0,147 0,164 0,16520 0,249 0,129 0,252 0,208 0,205 0,20925 0,205 0,214 0,205 0,227 0,218 0,21430 0,248 0,273 0,252 0,252 0,240 0,25335 0,162 0,149 0,158 0,286 0,250 0,20140 0,109 0,093 0,153 0,222 0,210 0,15745 0,117 0,080 0,099 0,180 0,173 0,13050 0,059 0,062 0,111 0,140 0,125 0,09955 0,028 0,026 0,069 0,076 0,067 0,05360 0,035 0,033 0,052 0,039 0,049 0,04265 0,024 0,036 0,029 0,033 0,041 0,03370 0,016 0,027 0,027 0,017 0,026 0,02375 0,016 0,041 0,011 0,019 0,037 0,02580 0,009 0,028 0,024 0,015 0,012 0,01885 0,010 0,026 0,014 0,010 0,016 0,01590 0,022 0,038 0,021 0,028 0,054 0,03395 0,023 0,022 0,032 0,016 0,014 0,021


En el siguiente cuadro se muestra la toma de 5 lecturas de voltaje generados por el sensor de velocidad que se hacen evidentes en el multímetro digital; estos datos fueron tomados cada 5 cm de distancia graficados fren-te al promedio de las 5 lecturas.



Al analizar los resultados anteriores se observó que el mayor voltaje registrado por el sensor (0.253 V) se obtuvo en la sección de menor área (D) y el compor-

tamiento de las lecturas restantes es inversamente pro-porcional al área, como se demuestra en la siguiente gráfica.


Gráfica 1. Voltios del sensor - Distancia

2.4 CONFIABILIDAD DEL TUBO SEMIAUTOMÁTICO

En la tabla 9 se observa de forma general la forma en que se midió la confiabilidad del Tubo de Venturi se-miautomático:

Cuadro 9. Desarrollo del cuarto objetivo investigativo

OBJETIVO FUENTE


DATOS


DATOSRESULTADO

Determinar la confiabilidad del sistema

semiautomático por medio de

la construcción y aplicación de

una estrategia de validación.

Práctica simultánea

con Tubo de Venturi.

Libros e Internet

Observación directa.Bitácora de observación.

Revisión documental

Matriz.Estadística descriptiva.

Cuadro comparativo del nivel de

confiabilidad del sistema.

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Considerando que la estan-darización de los modelos de Tubos de Venturi no existe, es difícil establecer resultados cuantitativos similares com-parando uno con otro. Una forma práctica y sencilla reco-mendada por el laboratorista de Física de la Universidad de Nariño Freddy Santacruz para determinar si el flujo era estacionario, consistió en ha-cer que el tubo impulsara una bola esférica de icopor; si lo-graba sostenerla en el aire, el flujo era estacionario, resulta-do que se consiguió y se ob-serva en la siguiente figura:

Se realizó un proceso estadístico para determinar la linealidad de los sensores de presión y velocidad en los puntos predeterminados del tubo, estableciendo comparaciones y parámetros de calibración con dispo-sitivos electrónicos digitales, obteniendo los siguientes resultados:

Figura 2. Flujo estacionario

Fuente: Esta Investigación

anemómetro (m/s) sensor(mV) cm

1,7 117 10

1,8 273 20

1,9 221 30

2 429 40

2,2 520 50

2,2 442 60

2,3 377 70

2,4 572 80

2,5 624 90

2,5 559 100

2,6 702 110

2,7 754 120

2,7 780 130

Tabla 1. Valores de Distancia, milivoltios del sensor y velocidad del anemómetro

2,7 728 140

2,9 845 150

3,1 1170 160

3,1 1144 170

3,1 884 180

3,2 988 190

3,3 1222 200

3,3 1092 210

3,4 1404 220

3,4 1183 230

3,5 1313 240

3,7 1547 250

3,7 1196 260

4,5 1612 270

4,5 1599 280

4,7 1651 290

4,7 1508 300

4,8 1781 310

5 1807 320

5,1 1859 330

5,3 1937 340

5,5 2054 350

5,7 2301 360

5,8 2418 370

6,1 2522 380

6,2 2678 390

6,4 2717 400

6,7 2782 410

7,1 2834 420

7,8 2860 430

8,4 2860 440




Ecuación de linealidad → y= 1.084 + 0,0012xCoeficiente de correlación → 0.979

Gráfica 3. Distancia – milivoltios del sensor

Gráfica 2. Distancia – Velocidad anemómetro



Ecuación de linealidad → y= - 22.578 + 6,248xCoeficiente de correlación → 0.98

Se comprobó experimentalmente que tanto el anemó-metro como el sensor de velocidad tienen un compor-

tamiento lineal (directamente proporcional) con res-pecto a la distancia medida en los dos dispositivos al mismo tiempo; por lo tanto se establece una relación directamente proporcional entre velocidad de flujo en m/s y voltaje generado por el sensor en mV.

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La función que establece dicha relación es la siguiente:

Y= 1.145 + 0.002XCoeficiente de correlación → 0.98

Gráfica 4. Milivoltios – velocidad anemómetro

Ecuación de linealidad → y= 1.145 + 0.002xCoeficiente de correlación → 0.98

CONCLUSIONES

• Identificando los procesos que se realiza en el laboratorio de Física para la toma de datos en prácticas desarrolladas con Tubo de Venturi, se desarrolló un sistema capaz de mejorar el nivel de confiabilidad en los mismos.

• Ventur’s comprueba de manera simple los principios de la mecánica de fluidos (ecua-ción de Bernoulli y ecuación de continuidad) porque permite el tratamiento de datos de manera gráfica y estadística, efectuando un adecuado proceso de análisis.

• Estableciendo una comparación entre el Tubo de Venturi que se encuentra en el laborato-rio de Física de la Universidad Mariana y el sistema semiautomático Ventur’s, se obtuvo


resultados que demuestran que el sistema fa-cilita la toma de datos y la realización de las prácticas.

• Los sensores de la familia MPX son los más apropiados para detectar presiones mínimas, aunque se debe trabajar al máximo la eta-pa de amplificación y purificación de señal para evitar la fluctuación que se genera en la salida.

• La calibración con anemómetro digital Kestrel 1000 Pocket Wind Meter permitió mejorar la confiabilidad del sensor de velocidad cons-truido para este proyecto.

• Es mejor medir la velocidad en el tubo de Venturi con un sensor que se desplace in-ternamente centímetro a centímetro en el mismo, para lograr una toma de datos más puntual.



cada incremento, tanto de software como de hardware, con el fin de solucionar los pro-blemas presentes en el mismo, reduciendo tiempo.

• El generador de aire debe tener buena poten-cia para que el flujo sea estacionario y estimu-le adecuadamente a los sensores.

• Una buena documentación de riesgos permi-tió controlar el impacto de los mismos dentro de la investigación y así evitar contratiempos en las pruebas e implementación del sistema.

• A través de las matemáticas se puede com-probar ecuaciones y principios físicos necesa-rios para el desarrollo de una aplicación en un lenguaje de programación. Al culminar el proyecto, las pruebas de linealidad de señal sensorial, la calibración y las ecuaciones obte-nidas para cada sensor fueron logradas gracias a regresiones lineales y graficación, donde se evidencia el comportamiento.

• La medición de la presión en el tubo de Ven-turi debe ser en puntos definidos, porque si se trata de medirla en todo el trayecto del tubo, cambian las condiciones físicas de la estructura.

• En el desarrollo de la investigación se llevó un proceso ordenado de documentación, construcción de software y aplicación, lo que permitió apreciar que la Ingeniería de Siste-mas se puede aplicar en otras áreas, como en este caso la Física, permitiendo demostrar que realmente se puede trabajar y desarrollar investigaciones para solucionar diversidad de problemas.

• Silverlight es una tecnología asíncrona (no re-quiere estar conectada todo el tiempo al ser-vidor, ya que la información se obtiene una sola vez y es almacenada en la memoria del cliente, lo que permite volver a cargarse en el momento en que se actualice), que mejora el rendimiento de aplicaciones Web, permitien-do un mejor acceso de los usuarios y el uso de menos recursos del servidor.

• La utilización de procedimientos almacena-dos es importante para generar mayor seguri-dad dentro de la aplicación, debido a que son rutinas que permiten ejecutar procesos den-tro de la base de datos, sin tener interacción directa con funciones SQL.

• La implementación de un servicio web per-mitió conectar las dos aplicaciones desarrolla-das, sin necesidad de repetir código, además, de que al conectarse a él a través de clases, se cumple con el paradigma orientado a objetos de esta investigación.

• Después del desarrollo de varias pruebas con aplicaciones web, se pudo comprobar que es más eficiente desarrollar una aplicación Win-dows para este proceso, ya que la primera no permite obtener los datos en tiempo real y genera un mayor consumo de recursos por la interacción cliente – servidor.

• El ciclo de vida incremental aplicado dentro de esta investigación permitió comprobar

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BIBLIOGRAFÍA

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R e v i s t a UNIMAR

unimarRev i s ta

35

Fecha de recepción: 28 de septiembre de 2009Fecha de aprobación: 9 de octubre de 2009

RESUMEN

El Río Pasto es una fuente hídrica muy importante porque atraviesa toda la ciudad de su mismo nombre, convirtiéndolo en el receptor de todos los vertimientos de aguas residuales e industriales que se genera en la ciudad. Actualmente se está haciendo diferentes estu-dios para evaluar su estado y determinar el grado de los impactos generados.

Generalmente la evaluación de la calidad del agua se hace por medio de parámetros físico – químicos, los cuales suministran información instantánea de las con-diciones del agua. Un método alternativo para evaluar la calidad del agua, con un alto nivel de confiabilidad y que muestra las condiciones presentes y pasadas de un cuerpo de agua es la utilización de bioindicadores. En los ecosistemas lóticos, los principales grupos de orga-nismos que se utiliza como indicadores, son las algas de perifiton y los macroinvertebrados acuáticos.

En el caso específico de este estudio se va a determinar la calidad del agua del Río Pasto mediante la utilización de los índices de Margalef y Simpson para algas de pe-rifiton y el método BMWP/Col para macroinvertebra-dos acuáticos.

PALABRAS CLAVE

Bioindicadores, Calidad del agua, Algas de perifiton, Macroinvertebrados acuáticos, Índices de Margalef

y Simpson, BMWP/Col.

ABSTRACT

Pasto River is a very important water source because it crosses the whole city of the same name, turning it into the recipient of all the sewage and industrial waste generated in the city. Nowadays different studies are done to evaluate its condition and to determine the degree of the impacts generated.

Generally water quality evaluation is done through physical - chemical parameters, which give instant information of the conditions of the water. An alternative method to evaluate the water quality, with a high level of reliability and that shows the present and past conditions of body water is the using of bioindicators. In the lotic ecosystems, the principal groups of organisms used as indicators, are the periphyton algae and the aquatic macroinvertebrates.

DETERMINACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA DEL RÍO PASTO Mediante la utilización de bioindicadores

PASTO RIVER WATER QUALITY DETERMINATION Through bioindicators

Por Mery Liliana López MartínezBióloga, Universidad Nacional de ColombiaEspecialista en Microbiología, Universidad Católica de ManizalesProfesora Asistente. Facultad de Ingeniería, Pro-grama de Ingeniería Ambiental. Universidad Mariana. Coordinadora Sub línea de Recursos Hídricos, Grupo de Investigación Am-biental GIA. [email protected]@hotmail.com

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In this specific study it is going to determine the Pasto River water quality by Margalef’’s and Simpson’s index for periphyton algae and the method BMWP/Col for aquatic macroinvertebrates.

KEY WORDS

water quality, periphyton algae, aquatic macroinvertbrates, Margalef’’s and Simpson’s index,

BMWP/Col.

INTRODUCCIÓN

La degradación de los recursos hídricos es motivo constante de preocupación para el hombre, pues

existe un creciente interés por conocer y proteger los ecosistemas acuáticos, sobre todo porque, en general, las aguas dulces sirven como vía de evacuación de pro-ductos no utilizables, procedentes de la industria, la agricultura y el metabolismo humano y animal [1].

Para evaluar la calidad de agua han sido utilizados, esencialmente, parámetros físico-químicos, que si bien en principio son de una gran precisión, la información que suministran son respecto a las condiciones instan-táneas de las aguas y los efectos de los contaminantes son detectados si son dispuestos en el momento. Es decir, los resultados son puntuales en la dimensión cronológica y no revelan mucho de la evolución de una carga contaminante y la capacidad resiliente y amortiguadora de los ecosistemas acuáticos.

Todo organismo vivo tiene unas preferencias o exi-gencias con respecto a los diferentes factores físico-químicos y bióticos del ambiente. Los diferentes hábitats son colonizados por poblaciones animales y vegetales, cuya estructura responde a un cierto equi-librio, en condiciones normales. Cuando sobreviene una perturbación en el medio, tiene lugar un pro-fundo trastorno en la estructura de las poblaciones, que se manifiesta por un cambio de la dominancia relativa de las diferentes especies, acompañado por sustituciones en la fauna y flora, pudiendo llegar a la desaparición completa de la comunidad, cuando la perturbación es demasiado drástica.

El estudio de la estructura de la comunidad que sobre-vive en un medio contaminado no suele proporcionar un conocimiento de la naturaleza exacta del agente perturbador, pero permite sospechar de una u otras fuentes de contaminación en aquellos casos en que las técnicas físico-químicas son inoperantes y en todo caso, son un complemento de las mismas.

Los bioindicadores informan de la situación momen-tánea y de la acontecida algún tiempo antes de la toma de muestras; es decir, es como tener información del presente y pasado de lo que está sucediendo en las aguas [2]. Según la literatura disponible los macroinver-tebrados acuáticos y las microalgas son los dos grupos que ha menudo se recomienda usar en evaluaciones de calidad de agua. [3]

Las algas de perifiton son utilizadas como bioindicado-res en ecosistemas lóticos porque son, generalmente, el grupo autotrófico dominante, están presentes a lo largo de todo el río, no presentan complicaciones en su ciclo y ecológicamente son mejor conocidas que otros grupos. Las principales ventajas de utilizar algas como indicadoras de la calidad de las aguas son:

• Su carácter cosmopolita.

• La sensibilidad de algunas especies de este grupo a los cambios ambientales, frente a la tolerancia de otras.

• La facilidad y rapidez de muestrear en gran-des cantidades y sobre pequeñas áreas super-ficiales.

• La preservación, re-chequeo y distribución a otros laboratorios del material utilizado para el montaje de las preparaciones.

• La escasa probabilidad de daño al ser removi-das de los sustratos naturales o artificiales.

El uso de macroinvertebrados para valorar y determi-nar la calidad del agua tiene cuando menos 100 años de antigüedad [4]. Los macroinvertebrados acuáticos son generalmente abundantes, relativamente fáciles de recolectar y tienen el suficiente tamaño para ser obser-vados sin necesidad del microscopio, o cuando menos, de infraestructura sofisticada. Presentan las siguientes ventajas:


Determinación de la calidad del agua del río Pasto

• Son prácticamente universales.

• Son sedentarios.

• Son extremadamente sensibles a perturbacio-nes.

• Presentan largos ciclos de vida.

• Muestran una respuesta inmediata ante un determinado impacto.

• Presentan un patrón de estímulo-respuesta ante alteraciones físico-químicas.

El Río Pasto fue escogido para este estudio por ser una fuente hídrica muy importante, pues atraviesa toda la ciudad de su mismo nombre, convirtiéndose en recep-tor de todos los vertimientos de aguas residuales e in-dustriales que se genera en ella.

Su cuenca es uno de los principales afluentes del Río Juanambú, el cual hace parte de la gran cuenca del río Patía que nace en la vertiente occidental del sistema orográfico de los Andes en el Departamento de Nari-ño, al suroccidente de Colombia. La longitud del cauce principal es de 58.62 Km., medidos desde la unión de las quebradas El Retiro y Las Tiendas, hasta la desem-bocadura en el Río Juanambú. En general, en la cuenca pueden ser identificados tres grandes sectores denomi-nados: alto, medio y bajo.

El sector alto comprende desde la divisoria sur de la cuenca hasta el sector donde se encuentra ubicada la bocatoma del acueducto Centenario que abastece a la ciudad de Pasto, caracterizado por concentrar ecosiste-mas protectores. La parte media abarca principalmente la ciudad de Pasto y subcuencas aferentes, su tramo es el ubicado entre la bocatoma Centenario y la estación del IDEAM ubicada en la parte anterior de la Universi-dad de Nariño. Por su parte el tramo inferior compren-de desde la estación IDEAM hasta la desembocadura al Río Juanambú. [5].

1. METODOLOGÍA1. METODOLOGÍA1. METODOLOGÍ

1.1 TOMA DE MUESTRAS

Se hizo un recorrido a lo largo de todo el Río Pasto, donde se determinó los puntos de muestreo, teniendo en cuenta la representatividad ecológica de los mis-mos. Los sitios determinados para hacer el muestreo son presentados en la tabla 1. El día 4 de marzo de 2009 se tomó las muestras.

Tabla1. Puntos de muestreo

Fuente: esta investigación, San Juan de Pasto, Mayo de 2009.

1.1.1 ALGAS DE PERIFITON

Las muestras de algas perifíticas, fueron recolectadas mediante la técnica de raspado de sustrato. Se tomó un área de 9 cm2, y se hizo raspado sobre rocas, troncos, hojas caídas, en zonas de remanso y raudal.

Las muestras fueron preservadas con solución Transeau en proporción 1:1 en frascos plásticos de 100 ml. de capacidad. Los recipientes fueron etiquetados, sellados y transportados al laboratorio para realizar la respectiva identificación.

Las muestras en el laboratorio fueron observadas en el microscopio, para lo cual se realizó transectos con identificación hasta el nivel de morfo-especie y conteo de número de individuos. Para la identificación de las algas se utilizó las claves de Ling & Tyler (2000), Cox (1996), Bourelly (1966, 1968, 1970), Bicudo & Bicu-

NO. DE PUNTO NOMBRE

PUNTO 1 Punto InicialPUNTO 2 Antes de PTAR La LagunaPUNTO 3 Después de Bocatoma CentenarioPUNTO 4 Antes de Descarga Quebrada MirafloresPUNTO 5 Antes de Hospital InfantilPUNTO 6 Puente Club del ComercioPUNTO 7 Estación IDEAMPUNTO 8 Después de Hidroeléctrica Julio BravoPUNTO 9 CasabuyPUNTO 10 ProvidenciaPUNTO 11 Ensillada

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do (1970), Coesel (1983, 1985, 1987), Comas (1989a, 1989b, 1990, 1992, 1996), González (1995), Krammer & Lange-Bertalot (1986, 1988), Tell & Conforti (1986).

1.1.2 MACRO INVERTEBRADOS ACUÁTICOS

Los macroinvertebrados fueron recolectados mediante el empleo de una malla Surber de 250 µm de diámetro de poro y un área de 400 cm2. Los sitios de colecta incorporaron zonas de raudal y remanso con el fin de abarcar la mayor heterogeneidad de hábitats.

Las muestras obtenidas en cada uno de los cuadrantes por sitio de muestreo no fueron colectadas indepen-dientemente de acuerdo con el tipo de sustrato o há-bitat. Éstas fueron integradas en una sola muestra, de tal forma que se estableciera algunos elementos de las condiciones actuales de los ecosistemas acuáticos y su biota asociada.

Los organismos colectados fueron pasados manual-mente, mediante el empleo de pinzas y pinceles, a fras-cos plásticos de 100 ml. Se preservó las muestras con alcohol etílico al 70%. Se etiquetó, selló y transportó los recipientes al laboratorio para su identificación. Los macroinvertebrados fueron identificados utilizando las claves taxonómicas de Merrit y Cumins (1996) y Rol-dán (1998).

1. 2. TRATAMIENTO DE LA INFORMACIÓN

Se conoce y utiliza generalmente un alto número de índices para evaluar la diversidad, los cuales asumen diferentes aspectos de la misma. En este caso, se utilizó para el análisis de la diversidad de algas de perifiton, el índice de Diversidad de Margalef y el índice de domi-nancia de Simpson.

El primero se calcula mediante la siguiente fórmula [6]:

Donde: S = Número de especies. N = Número total de individuos.

El segundo se calcula mediante la siguiente fórmula [7]:

Donde: pi = abundancia propor-cional de la especie i, es decir, el número de indivi-duos de la especie i dividi-do entre el número total de individuos de la muestra.

A medida que λ se incrementa, la diversidad decrece. La diversidad puede entonces calcularse como 1- λ o λ o λbien 1/ λ.

Para los macroinvertebrados acuáticos se utilizó el mé-todo BMWP/Col, que consiste en asignar un valor de bioindicación a cada una de las familias taxonómicas de macroinvertebrados, los cuales, para Colombia, han sido previamente establecidos por Roldán [8].

El método sólo requiere llegar hasta nivel de familia, los datos son cualitativos. El puntaje va de 1 a 10 de acuerdo con la tolerancia de los diferentes grupos a la contaminación orgánica. Las familias más sensibles re-ciben un puntaje de diez; en cambio, las más toleran-tes a la contaminación reciben un puntaje de uno. La suma de los puntajes de todas las familias proporciona el puntaje total BMWP.

El puntaje promedio por taxón conocido como ASPT (Average Score per Taxon), esto es, el puntaje total BMWP dividido entre el número de taxa, es un índice particularmente valioso para la evaluación del sitio. Los valores ASPT van de 0 a 10; un valor bajo de ASPT asociado a un puntaje bajo de BMWP indicará condi-ciones graves de contaminación. Los valores de puntaje para las familias individuales reflejan su tolerancia a la contaminación. Tabla 2. La interpretación de los resul-tados se realiza como se presenta en la Tabla 3.

LnNS 1DMg

2ip



FAMILIAS PUNTAJEAnomalopsychidae, Atriplectididae, Blepharoceridae, Calamoceratidae, Ptilodactylidae, Chordodidae, Gomphidae, Hydridae, Lampyridae, Lymnessiidae, Odontoceridae, Oligoneuriidae, Perlidae, Polythoridae, Psephenidae. 10

Ampullaridae, Dytiscicidae, Ephemeridae, Euthyplociidae, Gyniridae, Hydraenidae, Hydrobiosidae, Leptophlebiidae, Philopotamidae, Polycentropodidae, Polymitaryidae, Xiphocentronidae. 9

Gerridae, Hebridae, Helicopsychidae, Hydrobiidae, Leptoceridae, Lestidae, Palaemonidae, Pleidae, Pseudothelpusidae, Saldidae, Simullidae, Veliidae. 8

Baetidae, Caenidae, Calopterygidae, Coenagrionidae, Corixidae, Dixidae, Dryopidae, Glossossomatidae, Hyalellidae, Hydroptilidae, Hydropsychidae, Leptohyphidae, Naucoridae, Notonectidae, Planariidae, Psychodidae, Scirtidae. 7

Aeschnidae, Ancylidae, Corydalidae, Elmidae, Libellulidae, Limnichidae, Lutrochidae, Megapodadagrionidae, Sialidae, Staphylinidae. 6

Belostomatidae, Gelastocoridae, Mesoveliidae, Nepidae, Planorbiidae, Pyralidae, Tabanidae, Thiaridae. 5

Chrysomelidae, Stratiomyidae, Haliplidae, Empididae, Dolichopodidae, Sphaeridae, Lymnaeidae, Hydrometridae, Noteridae. 4

Ceratopogonidae, Glossiphoniidae, Cyclobdellidae, Hydrophilidae, Physidae, Tipulidae.Tipulidae. 3

Culicidae, Chironomidae, Muscidae, Sciomyzidae, Syrphidae. 2

Tubificidae.Tubificidae. 1

Tabla 2. Puntajes de las familias de macroinvertebrados acuáticos para el índice BMWP/Col.

Fuente: Bioindicación de la calidad del agua en Colombia. Uso del método BMWP/Col. Universidad de Antioquia.

CLASE CALIDAD BMWP/COL SIGNIFICADO COLORI Buena >100 Aguas muy limpias a limpias

II Aceptable 61-100 Aguas ligeramente contaminadas

III Dudosa 36-60 Aguas moderadamente contaminadas

IV Críticaíticaí 16-35 Aguas muy contaminadas

V Muy críticaíticaí < 16 Aguas fuertemente contaminadas.

AzulVerde

Amarillo

NaranjaRojo

Tabla 3. Clases de calidad de agua, valores de BMWP/Col, significado y colores para representaciones cartográficas.

Fuente: Bioindicación de la calidad del agua en Colombia. Uso del método BMWP/Col. Universidad de Antioquia.

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2.1. ALGAS DE PERIFITON

En la figura 1 se presenta la distribución de órdenes taxonómicos por número de familias de algas, en don-de se aprecia que la familia más rica corresponde a Nostocales, con 10 especies, seguido de Fragilariales y Naviculales, con 8, luego están Chlorococcales con

7, Chroococcales con 6 y Bacillariales, Cymbellales, Microsporales y Ulotrichales con 2 especies cada una. Adicionalmente se presenta 8 familias con una sola es-pecie.

Figura 1.Familias de algas de perifiton encontradas


Por puntos de muestreo las especies más importantes fueron las siguientes:

• Punto inicial: Navicula sp. 1, con 15,6%, Navicula sp. 2, con 14,8% y Oscillatoria sp. 1, con 13,6%.

• Antes de PTAR La Laguna: Mastogloia sp. 1, con 19,5%, Navicula sp. 2, con 17,1% y Cymbella sp. 1, con 14,6%.

• Después de Bocatoma Centenario: Stauroneissp. 1, con 30%, Navicula sp. 1, con 22,5% y Chlorococcum sp. 1, con 10%

• Antes de descarga de la Quebrada Miraflores: Navicula sp. 3, con 35,9%, Amphipleura sp. 1, con 26,2% y Stauroneis sp. 1, con 14,6%.

• Antes del Hospital Infantil: Mastogloia sp. 1, con 28.6%, Navicula sp. 1, con 16,4%, Stauroneis sp. 1, con 13,6% y Pinnularia sp. 1, con 10%.

• Puente Club del Comercio: Navicula sp. 2, con 26%.

• Estación IDEAM: Navicula sp. 1, con 19,9%, Navicula sp. 2, con 17,9%, Oscillatoria sp. 1, con 15,2%, Pinnularia sp. 1 con 11,82% y Stauroneis sp. 1 con 11,1%.

• Después de la Hidroeléctrica Julio Bravo: Navicula sp. 2, con 34,3%, Mastogloia sp. 1 con 22,4% y Navicula sp. 1 con 11,4%.

• Casabuy: Navicula sp. 1, con 47,5% y Anacystissp. 1, con 18%.



• Providencia: Navicula sp. 3, con 19,2%, Chlorococcum sp. 1, con 14,6%, Mastogloiasp. 1 y Navicula sp. 2, con 13,1% y Pinnulariasp. 1, con 12,3%.

Tabla 4. Índices de diversidad calculados para los sitios de muestreo

INDICEPUNTOS DE MUESTREO

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Margalef 3,28 2,91 2,74 2,10 2,43 2,13 1,58 2,16 1,70 2,26 1,93

Simpson 0,10 0,11 0,17 0,23 0,15 0,19 0,14 0,19 0,27 0,12 0,19

1-Simpson 0,90 0,89 0,83 0,77 0,85 0,81 0,86 0,81 0,73 0,88 0,81

1/Simpson 10,44 8,81 6,05 4,44 6,86 5,36 7,32 5,15 3,70 8,51 5,14


• Ensillada: Navicula sp. 3, con 38,1%, Navicula sp. 2, con 13,1% y Anacystis sp. 1, con 11,4%.

En la tabla cuatro se presenta los resultados de los índi-ces de Margalef y Simpson calculados para cada punto de muestreo.

En general, se presenta un descenso de la diversidad desde el Punto Inicial hasta el punto en que se ubicó antes de la descarga de la Quebrada Miraflores. A par-tir del punto antes del Hospital Infantil y hasta estación IDEAM se ha presentado un ascenso inicial, seguido de un descenso paulatino en los valores de diversidad media, después de la Hidroeléctrica Julio Bravo. Para Casabuy se presenta un valor relativamente bajo; en Providencia sube nuevamente y baja ligeramente en la Ensillada. Es probable que este comportamiento se deba a la capacidad de auto recuperación del Río, así como al aumento de la reaireación dada por las pen-dientes que facilitan el intercambio gaseoso entre el agua y la atmósfera.

Los valores obtenidos en los índices indican que el Río Pasto presenta una aceptable calidad biótica en el pun-to inicial y antes de la PTAR de La Laguna, deficiente en el punto después de bocatoma Centenario y antes

de descarga de la Quebrada Miraflores, pésima en el Hospital Infantil, Puente Club del Comercio, estación IDEAM y después de la Hidroeléctrica Julio Bravo y presenta una ligera recuperación en las últimas tres es-taciones Casabuy, Providencia y Ensillada.

2.2 MACROINVERTEBRADOS ACUÁTICOS

En la tabla 5 se presenta el resumen de las familias de macroinvertebrados encontradas en cada punto de muestreo. El signo + significa que la familia está pre-sente en ese punto.

En la tabla 6 se presenta los valores de bioindicación encontrados mediante el método BMWP/Col, el va-lor del ASPT, la calidad del agua según los valores del BMWP y ASPT y la clave de color que se debe utilizar en una representación cartográfica.

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Tabla 5. Familias de macroinvertebrados acuáticos presentes en cada punto de muestreo.

FAMILIAPUNTOS DE MUESTREO

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Baetidae + + + + + +BlepharoceridaeBlepharoceridae + + + +Chironomidae + + + + + + + +CoenagrionidaeCoenagrionidae +Elmidae + + + +Glossosomatidae + + +HelicopsychidaeHelicopsychidae +Hyalellidae + +Hydrobiosidae +Hydropsychidae + +Leptoceridae + + +Leptophlebiidae +Lymnaeidae + +Naucoridae + + +Planariidae + + + +Ptilodactylidae +Scirtidae +Simulidae + + +Tipulidae +Tricorythidae +Tubificidae + + + +


Tabla 6. Valores de Bioindicación. Macroinvertebrados acuáticos

PUNTO DE MUESTREO ASPT BMWP CALIDAD SIGNIFICADOCLAVE DE COLOR

Punto Inicial 7,27 80 AceptableAceptableAguas ligeramente

contaminadasAntes de PTAR La Laguna 7,20 72 Aceptable

Después de Bocatoma Centenario 7,00 49 Dudosa

Aguas moderadamente

contaminadasAntes de Descarga Quebrada Miraflores 6,44 58 Dudosa

Antes de Hospital Infantil Antes de Hospital Infantil 1,00 1 Muy críticaMuy crítica

Aguas fuertemente contaminadas

Puente Club del Comercio 1,50 3 Muy críticaMuy críticaEstación IDEAM 1,50 3 Muy críticaMuy críticaDespués de Hidroeléctrica Julio Bravo 2,00 1 Muy crítica

CasabuyCasabuy 5,00 30 CríticaíticaíAguas muy

contaminadasProvidencia 6,40 32 CríticaíticaíEnsillada 8,00 16 Críticaíticaí

Verde

amarillo

Rojo

Naranja




En general, los valores encontrados tanto en algascomo en macroinvertebrados indican que la calidaddel agua del Río Pasto en su parte alta se puede con-siderar como buena; al entrar en la ciudad de SanJuan de Pasto el río recibe la mayor cantidad de con-taminantes haciendo que la calidad del agua sea muymala y en la parte baja la calidad mejora, pero sigueconsiderándose agua muy contaminada.

3. CONCLUSIONES

• Los valores del índice BMWP/Col muestran calidades de agua totalmente diferentes: agua ligeramente contaminada en la parte alta de la cuenca, agua fuertemente contaminada en la parte media de la cuenca y agua muy contaminada en la parte baja de la cuenca, valores que están de acuerdo con las caracte-rísticas propias de cada tramo.

• Los valores obtenidos en los índices para las algas de perifiton indican que el Río Pasto presenta una aceptable calidad biótica en el punto inicial y antes de la PTAR de La Laguna, deficiente en el punto después de Bocatoma Centenario y antes de descarga de la Quebrada Miraflores, pésima en las demás estaciones, aunque se manifiesta una lige-ra recuperación en Casabuy, Providencia y Ensillada.

• A medida que el río avanza, se presenta una disminución en la diversidad de especies, de-bido al aumento de la carga contaminante en el cauce del río; en el tramo final se evidencia una leve recuperación de la calidad del agua, relacionada con el aumento de los procesos de reaireación en el río.

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RESUMEN

La complejidad de llevar a cabo eventos académicos y de formación profesional radica en gran parte en la planeación, organización y manejo de la gran cantidad de información sobre todos los aspectos que afectan el desarrollo del mismo. A esto se suma el uso inade-cuado de las TIC por parte de los organizadores de eventos o la no explotación de todo el potencial que éstas ofrecen.

Para dar solución a esto, se vio la necesidad de llevar a cabo una investigación y posterior construcción de un aplicativo que brinde herramientas suficientes para planear, desarrollar y evaluar cada uno de los eventos desarrollados. Además, ofrecer a los asistentes, con-ferencistas y ponentes la manipulación y gestión de la información necesaria de los eventos en los que participen.

PALABRAS CLAVE

planeación, organización, información, eventos.

ABSTRACT

The complexity of carrying out academic professional training is largely due to the planning, organization and managing of the great amount of information on all aspects that affect the process of development itself, besides the inadequate use of TIC from the organizers of events or the failure to use all the potential that they can offer.

To address this, it was necessary to carry out a research and a subsequent construction of an application that provides enough tools to plan, develop and evaluate each of the events developed, offering speakers and lecturers a management of the necessary information from the events in which they are handling.

KEY WORDS

planning, organization, information, events.

“EVENT MANAGER”Manejador Informático de Procesos Administrativos En eventos académicos y de formación profesional

“EVENT MANAGER”Computer Based Information Management of Administrative Process

Used in academic professional development

Autores:Luisa Fernanda Guerra [email protected] Fernando Sarasty Españ[email protected] Carlos Ledesma [email protected] Alexandra Luna [email protected]

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1. INTRODUCCIÓN.

Las instituciones educativas generalmente realizan eventos de carácter académico y científico con el

objetivo de divulgar avances y desarrollos relacionados con la investigación en las diferentes áreas del conoci-miento; asimismo proporcionan espacios de encuentro entre la comunidad académica y la comunidad en ge-neral, para intercambiar información, opiniones y ex-periencias, todo enfocado a fomentar el interés por el conocimiento.

Al momento de desarrollar un evento, se lleva a cabo una serie de procesos de carácter administrativo, logís-tico y publicitario, los cuales demandan considerables inversiones de tiempo y recursos de tipo económico, que pueden variar, dependiendo de la magnitud y ca-tegorización de la actividad. Habitualmente la admi-nistración de la información relacionada al evento, es desarrollada manualmente, dejando a la vista la nece-sidad de crear e implementar un sistema integral que realice cada uno de estos procesos en forma oportuna y confiable.

El proyecto se enfoca a optimizar la gestión de todos los procesos de carácter administrativo que se lleva a cabo en el momento de desarrollar eventos académi-cos y de formación profesional, para permitir que, tan-to las instituciones educativas como los organizadores de los eventos, cuenten con una herramienta tecno-lógica que dé eficiencia y confiabilidad al tratamiento de la información.

2. ANTECEDENTES.

La organización de eventos es un campo muy im-portante para las instituciones; tanto así que existen programas académicos encargados de preparar a las personas en su planeación, programación, realización, negociación, funcionamiento y evaluación, en diferen-tes temáticas, contextos y servicios. Sin embargo, no existe una herramienta sistematizada que les ayude a gestionar cada uno de los procesos que se lleva a cabo al momento de la organización.

Hoy en día se puede encontrar diversas empresas rela-cionadas con la organización de eventos en diferentes campos; un ejemplo de esto es la empresa radicada en España “UNITY eventos”, la cual se encarga de realizar y coordinar todos los aspectos logísticos que se requiere

al momento de hacer eventos de carácter social como matrimonios, cumpleaños, aniversarios, entre otros. A nivel nacional también hay entidades dedicadas a esta labor, como “Gamma Producciones”, la cual organiza el montaje logístico en lanzamientos de productos, fies-tas empresariales, congresos, ferias y seminarios.

A nivel regional no se ha establecido la existencia de empresas que organicen específicamente eventos académicos y de formación profesional. En la región existen entidades encargadas de realizar contactos re-queridos para cumplir las necesidades que presente un cliente, como por ejemplo: contratación de animado-res de fiestas, grupos musicales, instalación de audio y video y similares.

Al indagar acerca de la existencia de entidades que or-ganizan eventos de carácter académico, se estableció que, generalmente, estas empresas administran la parte logística de los eventos, evidenciando que los servicios que prestan no son integrales, pues omiten la adminis-tración de la información, tales como inscripción de participantes, creación de horarios para la asignación de conferencias, pagos en línea, generación de escara-pelas y certificados.

3. FUNDAMENTOS TEÓRICOS.

Las teorías utilizadas para el desarrollo de la investiga-ción son las siguientes:

Administración de procesos

De acuerdo con Voehl1, el propósito de la administra-ción de procesos es asegurar que todos los procesos claves trabajen en armonía para maximizar la efecti-vidad organizacional. La meta es alcanzar una venta-ja competitiva a través de una mayor satisfacción del cliente. Las herramientas y técnicas principales usadas en estos procesos son: diagrama de flujo, tormenta de ideas, votación, diagrama de Pareto y gráficas. Si éstas son implementadas eficazmente se obtiene tres resul-tados principales:

1. Un lenguaje común para documentar y comu-nicar actividades y decisiones para procesos cla-ve en el mejoramiento de procesos de calidad total.

1 VOEHL, Frank. Guía de instrumentación para pe-queñas y medianas empresas


“Event Manager”

2. Un sistema de indicadores de calidad total en-cadenados a través de toda la institución educa-tiva.

3. Ganancias inmediatas y a largo plazo a través de

la eliminación de desperdicio, cuellos de bote-lla y trabajo doble.

Un proceso se define como una serie de cambios a través de los cuales algo se desarrolla. Todo trabajo involucra procesos. Cualquier proceso de trabajo, no importando si sea pequeño o grande, complicado o sencillo, involucra tres componentes principales:

• Entradas: Recursos del ambiente externo, in-cluyendo productos o salidas de otros subsiste-mas.

• Procesos de transformación: Las actividades de trabajo que transforman las entradas, agre-gando valor a ellas y haciendo de las entradas, las salidas del subsistema.

• Salidas: Los productos y servicios generados por el subsistema, usados por otro sistema en el ambiente externo.

El uso de este modelo ayuda a identificar tres fases prin-cipales del mejoramiento de procesos y sus objetivos:

• Fase de Diseño: Mejorar el esfuerzo que se enfoca en:

1. Información acerca de las necesidades del cliente.

2. Pasos de diseño en la transformación de procesos.

3. Especificación de requerimientos de las entradas.

4. Planeación de desarrollo. 5. Información de la capacidad de los pro-

veedores.

• Fase de Producción: Mejorar los esfuerzos que se enfoca en las entradas para producir los productos y/o servicios deseados. Esto in-cluye temas relacionados con:

1. Conformidad para diseñar especificacio-nes.

2. Efectividad y eficiencia para evitar erro-res, fracasos y trabajos dobles

3. Producción en tiempo oportuno. 4. Costos 5. Conocimiento de las necesidades de re-

cursos de los empleados. 6. Cumplimiento con requerimientos regu-

lares.

• Sistema de Realimentación: Mejorar los es-fuerzos que se enfoca en expandir la informa-ción recibida desde dos sistemas de realimen-tación:

1. Información del ambiente interno en la efectividad y eficiencia de la fase de di-seño.

2. Información desde el ambiente externo, o los clientes, basándose en si el produc-to cumple con sus especificaciones de calidad.

Implantando Administración de Procesos

Las entradas apropiadas no son suficientes, mas sí ne-cesarias, para producir salidas apropiadas. El diseño, proceso y salida basados en las necesidades de los beneficiarios, definen entradas apropiadas que maxi-mizan el sistema, mientras las inapropiadas, crean li-mitaciones en el sistema. Por consiguiente, es más fácil pensar en entradas apropiadas o inapropiadas, que en términos de calidad.

Desafortunadamente, el conocimiento de las salidas no nos provee la base para identificar problemas que incu-rren durante el proceso de desarrollo del producto. Los pasos para llevar a cabo la administración de procesos son:

a. Identificar los procesos principales.b. Análisis de Procesos.

Se inicia con un esfuerzo en especificar el pro-pósito de los procesos principales en estudio. La identificación de las necesidades y expectativas del cliente debe involucrar a los clientes como la principal fuente de información. Usualmen-te es útil desarrollar un diagrama de flujo del proceso que está siendo estudiado. Al examinar el diagrama de flujo, podemos obtener discer-

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nimiento sobre las fuentes de los problemas, como pasos innecesarios y puntos de retraso. Los procedimientos para desarrollar un diagra-ma de flujo de procesos, incluyen:

1. Definición de límites: los límites del pro-ceso en estudio deben ser especifica-dos.

2. Recolección de datos: sobre el proceso y las actividades relacionadas. Aquí los es-fuerzos deben incluir una participación directa en las actividades, observación directa de los procesos y pedir a otros que describan cómo se lleva a cabo el trabajo.

3. Listado de actividades secuenciales: Los pasos involucrados en el proceso deben ser identificados en el orden en que ocurren, es decir, entrada, proveedor, primeras acciones, salida de la actividad, quién recibe las salidas, etc.

4. Estudio del diagrama de flujo: El dibujar el diagrama de flujo proveerá informa-ción sobre datos que faltan, pasos re-dundantes, retrasos potenciales, etc.

c. Identificar los problemas Esto involucra la utilización de medidas de rendimiento y la recolección de da-tos del proceso en estudio. Por ejemplo, los datos de admisión de un estudian-te deben ser utilizados para estudiar el proceso de admisión y las evaluaciones realizadas sobre la manera de enseñar, deben ser utilizadas, para estudiar los procesos de enseñar – aprender y para identificar problemas en efectividad, eficiencia o para conocer las necesida-des y expectativas del cliente. Donde se encuentra una brecha, se establece un problema.

d. Búsqueda de solucionesCuando surgen dificultades o proble-mas, por lo general la primera reacción es responsabilizar a otros. Así se gasta los recursos equivocadamente tratando de justificar los errores culpando a otros, en vez de invertir estos recursos en la bús-

queda de las verdaderas causas de los problemas.

e. Implementación La planeación de la implementación debe involucrar la elaboración de un plan de contingencia para lidiar con los problemas que se obtiene si algo sale mal. Además un plan debe ser desarro-llado para evaluar el éxito o fracaso de la solución propuesta.

f. Evaluación La evaluación debe involucrar a todos los miembros del equipo. Después de que los resultados son revisados, se debe determinar si es necesario regresar a al-gún paso previo.

Teoría General de Sistemas: Se caracteriza por su perspectiva holística e integradora, en donde lo impor-tante son las relaciones y los conjuntos que a partir de ellas emergen. En tanto práctica, la TGS ofrece un am-biente adecuado para la interrelación y comunicación fecunda entre especialistas y especialidades.2

Los conceptos y características más importantes que corresponden a la TGS que serán empleados en el pro-ceso de investigación del proyecto son:

ELEMENTO: Corresponde a las partes o componentes como objetos y procesos que constituyen el sistema. Una vez identificados estos pueden ser organizados en un modelo.

SISTEMAS ABIERTOS: El sistema a desarrollar importa-rá y procesará información, con el fin de incrementar su contenido y mejorar su organización interna.

REALIMENTACIÓN: El sistema se realimentará me-diante la información obtenida de los resultados de un proceso, para ser mejorado y actualizado, de acuerdo a las necesidades del cliente y el usuario final.

Ingeniería Web (IWeb): La información de la ingenie-ría Web está basada en la sexta edición del libro Inge-niería de software de Roger S. Pressman.

2 http://www.tecnologia.mendoza.edu.ar/sistemas/sis-temas_tgs.htm


“Event Manager”

Los sistemas y aplicaciones basados en WebApp ofre-cen un complejo arreglo de contenido y funcionalidad a una amplia población de usuarios finales. La ingenie-ría Web es el proceso con el que se crea WebApp de alta calidad. Esta no es un clon perfecto de la ingeniería del software, pero toma prestados muchos conceptos y principios fundamentales de ella. Además, el proceso IWeb acentúa actividades técnicas y administrativas si-milares. Existen sutiles diferencias en la manera cómo se dirige dichas actividades, pero el método primordial dicta un enfoque disciplinado para el desarrollo de un sistema basado en la computadora.

En la medida en que se integra cada vez más las WebApp en las estrategias de negocios para peque-ñas y grandes empresas, crece en importancia la necesidad de construir sistemas confiables, prácticos y adaptables. Por tanto, es necesario un enfoque disciplinado en cuanto al desarrollo de WebApp.

Al igual que cualquier disciplina de ingeniería, la IWeb aplica un enfoque genérico que suaviza me-diante estrategias, técnicas y métodos especializados. El proceso IWeb comienza con la formulación del problema que se resolverá con la WebApp. Se pla-nea el proyecto IWeb y se modela los requisitos y el diseño de la WebApp. El sistema se construye con tecnologías y herramientas especializadas asociadas con la Web. Entonces se entrega a los usuarios finales y se evalúa mediante criterios tanto técnicos como empresariales. Dado que las WebApp evolucionan continuamente, se debe establecer mecanismos para el control de configuraciones, el aseguramiento de la calidad y el soporte continuo.

En ocasiones es difícil estar seguro de si el proceso se ha hecho correctamente, hasta que los usuarios finales ejecutan la WebApp. Sin embargo, se aplica prácticas de aseguramiento de calidad del software para valorar la calidad de los modelos IWeb, el contenido y la fun-ción global del sistema, la facilidad de uso, el desem-peño y la seguridad.

Los modelos de procesos IWeb adoptan la filosofía del desarrollo ágil enfocando éste a un desarrollo riguroso que incorpora rápidos ciclos de desarrollo, pero sin de-jar de lado el análisis del problema y el desarrollo de un diseño, la implementación debe proceder en una forma incremental y se debe iniciar un enfoque orga-nizado de prueba.

El panorama de los métodos de IWeb abarca un con-junto de labores técnicas que permiten comprender, caracterizar y luego construir una WebApp de alta cali-dad, que pueden caracterizar de la siguiente manera:

Métodos de comunicación: Definen el enfoque con que se facilita la comunicación entre ingenieros web y los demás participantes de la WebApp.

Métodos de análisis de requisitos: Proporcionan una base para comprender el contenido que entregará una WebApp. La función que proporcionará al usuario final y los modos de interacción que cada clase de usuario requerirá mientras ocurre la navegación por medio de la WebApp.

Métodos de diseño: Abarca una serie de técnicas de diseño que abordan el contenido, la aplicación y la ar-quitectura de información, así como el diseño de inter-face y la estructura de navegación de la WebApp.

Métodos de prueba: Incorpora revisiones técnicas y formales tanto del contenido y el modelo de diseño, como de una amplia variedad de técnicas de prueba que abordan conflictos a nivel de componente y arqui-tectónicos.

Es importante señalar que aunque los métodos IWeb adoptan muchos de los mismos conceptos y principios subyacentes a los métodos de ingeniería de software, los mecanismos de análisis, diseño y prueba deben adaptarse para acomodar las características especiales de las WebApp.

Para realizar la recopilación de requisitos se fija los si-guientes objetivos:

• Identificar requisitos de contenido• Identificar requisitos funcionales• Definir escenarios de iteración para dife-

rentes clases de usuarios.

Para dar cumplimiento a los objetivos anterio-res se sigue los siguientes pasos.

1. Pedir a los clientes que definan las categorías de usuario y describan cada categoría

2. Comunicarse con los clientes para definir los re-quisitos básicos de la WebApp

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3. Analizar la información recopilada y utilizar la información para realizar un seguimiento con los clientes

4. Definir casos de uso que describan escenarios de interacción para cada clase de usuario.

El diseño IWeb conduce a un modelo que contiene la mezcla adecuada de estética, contenido y tecno-logía, la cual varía dependiendo de la naturaleza de la WebApp y, como consecuencia, las actividades de diseño también varían. Las actividades son las siguientes:

Diseño de la interfaz: Describe la estructura y organi-zación de la interfaz de usuario. Incluye una represen-tación de la plantilla de pantalla, una definición de los modos de interacción y una descripción de los meca-nismos de navegación.

Diseño estético: También llamado diseño gráfico, des-cribe la apariencia y sentimiento de la WebApp. Inclu-ye esquemas de color, plantilla geométrica, tamaño de texto, fuente y ubicación, uso de gráficos y decisiones estéticas relacionadas.

Diseño de contenido: Define la plantilla, la estructura y el bosquejo de todo el contenido que se presenta como parte de la WebApp. Establece las relaciones en-tre los objetos de contenido.

Diseño de navegación: Representa el flujo de navega-ción entre los objetos de contenido y para todas las funciones de la WebApp.

Diseño arquitectónico: Identifica la estructura hiperme-dia global para la WebApp

Diseño de componentes: Desarrolla la lógica de proce-samiento detallado que se requiere para implementar componentes funcionales.

La siguiente es la pirámide de diseño para la ingeniería Web. Cada nivel representa las actividades de diseño.

Pirámide de diseño para la ingeniería Web

4. Resultados.

En esta etapa se logrará comprobar la veracidad de la hipótesis, la cual busca determinar si el manejador informático de procesos administrativos en eventos académicos y de formación profesional “EVENT MA-NAGER”, optimiza el manejo de información de los procesos llevados a cabo en la preparación de eventos académicos y de formación profesional en instituciones de educación superior.

La comprobación de hipótesis se realizó aplicando en-cuestas a los integrantes del grupo de coordinadores institucionales de semilleros de investigación, pertene-cientes a la Fundación Universitaria San Martín, Uni-versidad Cooperativa de Colombia, Institución Uni-versitaria CESMAG, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Corporación Universitaria Autónoma de Nariño y Universidad Mariana, instituciones encar-gadas de desarrollar y administrar anualmente un even-to académico para los estudiantes semilleristas de cada una de las instituciones mencionadas anteriormente, en el cual ha sido implementado el proyecto. Las en-cuestas cuentan con una serie de preguntas, enfocadas a determinar qué diferencias pudieron encontrar los organizadores al momento de administrar la informa-ción del evento, haciendo uso de “Event Manager” con relación a la forma tradicional.

Encuesta (ver anexo F). A las respuestas obtenidas en cada una de las encuestas aplicadas se les realizó el siguiente análisis:


“Event Manager”

Se puede determinar que el tiempo que se empleó para organizar el Evento Nodal de Semilleros de In-vestigación, utilizando Event Manager, fue menor a un mes; por lo tanto, considerando que el grupo organiza-dor habitualmente empleaba entre uno y cuatro meses en organizar y administrar un evento de manera tradi-cional, el tiempo se redujo considerablemente al hacer

uso de Event Manager, debido a que procesos como la verificación, la impresión y los reportes son proporcio-nados por el sistema de manera automática; además se ha tratado de optimizar las fases empleadas en la planeación y organización, evitando así la redundancia de procesos y por ende la pérdida de tiempo.

Gráfica 54. Tiempo empleado en administrar el evento, haciendo uso de Event Manager


Gráfica 55. Cantidad de recursos humanos empleados para organizar el evento.


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Teniendo en cuenta que el tipo de evento organizado por El Nodo Nariño de Semilleros de Investigación fue un Encuentro, se equiparó con la organización de un congreso en el cual se presentó propuestas y conferencias que ameritaron la asignación de salas, horarios, jurados.

A esos eventos asisten por lo general 1000 personas, a los cuales hay que ofrecerles escarapelas, certifi-cados y una inscripción fácil y amena en el evento. Habitualmente, para la planeación, organización y realización del evento se requiere alrededor de 30 personas distribuidas en diferentes comisiones; con la utilización de Event Manager el número de personas encargadas de las inscripciones y de la asignación de salas y demás se reduce notablemente, como se puede ver en la gráfica 54, lo cual permite afirmar que, para estos procesos, basta asignar 2 personas, facilitando así los horarios de reunión de los respon-sables y disminuyendo las horas de trabajo.

tificadas al inicio de la investigación como equipos de trabajo, capacitaciones, organización de horarios, pu-blicidad y control de asistencia, realizadas en la manera tradicional de organización, ya no fueron empleadas, debido a que en los procesos establecidos por Event Manager para organizar un evento, son agrupadas y fusionadas en fases globales y ejecutadas de manera transparente para el usuario.

Gráfica 57. Fases que requieren más tiempo y dedi-cación para ser desarrolladas.


Gráfica 58. Optimización de las fases mencionadas en la gráfica 43.


En la representación de la gráfica 57 se puede eviden-ciar que las fases Planeación y Organización, son las que más requieren tiempo y dedicación para ser desa-rrolladas. En la gráfica 58 se determina que estas fases han sido optimizadas con la implementación de Event Manager. Los resultados de los instrumentos son unila-terales al resumir que el manejador informático permite organizar debidamente la información recolectada por

En la gráfica 56 se puede concluir que con la utilización de Event Manager las fases que más se tuvo en cuen-ta para la organización del evento fueron planeación, análisis de resultados y desarrollo del evento. Basán-dose en estos resultados se determinó que, fases iden-

Gráfica 56. Fases empleadas para llevar a cabo la organización del evento

Fuente: Este investigación


“Event Manager”

cada evento, facilitando la realización de pronósticos de los costos que se obtendrá al momento de ejecutar el evento y administrar los participantes, ponentes y conferencistas registrados en el congreso.

Gráfica 59. Medios empleados para buscar y contac-tar conferencistas


En el gráfico 59, en comparación con los resultados obtenidos en los instrumentos de recolección de infor-mación que se aplicó al inicio de esta investigación, se evidencia que el medio que más se empleó para contactar y registrar los conferencistas, fue la platafor-ma dispensada por Event Manager y como opciones secundarias se utilizó el correo electrónico y el teléfo-no. Estos datos demuestran que Event Manager cumple con los requerimientos del usuario al facilitar, además de los nombres de los conferencistas, sus datos y hoja de vida.

Gráfica 60. Medios puestos a disposición a los asis-tentes al evento para realizar los pagos respectivos.


En la gráfica No. 60 se puede determinar que el me-dio que más prefieren los asistentes a un evento para realizar los pagos respectivos son los bancos y como segunda opción, la plataforma de pagos proporciona-da por Event Manager, aunque algunos de los inscritos manifestaron que sería mejor pagar en la institución or-ganizadora. Con estos datos, se puede evidenciar que las transacciones monetarias siempre serán una cues-tión de seguridad y por lo tanto, la mayoría de usua-rios prefiere hacerlo en la forma convencional; es muy rescatable observar que se ha empleado la plataforma de Event Manager para cruzar los pagos realizados en los bancos con la información de los inscritos en la pla-taforma.

Gráfica 61. Porcentaje de optimización al generar escarapelas y certificados por medio de Event mana-ger, teniendo en cuenta el tiempo, costo y veracidad de los datos.


En el gráfico 61 se puede concluir que la elaboración de las escarapelas y certificados a través de Event Ma-nager, ha obtenido resultados positivos en compara-ción a los métodos implementados manualmente. Se ha mejorado en un 100% la veracidad de los datos, por lo que cada usuario podría ingresarlos personalmente y editarlos, dependiendo de las necesidades que ten-ga, para así poder elaborar la escarapela o certificado correspondiente.

Los tiempos de elaboración han sido reducidos, obte-niendo un 83.3% del resultados de las encuestas. Estos valores son muy importantes en la fase de organiza-ción, ya que se optimiza los tiempos de elaboración de escarapelas y certificados, para que así el lapso global en la organización del evento se reduzca con-siderablemente.

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La variable costos está relacionada con los anteriores puntos analizados. La veracidad de los datos ingresados y la optimización de los tiempos, proporcionalmente se verán reflejadas en la disminución de costos. Esto puede ser comprobado al analizar los resultados obte-nidos en la encuesta y determinar que el 66.6% de las respuestas en la variable tiempo obtuvieron resultados positivos.

Gráfica 62. Calificación asignada al método emplea-do por Event Manager para el registro de asistentes, ponentes y conferencistas al evento.


Los resultados obtenidos en la gráfica 62 son favora-bles al proyecto Event Manager, pues los encuestados consideraron que el método de registro de asistentes, ponentes y conferencistas, fue eficiente, óptimo y sen-cillo. Esto es muy importante, ya que la interfase está desarrollada con el fin de que sea amigable, amena y sobre todo, eficiente con el usuario.

Por medio del análisis realizado a la información ob-tenida de los instrumentos de recolección de infor-mación aplicado a los integrantes del Nodo Nariño de Semilleros de Investigación, se llega a una conclusión muy favorable y positiva hacia el proyecto: “Event Manager” manejador informático de procesos ad-ministrativos en eventos académicos y de formación profesional, ha demostrado las diferencias que existen entre organizar y administrar un evento en forma ma-nual y convencional y el organizarlo y gestionarlo a tra-vés de un manejador informático; esto significa que los

organizadores de eventos tienen una herramienta que les permite organizar completamente la información recolectada por evento, con el fin de poderla admi-nistrar para generar automáticamente los procesos que normalmente son llevados a cabo en forma manual.

Con esto queda comprobado que es necesaria la exis-tencia de un manejador informático que recolecte, organice y administre automáticamente la información generada en un evento de formación académica.

5. CONCLUSIONES

Mediante el desarrollo, pruebas, puesta en marcha y evaluación de los resultados del presente proyecto, se concluye los siguientes puntos:

- La planeación, organización y realización de un even-to, llevado a cabo de manera manual, incrementa los costos del mismo y el tiempo en cada una de las fases.

- Realizar un análisis minucioso de los procesos efec-tuados en la preparación de un evento permitió que las fases propuestas de manera tradicional fueran fusio-nadas y simplificadas en el sistema, reduciendo así el tiempo de planeación usado.

- El proceso de modelado y diseño de la aplicación es primordial para poder codificar el software; pero en muchos casos estos diseños cambian al ser codificados y probados, por lo que deben ser corregidos en cada uno de los incrementos del proyecto.

- Event Manager reduce los tiempos de planeación y organización, debido a que el administrador de cada evento sube la información necesaria al sitio y ya está disponible para que los otros actores puedan interac-tuar con ella, haciendo que el administrador sólo revise el estado actual del evento y pueda dedicar su tiempo a ingresar los costos al sistema y administrar su evento desde el panel de control.

- La realización de las escarapelas y certificados desde la aplicación reduce el tiempo que se emplea; además si se las envía por correo electrónico, se anula los costos de papel, impresión y distribución de los mismos.

- En la información de los asistentes, ponentes y con-ferencistas no se presentó errores, debido a que ésta es digitada directamente por cada uno de ellos, anulando


“Event Manager”

los errores en los nombres, identificación y demás da-tos.

- El diagnóstico previo de una situación problemática permite identificar falencias, dificultades y los objetivos concretos dentro de un proyecto de investigación, op-timizando los procesos durante su desarrollo.

- La identificación acertada de las variables de estudio beneficia el desarrollo correcto del proyecto de investi-gación, ya que éstas permiten determinar la comproba-ción de la hipótesis planteada a través del seguimiento de las mismas.

- La utilización de la prueba de la caja negra en el desarrollo de software permitió una revisión minuciosa de la aplicación, identificando debilidades y fortalezas de cada incremento y permitiendo dar solución a los problemas en el instante de ejecutar la acción.

6. RECOMENDACIONES

- Tener una cuenta de usuario en cualquiera de las pla-taformas que ofrecen el servicio de pagos y cobros en línea, como son PayPal, AlertPay, Pagos on Line, entre otros, debido a que esto facilita y ayuda a realizar los respectivos cobros y pagos en los eventos.

- Llenar todos los datos en “Tu Perfil”, ubicado en el Panel de Control y subir su Curriculum Vitae en “Tu Curriculum”, ubicado en el panel de control, si es un conferencista o ponente, debido a que ésta es la in-formación que necesitan los organizadores de eventos para poder evaluar y convocar a las personas que ha-rán las conferencias, ponencias, charlas y demás, en sus eventos.

- Activar la opción Newsletter al momento de regis-trarse, si es asistente, ya que así podrá recibir nuevas notificaciones acerca de eventos futuros.

- Usar Mozilla Firefox con el complemento de Adobe Flash Player, ya que con este navegador se obtiene un mayor rendimiento de la aplicación, la cual fue pro-bada en Microsoft Internet Explorer 8, Mozilla Firefox 3.0.10, Google Chrome 1.0, Netscape 9, Opera 9.6 y Safari 3.2. En todos funciona correctamente.

- Orientar los futuros proyectos de grado hacia una idea de negocios, que permita, al momento de gra-

duarse tener su propia empresa, o una base con la cual empezar su vida profesional como personas indepen-dientes; ya que se ha observado que muchas buenas ideas quedan olvidadas y todo el tiempo y esfuerzo dedicado se pierde.

- Hacer uso de todas las herramientas que la Ingeniería de Sistemas provee, como la programación orientada a objetos y el Modelo-Vista-Control (MVC), ya que su aplicación hace más eficaz el mantenimiento a la apli-cación. Reutilizar al máximo el código y dividir los da-tos de la interfaz.

BIBLIOGRAFÍA

BERTOGLIO. Introducción a la Teoría General de Siste-mas. Ed. Limusa. México DF.1982.

FERRE GRAU, Xavier – SANCHEZ SEGURA, Isabel. Desarrollo orientado a objetos con UML. Facultad de Informática – UPM. 2007.

PRESSMAN, Roger S. Ingeniería de software: Un En-foque Práctico. Sexta edición, McGraw-Hill, Madrid. 2006

TAMAYO Y TAMAYO, Mario. El proceso de la investiga-ción científica. Noriega Editores. México. 2000.

VOEHL, Frank. Guía de instrumentación para pequeñas y medianas empresas. McGraw-Hill. México. 1997.

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RESUMEN

El Río Pasto es una fuente hídrica muy importante porque atraviesa la ciudad que lleva su mismo nombre, convirtiéndose en receptor de todas las aguas residuales generadas. En su parte alta abastece la planta de potabilización de la ciudad, lo que hace que todos los inconvenientes de calidad y cantidad aguas arriba de la bocatoma sean temas de gran importancia para los entes gubernamentales y la población en general.

La modelación del Río Pasto pretende convertirse en una herramienta apropiada para una planificación ordenada y holística del recurso hídrico, gracias a que permite representar alternativas propuestas y simu-lar condiciones reales que podrían ocurrir dentro de toda una gama de posibilidades futuras, involucrando el conocimiento de todos los procesos y ecosistemas de los cuales depende el río en particular, lo cual es fundamental para que los resultados de la modelación sean representativos y puedan ser evaluados de forma adecuada.

PALABRAS CLAVES

Calidad de aguas, Simulación, Topología, Prueba de trazadores, Modelo Qual2Kw, Calibración,

Escenarios futuros.

ABSTRACT

Pasto River is a very important water source because it crosses San Juan de Pasto becoming receiver of all wastewater generated. The upper basin supplies the

LA PLANIFICACIÓN DEL RÍO PASTO a partir de una modelación hidrodinámica

Por Gloria Lucía Cárdenas CalvachiIngeniera Química, Universidad Nacional de ColombiaEspecialista en Docencia Universitaria y Alta Gerencia, Universidad de NariñoProfesora Asistente. Facultad de Ingeniería. Universidad [email protected]

Mery Liliana López MartínezBióloga, Universidad Nacional de ColombiaEspecialista en Microbiología, Universidad Católica de ManizalesProfesora Asistente. Facultad de Ingeniería. Universidad [email protected]

Francisco Ricardo Maffla ChamorroIngeniero Sanitario, Universidad del ValleMagíster en Hidrología, Universidad Nacional de Córdoba, ArgentinaProfesor Asistente. Facultad de Ingeniería. Universidad [email protected]


WATER QUALITY SIMULATION Results from management planning of the Pasto River

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city purification plant, being the main reason of dis-advantages of quality and quantity upstream from the intake, very important issues for the governmental enti-ties and population.

Pasto river modeling tries to turn into an adapted tool for a tidy and holistic planning of the water resource, due to the fact that it allows to represent proposed alternatives and to simulate real conditions that might occur inside a range of future possibilities, involving the knowledge of all the processes and ecosystems on which the river especially depends, fundamental reason to evaluate the results of the modeling in a suitable form.

KEY WORDS

Water quality, simulation, topology, Tracer testing, Qual2Kw model, calibration, future sceneries.

INTRODUCCIÓN

El Río Pasto, aunque no es uno de los ríos más ex-tensos y caudalosos del departamento de Nariño,

es uno de los más importantes desde el punto de vista ambiental porque atraviesa el área del municipio en el que se asientan la ciudad de su mismo nombre y otros municipios aledaños que descargan sus aguas re-siduales en este importante recurso hídrico. Desde el punto de vista sanitario, es la principal fuente de abas-tecimiento de la planta de potabilización del Municipio de Pasto, que hace que todos los inconvenientes de calidad y cantidad aguas arriba de la bocatoma sean temas que cobran gran importancia para los entes gu-bernamentales y la población en general.

La modelación del Río Pasto surge como resultado de esta preocupación, que pretende convertirse en una herramienta apropiada para una planificación orde-nada y holística de este recurso hídrico, de manera que se tenga en cuenta todos los aspectos técnicos necesa-rios para tomar decisiones acertadas y adecuadas a la individualidad del sistema, gracias a que la modelación permite representar alternativas propuestas y simu-lar condiciones reales que podrían ocurrir dentro de toda una gama de posibilidades futuras, involucrando el conocimiento de todos los procesos y ecosistemas de los cuales depende el Río en particular, lo cual es

fundamental para que los resultados de la modelación sean representativos y puedan ser evaluados de forma adecuada.

Específicamente se ha propuesto evaluar diferentes al-ternativas o escenarios con el fin de realizar un pronós-tico del cumplimiento de los objetivos de calidad del agua en el Río Pasto y de la normatividad vigente, para lo cual, actividades y obras como la construcción de una o más plantas de tratamiento de aguas residuales, el tiempo en el que se debe construir y el nivel y tipo de tratamiento necesarios de acuerdo al crecimiento poblacional e industrial de la región, serán tenidos en cuenta en los escenarios, teniendo como visión funda-mental una gestión integrada del recurso hídrico.

La modelación del Río Pasto se ejecutó en dos fases: en la fase 1 se realizó la selección de la herramienta de modelación escogiéndose el “River and Stream Water Quality Model- Qual2K” versión 2.04. Se llevó a cabo el montaje del modelo con información primaria para la quebrada Chapal y se dejó planteado un esquema topológico y una propuesta metodológica para la mo-delación del Río Pasto en una segunda etapa. En la Fase 2 se aplicó el modelo a la Cuenca del Río Pasto desde su nacimiento hasta la confluencia con la Quebrada Juanambú, lo que permitió que los resultados de la mo-delación pudieran ser utilizados para intereses de Em-popasto en la zona urbana y de Corponariño en toda la cuenca.

Esta modelación incluyó la adopción de una topología completa con descargas de aguas residuales, tributa-rios, quebradas y extracciones; la segmentación de los diferentes tramos; la selección de secciones de canales y de parámetros de entrada y coeficientes; la adop-ción y medición de los datos de caudales, velocidad, profundidad de flujo y dispersión longitudinal de con-taminantes con parámetros como: Oxígeno Disuelto, Sólidos Suspendidos totales, Temperatura, Demanda Bioquímica de Oxigeno, Demanda Química de Oxi-geno, Nitrógeno Orgánico Disuelto, NH3 – Nitrógeno Amoniacal, NO3 – Nitrógeno Nitrato, Fósforo Orgáni-co Disuelto, pH y Coliformes; el estudio de los diversos escenarios para caudales y condiciones de flujo y los correspondientes aportes de contaminación, destacán-dose las condiciones hidrológicas críticas de sequía y las condiciones normales de flujo. Todo esto tuvo como finalidad, obtener perfiles de calidad para cada esce-nario propuesto.


La planificación del río Pasto

1. METODOLOGÍA

Para el desarrollo de la Modelación del Río Pasto se utilizó el modelo “River and Stream Water Quality Model- Qual2K” versión 2.07, desarrollado por la divi-sión de investigación en ecosistemas de La Agencia de Protección del Ambiente de los Estados Unidos EPA. Adicionalmente se utilizó la Versión 5.1 del Qual2Kw por la posibilidad de aplicar algoritmos genéticos como metodología para la calibración, lo cual optimizó la diferencia entre las concentraciones observadas y las predichas.

En la recopilación y análisis de información se inclu-yó una revisión bibliográfica y la toma de información secundaria proveniente principalmente de entidades como Alcaldía de Pasto, Empopasto, Corponariño e IDEAM.

La topología definitiva de la modelación fue desarrolla-da mediante visitas de campo en las cuales se definió los puntos críticos de las jornadas de monitoreo y se formuló los siguientes criterios para la selección de si-tios de muestreo:

- Las descargas de aguas residuales son tenidas en cuenta si hay representatividad desde el punto de vista de calidad de agua y de caudal.

- Las descargas que no son monitoreadas, son esti-madas con los índices de contaminación por po-blación, obtenida de los estudios históricos que ha realizado Empopasto, sobre sus principales colec-tores.

- Las quebradas afluentes a la fuente principal son aforadas y monitoreadas si su caudal medio es mayor a 10 Lps y que desde el punto de vista de calidad tengan un impacto sobre el Río.

- Las quebradas no aforadas ni monitoreadas son estimadas con curvas de permanencia para el caudal y con las características fisicoquímicas aso-ciadas a una fuente superficial poco contaminada para calidad.

Con el propósito de garantizar la confiabilidad de los datos de laboratorio se realizó una jornada de inter-calibración de los laboratorios de la ciudad de Pasto

que permitió el análisis de la capacidad y calidad de su desempeño.

La determinación de los coeficientes hidráulicos rela-cionaron la velocidad y la profundidad con el caudal, coeficientes necesarios cuando se utilizó la metodolo-gía “rating curves”, recomendada para ríos de montaña con geometría irregular y presencia de cantos de gran tamaño como es el caso del Río Pasto. Se realizó Prue-bas de trazadores en diferentes secciones del mismo.

En el tema hidrológico se tuvo en cuenta los requeri-mientos de un modelo para la simulación unidimen-sional y en régimen estacionario de la calidad de agua del Río Pasto, el cual necesitó adoptar diferentes cau-dales que reflejaran variados escenarios que muestren las diferentes condiciones hidrológicas que regirán las condiciones de calidad de agua. Para tal fin la meto-dología utilizada consistió en la determinación de una curva regional, basada en las curvas de permanencia de caudales medios diarios, utilizando los años de re-gistro disponibles de las estaciones hidrométricas del IDEAM ubicadas en Centenario, Universidad de Nari-ño y Providencia, correspondientes al tramo superior, medio e inferior del Río Pasto respectivamente.

Las campañas de monitoreo necesitaron de la prepara-ción logística previa que incluía la conformación de di-ferentes comisiones a las cuales se les asignó un deter-minado número de puntos de monitoreo de acuerdo a la complejidad de acceso. Las muestras fueron llevadas a los laboratorios escogidos por parámetro donde se realizó los análisis fisicoquímicos de calidad de agua correspondientes a las quebradas, descargas de aguas residuales, abstracciones y puntos de control, con los cuales se procedió a realizar el montaje y correr el mo-delo QUAL2Kw.

Posteriormente se realizó la calibración del modelo, después de la cual se procedió a ajustar las variables correspondientes hasta que la curva calculada por el modelo fuera lo más cercana posible a la realidad.

Finalmente, con el modelo calibrado, se llevó a cabo la propuesta de escenarios y el montaje de ellos en el QUAL2Kw. Estos escenarios fueron planteados te-niendo en cuenta las recomendaciones dadas en los términos de referencia, el PSMV, el Plan maestro de alcantarillado de Empopasto y criterios de vertimiento

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dados por Corponariño, desde el punto de vista técni-co y económico.

2. ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN Y RESULTADOS

2.1 TOPOLOGÍA

La definición de la topología involucra conceptos como convergencia, conectividad y continuidad, donde di-ferentes nodos se muestran conectados entre sí. En la topología del Río Pasto se identificó los siguientes elementos: punto inicial, cauce principal, afluentes o descargas, abstracciones y punto final.

Para obtener una topología que refleje la situación actual del Río fue necesario revisar y analizar princi-palmente la información existente del material carto-gráfico de la cuenca, especialmente topografía e hi-drografía, el cual fue complementado con información de poblaciones, infraestructura vial, nombres de ríos, quebradas, corregimientos, veredas, identificación de descargas, afluentes y abstracciones con su respectiva geo-referenciación y digitalización.

En el Río Pasto se tomó como punto de partida para la topología la desembocadura en el Río Juanambú. En la parte baja de la cuenca fueron creadas secciones de 500 metros debido a que las descargas de aguas residuales, quebradas y abstracciones son muy pocas y dispersas. En la parte media y alta el Río Pasto fue seccionado cada 200 metros para obtener una mayor apreciación en la gran cantidad de descargas de aguas residuales, quebradas y abstracciones que se presenta. El final de la topología corresponde al inicio del Río Pasto en la unión de las quebradas El Flautal, El Retiro y Las Tiendas.

2.2 DETERMINACIÓN DE LOS COEFICIENTESHIDRÁULICOS

Por medio de un estudio o prueba de trazadores, se determina las características claves en una corriente, tales como la velocidad, el coeficiente de dispersión y la velocidad de decaimiento del contaminante. La prueba consiste básicamente en la inyección instantá-nea de una sustancia química, que se denomina tra-zador, en un punto determinado de la corriente, para posteriormente hacer mediciones periódicas de la con-centración del trazador en dos puntos aguas abajo del

punto de inyección, que determina la variación en la dispersión del contaminante.

Para la buena realización de la prueba es necesario ase-gurar que:

- El trazador seleccionado sea conservativo y que su concentración pueda ser medida de manera fácil y confiable, por lo que se empleó como tra-zador la Rodamina WT, medido con el equipo calibrado de medición y análisis de cauces Ini-rida Deep Flow a través de la empresa Amazo-nas Technology. El equipo básicamente consta de un equipo de medición de conductividad y un fluorímetro, que consiste de una sonda que emite un haz de luz que permite determinar el nivel de fluorescencia en la muestra de agua, la cual es transformada a valores de concentración de Rodamina WT, en tiempo real. La cantidad de trazador utilizada debe garantizar que la concen-tración medida esté por encima de la concentra-ción límite de cuantificación, correspondiente al límite de medición de los equipos. Esto se garan-tizó aplicando en cada punto entre 1 y 3 gramos por m3/s.

- Los puntos de medición son seleccionados garan-tizando una longitud mínima para lograr mezcla completa, para lo cual se utilizó la ecuación reco-mendada por Kilpatrick y Cobb1, la cual permite calcular la distancia mínima a la que debe estar el primer punto de medición, cuando se tiene una descarga instantánea en el centro del canal. La distancia entre el primero y el segundo punto de medición está entre 50 y 100 veces el ancho me-dio del tramo.

- No existan efluentes ni afluentes entre los puntos de medición y el punto de inyección en lo posi-ble.

- Thomann y Mueller (1987) recomiendan que las mediciones de las concentraciones deben ser

1 KILPATRICK, F.A. & COBB, E.D. (1985). Measure-ment of discharge using tracers. Techniques of water – resources investigations of the United States Geo-logical Survey. Book 3. Chapter A16. Washington D.C. USA.



realizadas hasta que la concentración de la cola de la curva Tiempo-Concentración haya dismi-nuido hasta el 1% de la concentración máxima2

Con las consideraciones anteriores se escogió cuatro puntos sobre el Río Pasto: San Francisco en la cuenca

Sitio de aplicación del trazador Longitud (m) Masa (gr) Velocidad (m/s)

Caudal corregido (m3/s)

Río Pasto

San Francisco 660 10.0 0.754 7.308IDEAM 400 10.0 1.030 6.306Hospital Infantil 500 8.0 1.095 5.072Flautal 270 2.0 0.528 0.713

Cuadro 1. Resumen de resultados de campo obtenidos en la prueba de trazadores

baja, Estación IDEAM y Hospital Infantil en el períme-tro urbano y Flautal-Puente San Agustín en la cuenca alta. El cuadro 1 muestra los resultados obtenidos para todos los puntos y en la Figura 1 se muestra la gráfica obtenida con el equipo de medición para la prueba realizada en la estación IDEAM sobre el Río Pasto.

El modelo unidimensional Qual2k representa a la co-rriente hídrica superficial como una serie de elementos computacionales que transfieren información relacio-nada con el flujo en forma consecutiva, lo cual es des-crito por variables tales como la velocidad y el tirante, entre otros, que definen el comportamiento hidráulico como curvas de relación, las cuales se pueden hallar sobre secciones irregulares y por medio de la selección de sitios representativos para, posteriormente, extrapo-lar estas condiciones a lo largo de todo el río.

Dentro de las curvas de relación los parámetros a estimar corresponden a los coeficientes y exponentes de las relaciones Profundidad Media vs. Caudal y de Velocidad Media Vs. Caudal. Los valores estimados para los diferentes sitios estudiados son mostrados en el cuadro 2.

Figura 1. Representación grafica resultados prueba de trazadores Estación IDEAM

Con los datos de la prueba de trazadores se puede determinar las constantes empíricas (a, b, α y β) que permiten calcular las relaciones Velocidad Media de la Corriente (U) vs Caudal (Q) y Tirante o Profundidad Media (H) vs Caudal (Q) en los elementos computacio-nales, asumiendo la metodología de curvas de relación debido a las características de cauces irregulares. Las ecuaciones que rigen este comportamiento hidráulico son:

baQU

QH

2 HIBBS, D.E.; PARKHILL, K.L.; KENNETH, L. & GULLIVER, J.S. (1998). Sulfur Hexafluoride gas tracer studies in streams. In: Journal of En-vironmental Engineering. ASCE. Vol 124 No. 8.P 1-9

62unimarRev i s ta

En el cuadro 2 se presenta los coeficientes y exponen-tes empíricas que fueron calculadas para cada tramo del Río .

Sitio Zona H-Q U-Qα ββ a b

Río Pasto IDEAM – Desembocadura 0.197 0.524 0.456 0.434Bocatoma Centenario – IDEAM 0.139 0.518 0.643 0.284Nacimiento – Bocatoma CentenarioCentenario 0.21 0.437 0.596 0.462

Urbana 0.314 0.416 0.608 0.537

Cuadro 2. Coeficientes Hidráulicos del Río Pasto

2.3 HIDROLOGÍA

El análisis hidrológico con miras a la modelación de ca-lidad de agua del Río Pasto está enfocado a la estima-ción de caudales asociados a diferentes duraciones, los cuales van a regir los fenómenos de transporte de solu-tos y por ende la capacidad asimilativa y regenerativa de la corriente en estudio. Se basó en la determinación de curvas regionales de permanencia normalizadas, con base en la información de caudales medios dia-rios, utilizando los años de registro disponibles de las estaciones hidrométricas Centenario, Universidad de Nariño y Providencia, ubicadas en el tramo superior, medio e inferior del Río Pasto, respectivamente.

Figura 2. Comparación Curvas de permanencia en Estación Centenario, Universidad de Nariño y Providencia.

La curva de duración o curva de permanencia es un procedimiento gráfico para el análisis de la frecuencia de los datos de caudales y representa la frecuencia acu-mulada de ocurrencia de un caudal determinado. Es una gráfica que tiene el caudal (Q), como ordenada y el número de días del año (en % de tiempo) en que ese caudal es excedido o igualado, como abscisa. En la figura 2 se muestra las curvas de permanencia nor-malizadas de las estaciones Centenario, Universidad de Nariño y Providencia



Analizando la gráfica, se puede afirmar que la semejan-za en el comportamiento de las curvas de permanencia normales hace que cualquiera de ellas pueda ser uti-lizada para la determinación de la curva regional; sin embargo, la curva de la estación Centenario es la curva de permanencia normalizada más apropiada según el criterio de área semejante a las cuencas de extrapola-ción.

Posteriormente se extrapola esta curva regional con la relación obtenida entre el caudal medio diario de la cuenca con su correspondiente área de drenaje para las tres estaciones utilizadas, lo cual produjo un acep-table grado de correlación lineal entre dichas variables, obteniendo las diferentes curvas de duración para las distintas micro-cuencas que conforman el área en es-tudio (Figura 4).

Figura 4. Relación Área - Caudal medio en la cuenca del Río Pasto

y = 0.0178xR2 = 0.9839

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Area(km2)

Qmd

Relación A-Qmd Lineal (Relación A-Qmd)

Como la metodología de estimación de caudales con base en una curva de permanencia no se encuentra di-rectamente relacionada con periodos de retorno, que tiene en cuenta la estimación de máximas y mínimas y no a la ocurrencia de eventos comunes, se hizo un análisis de relación entre máximas, mínimas y la per-manencia de dichos caudales con base en la curva de duración de caudales medios diarios en la estación Centenario. La metodología empleada fue construir la serie de caudales de máximos y mínimos, ajustando los datos a diferentes distribuciones estadísticas median-te el software Hyfran, encontrando que la distribución probabilística de Gumbel por el método de momento es la que mejor representa dicho comportamiento. Al final se estima los caudales mínimos, que son los que generan condiciones más críticas asociadas a la calidad de agua en la fuente para diferentes tiempos de retorno y se procede a calcular con base en la curva de dura-

ción de caudales medios diarios de la estación Cente-nario, su correspondiente permanencia. Los resultados son mostrados en el Cuadro 3.

Cuadro 3. Caudales Mínimos asociados a diferentes tiempos de retorno y porcentaje de permanencia

para la estación Centenario

Tiempo de Retorno(Años) Q Min (m3/s) Permanencia

2 0.427 3.373 0.377 1.55 0.351 1.18

10 0.319 0.5820 0.295 0.450 0.271 0.23

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Teniendo en cuenta esta relación y con base en los caudales existentes en los periodos de muestreo, se estima que el periodo de retorno asociado a mínimas es de 2 años.

En lo referente a la generación de escenarios mediante el modelo de calidad de agua, las permanencias utili-zadas para su generación estarán referidas a mínimas y medias principalmente (Rango 5 % -50 %), lo cual se asocia a periodos de retorno entre 2 y 50 años.

2.4 CARGAS PERCÁPITA Y PROYECCIÓN DE POBLACIÓN

Las caracterizaciones típicas para aguas residuales do-mésticas son importantes porque sirven como referen-cia; sin embargo, la composición de las aguas residua-les de cada ciudad es única y en lo posible se debe realizar los estudios pertinentes que permitan estable-cer su magnitud con precisión, siguiendo los métodos estándar, de manera que los resultados obtenidos sean confiables para ser aplicados.

En la ciudad de Pasto, existe un registro completo de varias jornadas de muestreo adelantado por Empo-pasto, donde se ha medido algunos parámetros en los principales colectores de la ciudad, lo que permite es-tablecer estadísticamente estos valores, calculándolos por habitante.

Para ello inicialmente se realizó una sectorización y se determinó la población aferente por cada colector, uti-lizando el plano de áreas tributarias del Sistema de In-formación Geográfico de Empopasto y la información obtenida por el DANE en el Censo del 2005, corres-pondiente a la población de la cabecera municipal de Pasto organizada en un mapa de la ciudad de Pasto clasificado por sectores y subsectores. Para realizar las proyecciones de las poblaciones se utilizó el método de crecimiento Geométrico, con una tasa de crecimiento poblacional de 1.54%. Con esta metodología se pudo establecer la población aferente de cada colector que descarga directamente sobre el Río Pasto (cuadro 4).

Nombre colectorPoblación (número de habitantes)*

2005 2006 2010 2015 2020Box Circular PedagBox Circular Pedagógicogico 35417 35961 38220 41245 44509Juan XXIII 131828 133852 142261 153520 165670Interceptor Lateral IzquierdoInterceptor Lateral Izquierdo 13502 13709 14571 15724 16968Colector Las Américas 43734 44405 47195 50930 54961Colector MijitayoColector Mijitayo 40546 41168 43755 47218 50955Colector Panamericano 34046 34569 36740 39648 42786Club de tenis 3953 4014 4266 4603 4968Colector Batallón 6890 6996 7435 8024 8659Colector San Antonio 452 459 488 526 568Colector JuanoyColector Juanoy 2630 2670 2838 3063 3305Colector Calvario 10484 10645 11314 12209 13175Descargas difusas RDescargas difusas Río Pasto 8089 8213 8729 9420 10166

Cuadro 4. Población aferente a los colectores con descarga directa al Río Pasto

* Población estimada con censo DANE 2005 y tasa de crecimiento poblacional para el Dpto. de Nariño: 1.54%

Conocida la población y las cargas estimadas en los análisis fisicoquímicos de Empopasto, se divide las car-gas promedio para cada año en particular entre el nú-mero de habitantes, para obtener finalmente las cargas percápita para cada colector en gr/hab/día. Después de

realizada una depuración de información se encontró una composición típica de las aguas residuales que son vertidas al Río Pasto, las cuales se encuentran en el cuadro 5.



Con el dato de la población proyectada de los dife-rentes municipios, corregimientos y veredas, se puede utilizar los datos del cuadro 5 para estimar las con-centraciones en los colectores en la zona urbana de la ciudad de Pasto. Los caudales de aguas residuales vertidas son calculados con la población proyectada para cada escenario, considerando una dotación de 200 l/hab*día.

2.5 CAMPAÑAS DE MONITOREO

Las campañas de monitoreo son realizadas con el ob-jetivo fundamental de obtener los datos de calidad de agua que serán introducidos en el modelo predictivo Qual2K.

La condición más importante para que las campañas de muestreo pudieran ser realizadas es que se presente época de verano cuando se da las condiciones menos favorables de calidad a causa de los caudales mínimos del Río, lo cual se aseguraba con el requisito de que, para realizar las campañas de aforo y monitoreo no se presentara eventos de precipitación, como mínimo 7 días consecutivos previos a la fecha de ejecución de los muestreos; bajo esta circunstancia se estaría moni-toreando el Río para una condición hidrológicamente estable y condiciones de flujo promedio o mínimo.

En la topología se identificó 25 puntos, para los cuales se estableció cinco comisiones de trabajo de campo para el Río Pasto. Además, para el día de los muestreos se contó con 2 comisiones de apoyo, en caso de even-tualidades. Cada comisión contaba con mínimo 5 y máximo 6 personas dentro de las cuales se contaba con un líder responsable de la parte logística del trabajo de campo, el cumplimiento de la cadena de custodia y la

toma, transporte y entrega adecuadas de las muestras en los laboratorios correspondientes.

La selección de los parámetros a medir en la campaña de muestreo se concentró en las variables de estado del modelo de calidad del agua. Los parámetros son mostrados en el cuadro 6.

Cuadro 6. Parámetros y número de muestras en las campañas de monitoreo en el Río Pasto

Cuadro 5. Cargas percápita típicas de las ARD en Pasto

Parámetro gr/hab*d Parámetro gr/hab*dDBO 68.74 NO33 1.37DQODQO 114.40 NO22 1.11Sol.Susp.VolátilesSol.Susp.Volátiles 69.37 NH44 6.72Sol.Susp.TotalesSol.Susp.Totales 81.61 Sol.Susp.FijosSol.Susp.Fijos 11.74Sólidos Totales 181.30 Fósforo particuladoFósforo particulado 1.41Fósforo 2.10 Amonio soluble 7.12Nitrógeno totalNitrógeno total 10.50 DBO55 soluble 29.86Cr+6 0.02 DQO solubleDQO soluble 62.23PO-4 1.71 Nitrógeno orgánicoNitrógeno orgánico 6.93

Número de Muestras

PARÁMETROS Río Pasto Quebrada ChapalDBO55 22 11Acidez 22 11Alcalinidad 22 11SST 22 11SSV 22 11pHpH 22 11TemperaturaTemperatura 22 11Conductividad 22 11Fósforo disuelto total 22 11

Nitratos 22 11DQO 22 11NTK 22 11N Amoniacal 22 11Fósforo Total 22 11Coliformes Totales 22 11Coliformes Fecales 22 11Cromo 4 -NíquelNíquel 3 -Cadmio 3 -Plomo 3 -Mercurio 3 -Sulfuros 2 -Grasas y AceitesGrasas y Aceites 2 -Aforo de caudales 25 12

66unimarRev i s ta

Se realizó dos campañas de aforo y monitoreo corres-pondientes a las jornadas de calibración y verificación de la simulación, utilizando el QUAL2Kw.

2.6 CALIBRACIÓN

Con el propósito de llevar un margen de error mínimo, la diferencia entre los datos simulados por el modelo y los datos medidos en campo, se lleva a cabo la calibra-ción, actividad que se basa en el ajuste de las constan-tes cinéticas que influyen en los procesos del modelo.

La calibración de modelos predictivos puede hacerse manualmente o basarse en algoritmos de optimización matemática integrados al modelo y a los resultados de sus corridas.

Parámetro Unidad Q. Chapal Río Pasto

Slow CBOD

Hydrolysis rateHydrolysis rate /d 1 1Temp correctionTemp correction 1,047 1,047Oxidation rate /d 0 0Temp correctionTemp correction 1,047 1,047

Fast CBODOxidation rate /d 2 7Temp correctionTemp correction 1,047 1,047

Organic NHydrolysisHydrolysis /d 1 1Temp correctionTemp correction 1,07 1,07Settling velocitySettling velocity m/d 0,24964 0,24964

AmmoniumNitrification /d 0,31 0,31Temp correctionTemp correction 1,07 1,07

Nitrate

Denitrification /d 0,1 1,02986Temp correctionTemp correction 1,07 1,07Sed denitrification transfer coeff m/d 0,05126 0,05126Temp correctionTemp correction 1,071,07 1,071,07

Organic PHydrolysisHydrolysis /d 0,03 3,4361Temp correctionTemp correction 1,07 1,07Settling velocitySettling velocity m/d 0,5 0,62926

Inorganic PSettling velocitySettling velocity m/d 1,16 0,01384Sed P oxygen attenuation half sat constantSed P oxygen attenuation half sat constant mgOmgO22/L 1,03 1,69154

Detritus (POM)

Dissolution rate /d 3,59 2,7754Temp correctionTemp correction 1,07 1,07Settling velocitySettling velocity m/d 0,001 3,89475

Pathogens

Decay rateDecay rate /d 1,5 0,8Temp correctionTemp correction 1,07 1,07Settling velocitySettling velocity m/d 0,57 1

Alpha constant for light mortality /d per ly/hrly/hr 0,63 1

pHpH Partial pressure of carbon dioxidePartial pressure of carbon dioxide ppmppm 372 347

El modelo de reaireación adoptado para el desa-rrollo del proceso de calibración fue el del USGS-pools-riffle, el cual fue seleccionado con base en la información secundaria disponible relacionada con reaireación en ríos de montaña colombianos. Las constantes de reacción fueron obtenidas por medio de la realización de iteraciones sucesivas de constan-tes, partiendo de experiencias documentadas en ríos de montaña (Río Chicamocha, Nepal y Pasto Fase I).

Las constantes de reacción encontradas son presenta-das en el cuadro siguiente.

Cuadro 8. Constantes de reacción del Río Pasto



Con relación a estas constantes de reacción, se pudo establecer el comportamiento a lo largo del Río Pasto, de variables como: caudal, reaireación, temperatura, conductividad, oxígeno disuelto, DBO rápida, nitró-geno amoniacal, fósforo orgánico y pH. Las figuras si-

Figura 6. Resultados de calibración de la Variable Oxigeno Disuelto (mg/l)

guientes muestran el comportamiento de las variables más importantes para el Río Pasto respectivamente, así: el caudal en la Figuras 5, el Oxígeno Disuelto en la Fi-gura 6 y la DBO rápida en las Figura 7.

Figura 5. Resultados de Calibración de la Variable Caudal (m3/s)

RIO PASTO FASE II (11/03/09)

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

01020304050distance upstream (Km)

flow

(m^3

/s)

Q, m3/s Q-data m3/s

Punt

oInic

ial

Antes

dePT

ARLa

Lagu

na

B oca

toma

Cent

enar

io

Antes

dede

scar

gaQu

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A ntes

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EAM

B oca

toma

Hidr

oelec

trica

Julio

Brav

o

C asa

buy

Ensil

lada

Prov

idenc

ia

RIO PASTO FASE II (11/03/09)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

01020304050distance upstream (Km)

dissolve

doxygen(mg

/L)

DO(mgO2/L) DO (mgO2/L) data DO(mgO2/L) Min DO(mgO2/L) Max

Minimum DO-data Maximum DO-data DO sat

PuntoInic

ial

Antes

dePTAR

LaLaguna

Bocatoma

Centenario

Antes

dedescarga

Quebrada

Miraflores

Antes

HospitalIn

fantil

PuenteClub

delCom

ercio

Estac

ionIDEA

M

Bocatom

aHidroelec

trica

Julio

Bravo

Casabuy

Provide

ncia En

sillad

a

68unimarRev i s ta

En las gráficas anteriores se observa el comportamiento de algunos parámetros indicadores de calidad para la corriente en estudio. Es el caso del oxígeno disuelto que decrece a medida que la DBO5 o DBO rápida se incrementa, debido a la relación inversa que se pre-senta entre estos dos parámetros, siendo más notoria la deficiencia de oxígeno en la zona urbana de las dos fuentes hídricas. Este comportamiento se debe a que la calidad del agua es alterada fácilmente ante la llega-da de vertimientos, los cuales aportan concentraciones significativas en parámetros fisicoquímicos con el trans-currir de la corriente.

2.7 GENERACIÓN DE ESCENARIOS

La definición de los escenarios se hace teniendo en cuenta una condición de caudal mínimo, momento considerado como crítico en cuanto a calidad de agua se refiere.

Fueron planteados escenarios futuros para los años 2013, 2018 y 2023. Se tiene en cuenta la reglamenta-ción dada por el Decreto 1594 de 1984, el Plan de Ma-nejo de Aguas Residuales (PMAR) formulado a partir de los lineamientos contenidos en el documento CONPES 3177 de julio de 2002, las políticas de manejo de aguas residuales formuladas por Corponariño en el Plan de

Gestión Ambiental Regional 2002 – 2012, el Plan de inversiones de Empopasto con relación a la construc-ción de colectores e interceptores de aguas residuales y los decretos y resoluciones establecidos por el Mi-nisterio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial para reglamentar las tasas retributivas por la utilización directa del agua como receptor de los vertimientos puntuales y sobre los Planes de Saneamiento y Manejo de Vertimientos (PSMV).

El agua residual doméstica en caudal y concentración fue estimada con las poblaciones proyectadas de los municipios y asentamientos rurales y se considera que la producción industrial no afectará la producción de carga orgánica vertida en la cuenca, dado que su au-mento no será significativo.

Los escenarios planteados para el Río Pasto y sus carac-terísticas son presentadas a continuación:

• Escenario base

Dentro del escenario base se toma las condiciones en-contradas en el año 2008 y se tiene en cuenta todos los vertimientos identificados y presentados en la to-pología de este informe. No se tiene en cuenta remo-ciones por efecto de tratamiento de aguas residuales,

Figura 7. Resultados de calibración de la Variable DBO rápida (mg/l)



a excepción de la PTAR La Laguna en la que se asume una eficiencia del 80%, con una cobertura es del 80%. Se considera que la cobertura en alcantarillado en la zona urbana del municipio es del 84%3. Los caudales de aguas superficiales aportadas por las quebradas al alcantarillado combinado son estimadas utilizando las curvas de permanencia. Los escenarios son evaluados para una permanencia del 90%. No se reporta escena-rios referidos a PSMV ni metas de vertimiento de las industrias ya que en la actualidad está en proceso de definición por parte de la Autoridad Ambiental, de los objetivos de Calidad para el Río Pasto.

• Escenario de ejecución de obras de infraestructura

Hasta el año 2013, de acuerdo al Plan de inversiones suministrado por EMPOPASTO, se espera que se haya ejecutado las siguientes obras: construcción del Inter-ceptor Chapal y sus correspondientes estructuras de se-paración, construcción de la prolongación del colector margen izquierda del Río Pasto, conexión del Colector Chapal y del alcantarillado del sector Aranda al colector margen izquierdo del Río Pasto. Además se considera el aporte por vertimiento de lixiviados del relleno sani-tario sin tratamiento, el vertimiento sin tratamiento de los otros municipios y el vertimiento de las industrias en forma igual al encontrado en el escenario Base.

• Escenario medio Río Pasto

Hasta el año 2018 se espera la construcción de la primera fase del tratamiento de las aguas residuales de la ciudad de Pasto con tratamiento primario asis-tido con una remoción de DBO del 40% y de SST del 40% en carga contaminante. La remoción de los otros municipios y de las industrias es la misma que el escenario base.

• Escenario pesimista Río Pasto

Hasta el año 2018 se considera que no hay construc-ción de la PTAR para la ciudad de Pasto, el vertimien-to de lixiviados del relleno sanitario sin tratamiento y que no se ha implementado sistemas de tratamiento de aguas residuales en los otros municipios que vierten sus aguas contaminadas al Río Pasto.

• Escenario optimista Río Pasto año 2018

Hasta el año 2018 se espera la construcción de la PTAR con tratamiento primario. Se incluye el aporte por vertimiento de lixiviados del relleno sanitario previo a un tratamiento, el cual permite una reducción del 40% en carga como DBO5 y 40% en SST. Existen sis-temas de tratamiento de aguas residuales en los otros municipios que vierten sus aguas al Río Pasto y que su eficiencia cumple con lo establecido en el Decreto 1594 de 1984.

• Escenario optimista Río Pasto año 2023

Hasta el año 2023 se espera la construcción de la PTAR en su segunda etapa que incluye tratamiento secunda-rio y una eficiencia de remoción en DBO del 85% en carga. Se incluye el aporte por vertimiento de lixiviados del relleno sanitario previo a un tratamiento, el cual permite una reducción del 80% en carga como DBO5 y 80% en SST. Se ha implementado sistemas de trata-miento de aguas residuales en los otros municipios que vierten sus aguas al río Pasto y su eficiencia cumple con lo establecido en el Decreto 1594 de 1984. Las indus-trias cuentan con PTAR y sus vertimientos cumplen con lo establecido en el Decreto 1594 de 1984.

En las figuras 8 a 11 se muestra los resultados de la Variable Oxígeno disuelto para cada uno de los escena-rios futuros comparándolos con el escenario base.

3 Plan de Gestión Ambiental Regional para Nariño (PGAR, 2002 – 2012)

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Figura 8. Simulación de OD con Escenario Base y escenarios futuros con ejecución de obras al año 2013, 2018 y 2028

Figura 9. Simulación de OD con Escenario Base y escenarios futuros con PTAR con tratamiento primario al año 2018 y 2028 (EP5 sin lixiviados y EP6 con lixiviados)



El OD es uno de los indicadores más utilizados para es-tablecer la calidad del agua de una fuente. De acuerdo a los resultados obtenidos de la simulación el escenario Base representa la situación más desfavorable en tér-

Figura 10. Simulación de OD con Escenario Base y escenarios futuros con PTAR con tratamiento primario y secundario al año 2018 y 2028

Figura 11. Simulación de OD con Escenario Base y escenarios futuros con PTAR con tratamiento primario y secundario y tratamiento en la zona rural y en el sector industrial al año 2028

minos de calidad del agua cuando el río atraviesa la zona urbana, con concentraciones de hasta 0.69 mg/L, valor crítico para la conservación de la flora y la fauna del Río Pasto.

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Los escenarios de ejecución de obras presentados en la figura 8 indican un efecto positivo en el tramo urbano que hace que el valor mínimo de OD pase de 0.69 mg/L a 3.37 mg/L; sin embargo, en años posteriores el OD decrece debido al aumento de la población. Situa-ción muy similar se presenta en la figura 9, destacando que al simular la descarga de los lixiviados del relleno sanitario, se puede apreciar que en el punto donde se realiza la descarga el OD decrece de 3.46 mg/L a 3.36 mg/L, indicando el poco impacto que tiene esta descar-ga en términos de OD. La figura 13 indica una mínima mejoría de la situación de calidad del río al instalar un tratamiento secundario en la PTAR de Pasto, sin llevar a

cabo ninguna acción de depuración en las otras fuen-tes de contaminación. En la figura 14 que simula un escenario óptimo donde se ha ejecutado sistemas de tratamiento primario y secundario a todas las descargas de aguas residuales domésticas e industriales, se puede apreciar un impacto significativo ya que el OD pasa a registrar valores superiores a 4 mg/L en todo el recorri-do del río.

En las figuras 12 a 15 se muestra los resultados de la variable DBO para cada uno de los escenarios futuros, comparándolos con el escenario base

Figura 12. Simulación de DBO con Escenario Base y escenarios futuros con ejecución de obras al año 2013, 2018 y 2028

Figura 13. Simulación de DBO con Escenario Base y escenarios futuros con PTAR con tratamiento primario al año 2018 y 2028



Figura 14. Simulación de DBO con Escenario Base y escenarios futuros con PTAR con tratamiento primario y secundario al año 2018 y 2028

Figura 15. Simulación de DBO con Escenario Base y escenarios futuros con PTAR con tratamiento primario y secundario y tratamiento en la zona rural y en el sector industrial al año 2028

Los escenarios de ejecución de obras presentados en la figura 12 indican que la DBO varía entre 20 y 42 mg/L en el tramo urbano para después, aguas abajo, conti-nuar en descenso hasta alcanzar valores menores a 20 mg/L. En la figura 16, se observa que el tratamiento

primario de la planta hace que la DBO baje alrededor del 7%, con respecto al escenario sin tratamiento. La figura 13 indica que no hay mucha diferencia entre el escenario al 2018 y el 2028 cuando se ejecute el trata-miento primario y secundario de las aguas. Sin embar-

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go, si es apreciable la diferencia entre el escenario Base y el futuro evaluado en los años 2018 y 2028, donde la DBO en el kilómetro 40.8 decrece en un 78%. En la figura 15 se puede encontrar las condiciones óptimas donde después de la descarga de las aguas tratadas de la ciudad de Pasto, la DBO desciende un 81% con res-pecto al escenario Base.

3. CONCLUSIONES E IMPLICACIONES

• El modelo predictivo QUAL2K es un modelo al-tamente sensible a variables como coeficiente de Reaireacion, Caudal, Temperatura, Oxigeno Di-suelto y concentraciones de DBO Rápida (DBO5) de las descargas al río, lo que permite concluir que existe una relación estrecha entre la confiabilidad del modelo y la calidad de los análisis de laborato-rio. Esto implica que para eventos de modelación posteriores, la caracterización deberá ser adelan-tada por laboratorios debidamente normalizados, intercalibrados y acreditados, de conformidad con lo establecido en el Decreto 1600 de 1994, o las normas que lo modifiquen o sustituyan.

• Los resultados predictivos obtenidos con la ins-talación de diferentes escenarios futuros permi-te concluir que es indispensable cumplir con las metas establecidas por Empopasto y Corponariño para que se logre un nivel confiable de calidad de agua en el Río Pasto y en la Quebrada Chapal, así como la construcción de una Planta de Tratamien-to que trate las aguas residuales domésticas del casco urbano de la ciudad de Pasto.

• Para garantizar que se proyecte y realice obras adecuadas y comprobar que las obras construidas dan los resultados esperados en la planificación, se debe establecer la modelación del Río Pasto, como una herramienta de uso periódico y conti-nuo que permita comparar los resultados de esce-narios propuestos anteriormente con la realidad y que, de esta manera, se pueda hacer ajustes a tiempo en la planificación.

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RESUMEN

El impresionante desarrollo de las tecnologías micro-electrónicas conduce a extraordinarios niveles de in-tegración. La capacidad de integración en el silicio se duplica cada 18 meses aproximadamente; esto permi-te a los fabricantes realizar el diseño de sistemas más complejos en un solo chip de silicio y en un área mu-cho más reducida.

No obstante, la capacidad de desarrollar estos sistemas más complejos en un período de tiempo razonable, disminuye con el incremento de la complejidad. La capacidad de diseño en un circuito integrado crece a una razón de 21% anual mientras que la capacidad de integración lo hace a 58% anual.

Las técnicas tradicionales de diseño digital no son capa-ces de aprovechar las ventajas de integración actuales y, como consecuencia, la diferencia entre la capacidad de integración y la productividad del diseño parece in-crementarse aún más, tendiendo a disminuir el ritmo de crecimiento de la industria de los semiconductores, si no se recurre a técnicas de diseño innovadoras.

PALABRAS CLAVES

Diseño digital moderno, Hardware reconfigurable, FPGA.

ABSTRACT

The impressive development of microelectronic tech-nologies leads to extraordinary levels of integration. The capacity of integration in the silicon doubles every 18 months approximately. It allows the manufacturers design the most complex systems in a single silicon chip and in much more limited area.

Nevertheless, the capacity of developing these more complex systems in a reasonable period of time diminishes because of the increase of the complexity. The capacity of design in an integrated circuit grows to a reason of 21 % per year whereas the integration capacity does it to 58 % per year.

The traditional technologies of digital design don’t take advantage of the current integration technology, as a consequence, the difference between the integration capacity and the productivity of the design seems to increase even tending to diminish the semiconductors industry growth, if it does not resort to innovative de-sign techniques.

KEY WORDS

Modern digital design, reconfigurable hardware, FPGA.

DISEÑO DIGITAL MODERNO

MODERN DIGITAL DESIGN

Por Jaime Orlando Ruiz PazosIngeniero Electrónico, Universidad del CaucaMSc. Sistemas Digitales, Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría, La HabanaProfesor Asistente Facultad de Ingeniería, Programa de Ingeniería Electrónica. Universidad de Nariñ[email protected]

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INTRODUCCIÓN

El diseño lógico tradicional tiene varias alternativas de implementación que, por lo general, presenta los siguientes inconvenientes:

• Gran número de CIS.

• Baja fiabilidad

• Dificultad de mantenimiento

• Elevado consumo de área y potencia

• Alto costo (directo e indirecto)

Además, los métodos tradicionales enfrentan proble-mas relacionados con la situación actual del diseño di-gital, como:

• Implementación de sistemas más complejos.

• Esfuerzo creciente en el diseño.

• Difícil verificación.

• Reducido tiempo para la introducción de un producto al mercado.

• Ciclos de vida reducidos.

La incapacidad de las técnicas tradicionales de respon-der a la complejidad creciente de los sistemas digitales, la necesidad de nuevos métodos que elevaran la pro-ductividad de los diseñadores y las ventajas ofrecidas por la alta capacidad de alta integración, dieron lugar a la aparición de escenarios modernos de diseño de sistemas digitales.

Estos nuevos escenarios de diseño digital incluyen un conjunto de técnicas, herramientas y metodologías que, utilizadas de manera combinada y adecuada, per-mitirán incrementar la productividad de los diseñado-res, valiéndose de las ventajas de la creciente capaci-dad de integración.

Dentro de las nuevas técnicas y herramientas para el diseño digital se incluye:

1. Lenguajes de descripción de hardware.2. Dispositivos programables.3. Sistemas empotrados.4. Reusabilidad y Módulos de Propiedad Inte-lectual (IP).5. Codiseño hardware/software (HW/SW).

1. LENGUAJES DE DESCRIPCIÓN DE HARDWARE (HDL)

En electrónica, un Lenguaje de Descripción de Hard-ware o HDL es cualquier lenguaje que realice la des-cripción software de componentes hardware. Puede describir la operación del circuito y su diseño y pro-barlo para su verificación por medio de la simulación. Estos lenguajes fueron desarrollados originalmente para descripción y simulación y después, para síntesis. Las ventajas que brinda el uso de HDL son:

• El diseñador tiene la posibilidad de simular, modelar y probar un componente hardware descrito mediante un HDL antes de ser creado físicamente.

• La utilización de los HDL permite un alto grado de abstracción a la hora de describir un elemen-to hardware. Esto posibilita a los diseñadores concentrarse en la descripción del comporta-miento de dicho componente, obviando cómo será su implementación y estructura interna a nivel de compuertas lógicas.

• Facilidad de reusabilidad del hardware descri-to, debido a que en el proceso de diseño se utiliza tecnologías genéricas, lo que no fija la tecnología a utilizar, hasta pasos posteriores en el proceso.

Los lenguajes HDL son usados en el diseño de dos tipos de sistemas. Primero, son usados para diseñar circuitos integrados dedicados, tales como procesadores u otro tipo de circuito lógico digital. En este caso, el HDL es-pecifica un modelo para el comportamiento esperado del circuito, el cual permite la simulación y puesta a punto del circuito antes de ser diseñado finalmente y construido. El resultado final es un chip de silicio.

El segundo uso de los HDL involucra la programación de dispositivos lógicos programables, como los PLDs, CPLDs, FPGAs (Field Programable Gate Array), etc. El


Diseño digital moderno

código HDL es procesado por algún compilador lógico y el fichero de salida es descargado en el dispositivo. La característica fundamental de este proceso y de la lógica programable en general, es que permite alterar el código muchas veces, recompilarlo y cargarlo en el mismo dispositivo para probar.

Los HDLs más difundidos y con más soporte son:

• VHDL (Very high speed integrated circuit HDL), sintaxis similar a ADA.

• Verilog, sintaxis similar a C.

Ambos HDLs son estándares IEEE.

2. DISPOSITIVOS PROGRAMABLES

Se entiende por dispositivo programable aquel cir-cuito de propósito general que posee una estructura interna que puede ser modificada por el usuario final (o a petición suya por el fabricante) para implemen-tar una amplia gama de aplicaciones. Los PLDs fue-ron muy populares desde su aparición por las nuevas ventajas que incorporaban al diseño digital. En la actualidad representan a uno de los sectores que más rápido crecimiento experimenta en la industria de los semiconductores.

Inicialmente un PLD no tiene una función definida, por lo tanto antes de que se pueda utilizar en un circuito, debe ser programado; es decir, establecer las conexiones internas que determinarán una función ló-gica deseada.

Las características principales de un PLD son:

• Dispositivo con diversos recursos lógicos incor-porados.

• Configurable por el usuario.

• Interconexiones programables.

• Requieren herramientas CAD.

Los dispositivos lógicos programables (PLD) forman parte de los circuitos de alto nivel de integración de lógica reconfigurable, que incluye entre otros, los PLDs simples (SPLD), los PLDs complejos (CPLD) y los arre-

glos de compuertas programables por campo (FPGA). Lo que ha marcado la pauta en el avance de los PLDs es su unidad básica de programación, la cual mues-tra una construcción de mayor complejidad y mejores prestaciones funcionales a medida que han ido apa-reciendo.

Dispositivos Lógicos Programables Simple (SPLD).

Se podría decir que los SPLDs son pequeños Circuitos Integrados de Aplicación Específica (ASIC) configura-bles por el usuario, capaces de realizar una deter-minada función lógica. Están conformados por una matriz de compuertas AND seguida de otra matriz de compuertas, OR; una de ellas o ambas, pueden ser programadas para implementar cualquier función lógi-ca como suma de términos productos. En este caso la unidad básica de programación es la matriz de com-puertas programable.

Dispositivos Lógicos Programables Complejos (CPLD).

Un CPLD está formado por varios bloques de PLDs simples, llamados macroceldas con un sistema de interconexión entre los mismos que permite aprove-char mejor los recursos disponibles. Estos dispositivos brindan al diseñador un número mucho mayor de compuertas lógicas, por tanto, mayor cantidad de términos productos que permiten el diseño de siste-mas digitales más complejos, tanto combinacionales como secuenciales.

La unidad básica de programación es la macrocelda y cada una de ellas contiene un biestable, un multiplexor y un buffer de tres estados. El flip-flop almacena el va-lor de salida de la compuerta, el buffer de tres estados actúa con la estructura de interconexión, la cual está conformada por un conjunto de conmutadores progra-mables, posibilitando que un pin pueda actuar como entrada o como salida en dependencia de lo requerido por el diseñador.

Arreglos de Compuertas Programables Por Campo (FPGA).

Los FPGAs contienen bloques lógicos relativamente in-dependientes entre sí, con una complejidad similar a un PLD de tamaño medio, que pueden interconectarse mediante conexiones programables para formar circui-

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tos mayores. Existen FPGAs que utilizan pocos bloques grandes (Pluslogic, Altera y AMD) y otros que utilizan muchos bloques pequeños (Xilinx, AT&T, Plessey, Ac-tel).

A diferencia de los SPLD, no utilizan arquitectura de matriz de compuertas AND seguida de la matriz de compuertas OR; consisten de una matriz bidimensio-nal de bloques configurables que pueden ser conecta-dos mediante recursos generales de interconexión que incluyen segmentos de pista de diferentes longitudes, más unos conmutadores programables para enlazar bloques a pistas o pistas entre sí. En realidad, lo que se programa en un FPGA son los conmutadores que sirven para realizar las conexiones entre los diferentes bloques, más la configuración de los bloques.

En general la complejidad de un FPGA es muy superior a la de un CPLD. La densidad de compuertas lógicas de un CPLD varía desde el equivalente de varios miles hasta decenas de miles de compuertas lógicas, mientras los FPGAs típicamente varían entre decenas de miles a varios millones.

Antes de abordar este tema es conveniente aclarar que, debido a la gran variedad de ofertas existentes en el mercado, es de suponer que parte de sus diferencias radica en su estructura interna, de tal suerte que algu-nas de las cosas aquí comentadas se refieren a FPGAs de Xilinx.

En la figura 1 se muestra la estructura interna básica de un FPGA. La conforman los siguientes elementos:

• Bloques lógicos configurables (CLB).• Bloques de entrada/salida configurables (IOB).• Matrices de interconexión programable.

La celda lógica básica de un FPGA consiste en una ta-bla de búsqueda (lookup table, LUT) de varias entra-das, un biestable que actúa como almacenador y un multiplexor, como se muestra en la figura 2. Ésta tiene una sola salida, seleccionada mediante el multiplexor y puede ser la salida almacenada o no, de la memoria (LUT). La celda lógica tiene entradas para la LUT y una entrada de reloj. Dado que las señales de reloj son en-rutadas normalmente a través de conexiones dedicadas de propósito especial en FPGAs comerciales, éstas son consideradas independientemente de otras señales.

Figura 2. Celda básica típica de un FPGA.

El nivel inmediato superior de las celdas básicas de los FPGAs de Xilinx es el SLICE; generalmente un slice contiene dos celdas básicas como lo muestra la figura 2. Entre los fabricantes de FPGAs e incluso entre las familias de un mismo fabricante, el modelo de los CLBs no es estándar. Pueden variar el número de slices por CLB, la distribución y el número de multiplexores den-tro de estos.

Los bloques dedicados a la entrada/salida en los FP-GAs son denominados IOB (Input/Output Block), so-portan una amplia variedad de señalización I/O están-dar como PCI, AGP 2X y de entrada/salida diferencia-les. Esta característica brinda grandes posibilidades de conexión porque permite incluir una implementación basada en FPGA en muchos tipos de arquitecturas sin hacer cambios sustanciales. El elevado número de pines de entrada/salida de los FPGAs los hace ideales para aplicaciones que requieran el procesamiento de muchas señales digitales.

Figura 1 Estructura interna de un FPGA.

MUX

ENTRADAS

LUT

FF-D

Clk

SALIDA



Los FPGAs actuales incluyen otros elementos que es-tán integrados y que pueden ser utilizados en cualquier momento, entre ellos se puede mencionar:

• Bloques de memoria RAM (BRAMs). Son blo-ques de memoria dedicados que se usan sin sacrificar la memoria RAM distribuida o los recursos lógicos para conformarla. Según el modelo del FPGA se puede tener más, o me-nos, de estos bloques.

• Circuitos manipuladores de reloj. Son ele-mentos muy importantes que permiten elimi-nar las demoras de propagación de las señales de reloj y disminuir el desfase entre las señales de reloj de salida distribuidas en el disposi-tivo. Con estos elementos también es posible obtener otras frecuencias, ya que son capaces de multiplicar o dividir la frecuencia del reloj de entrada.

• Multiplicadores. Son recursos para realizar operaciones de multiplicación de forma muy rápida y eficiente.

• Procesadores. Algunos de los FPGAs más avanzados tienen procesadores empotrados, lo cual los hace unos dispositivos muy po-tentes.

Una característica importante de mencionar, es que muchos FPGAs modernos soportan reconfiguración parcial o total in-system. Esto permite modificar los diseños dinámicamente para realizar actualizaciones del sistema o para reconfiguración dinámica como parte normal del funcionamiento del sistema. Algu-nos FPGAs tienen la capacidad de reconfiguración parcial, lo que permite a una parte del dispositivo ser reprogramada, mientras otras partes continúan su funcionamiento.

Programación del FPGA.

Como se mencionó anteriormente la programación del FPGA es equivalente a la configuración de la estruc-tura de conexiones mediante la programación de sus conmutadores y la configuración de los bloques para el desempeño de una función lógica determinada; esa programación debe ser almacenada en una memoria.

Se puede utilizar una memoria SRAM o RAM estática, la cual es una memoria volátil que pierde su contenido cuando no está energizada, lo que obliga a reprogramar el dispositivo siempre que éste se energice nuevamen-te. También se usa con frecuencia las memorias FLASH que no son volátiles; en este caso la reprogramación sería necesaria únicamente cuando haya cambios en la configuración, pero se debe tener en cuenta que éstas pueden ser reprogramadas un número de veces limita-do (entre 104 y 106).

El tipo más usado en FPGA es el basado en SRAM por-que puede ser reprogramado cuantas veces se desee. De hecho, un SRAM FPGA, debe ser programado cada vez que se energiza, porque el chip contiene una me-moria RAM volátil donde se guarda la información de la estructura de interconexiones internas y de la función lógica que va a ser implementada. En los diseños en los que se necesite configurar al FPGA inmediatamente cuando se energice el sistema, se utiliza una memoria PROM en serie con la configuración del FPGA alma-cenada y, cada vez que el sistema es energizado, se descarga la configuración desde la memoria al FPGA.

Las principales ventajas del uso de los dispositivos pro-gramables en el diseño de sistemas digitales:

• Facilidad de diseño: estos dispositivos fa-cilitan el proceso de implementación de un diseño. Una vez descrito por vía esquemática y/o por medio de un HDL, el diseñador usa las herramientas de CAD para sintetizar, optimizar, simular e implementar este diseño. Esto hace que se obtenga, en muy breve tiempo, un prototipo hardware que permite empezar el proceso de verificación funcional del circuito y corrección de errores.

• Flexibilidad: los diseñadores cuentan con elementos de alto nivel contenidos en los PLDs como pueden ser sumadores, multiplicadores, memorias y hasta microprocesadores.

• Bajos costos de desarrollo: muchos de estos dispositivos son de bajo costo debido principal-mente a la facilidad con la que se puede imple-mentar diferentes diseños en un mismo disposi-tivo. Las herramientas de desarrollo son baratas y en algunos casos de libre distribución.

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• Ciclo de diseño más corto: los diseños basados en estos dispositivos reducen el tiempo de in-troducción al mercado, debido a la facilidad de desarrollo y al mejoramiento de las herramien-tas de diseño.

• Elaboración de prototipos: es una de sus apli-caciones ideales debido al bajo costo de imple-mentación y a la rapidez con la que se obtiene los prototipos. Cambios posteriores en el pro-totipo pueden ser realizados fácilmente y sin apenas costos adicionales.

• Reconfiguraciones de hardware in-system: constituyen un medio ideal para aquellas aplicaciones que requieren un cambio en la funcionalidad del dispositivo durante su fase de operación. Si se necesita corregir fallos o errores de diseño, los cambios son hechos vía software. El diseño puede ser reprogramado, re-implementado y probado inmediatamente.

3. SISTEMAS EMPOTRADOS

Actualmente, los diseñadores integran cada vez más funciones en un solo encapsulado. Los ASICs moder-nos a menudo incluyen varios elementos de alto nivel como procesadores, bloques de memoria RAM, ROM, EEPROM y Flash, así como otros tipos de módulos para formar lo que se conoce como Sistemas en un Circuito Integrado (System on Chip, SoC).

Un Sistema en un Circuito Integrado (SoC) es un di-seño que contiene dos o más elementos de alto nivel como los mencionados anteriormente, desarrollado en un único circuito integrado. El objetivo de los sistemas empotrados es integrar funcionalidad diversa en un solo chip.

Los microcontroladores fueron considerados los pri-meros SoC, porque contenían varios elementos de alto nivel como el procesador, la memoria, los tempo-rizadores, controlador de IT y otros elementos en un solo encapsulado.

En la actualidad las realizaciones SoC van dirigidas a satisfacer, entre otras, algunas de las siguientes ne-cesidades:

• Integración de 2 ó más macrocomponentes uti-lizadas previamente como CI independientes.

• Necesidad de combinar soporte SW y HW es-pecífico en el mismo CI.

• Combinación de componentes digitales y analógicos.

• Combinación con elementos mecánicos (MEMS).

Debido al desarrollo exponencial que ha experimen-tado el campo de la microelectrónica, la implemen-tación de sistemas en un circuito integrado (SoCs) se ha vuelto una realidad. Su evolución se ve favorecida por el alto grado de integración que puede alcanzarse y por la disponibilidad de recursos que brindan los dispositivos modernos.

Los SoCs son desarrollados sobre circuitos integrados para aplicaciones específicas (ASICs). Como se conoce, la utilización de los ASICs no brinda mucha flexibili-dad ni posibilidades de reconfiguración de los sistemas. Dados los recursos disponibles en los FPGAs actuales es posible implementar sistemas completos sobre estos dispositivos, obteniéndose así los denominados SoPC (System on Programable Chip).

En el desarrollo de ambos tipos de sistemas la etapa de depuración y simulación con las herramientas CAD es muy común. Incluso en el desarrollo de los SoC, se utiliza dispositivos programables (FPGAs) para compro-bar el correcto funcionamiento del sistema, antes de comenzar la fabricación del ASIC final. Esto permite la detección de errores que pueda tener el diseño y, a su vez la corrección antes de comenzar su fabricación, porque este proceso es extremadamente costoso.

4. REUSABILIDAD Y MÓDULOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL (IP)

Constituyen otro de los elementos que hacen parte de los nuevos escenarios del Diseño Digital. El término reusabilidad aparece como una necesidad para tratar de aliviar la antes mencionada creciente diferencia en-tre la capacidad de integración (tecnología) y la capa-cidad de diseño (diseñadores) de los sistemas digitales. Surge por las siguientes razones:



• No se puede perder tiempo en diseñar compo-nentes ya utilizados y verificados previamente cada vez que se requiera su utilización.

• Necesidad de reutilización de componentes.

• Necesidad de descripciones SW (usualmente en HDLs) de componentes HW complejas.

Como el término lo indica, la reusabilidad es la capa-cidad de que, elementos o componentes desarrollados previamente, puedan ser reutilizados en posteriores diseños. La reusabilidad de un componente está di-rectamente vinculada a su flexibilidad, lo que significa la capacidad de éste de ser insertado en distintos siste-mas.

Módulos de Propiedad Intelectual (IP)

Para llevar a cabo la reusabilidad de los diseños, es pre-ciso disponer de descripciones funcionales muy bien definidas de los diferentes componentes a utilizar. Estas descripciones son conocidas como Módulos de Propie-dad Intelectual o Módulos IP.

Los módulos IP pueden ser considerados en general como una descripción software (generalmente utili-zando HDL) de un componente hardware. Estos son usados por los diseñadores de sistemas (SoC ó SoPC) para lograr un producto final más complejo.

También conocidos como IP COREs o Megafunctions, los módulos IP son la base de la reusabilidad, siendo ésta una característica inherente y una de sus princi-pales ventajas.

La creciente complejidad de la tecnología de los siste-mas empotrados incrementa dramáticamente la carga de diseños y crea la necesidad del empleo de módulos IP previamente verificados para simplificar el diseño de circuitos multifuncionales más complejos. El diseño de sistemas empotrados se ve muy favorecido por el de-sarrollo de los módulos IP y su posibilidad de reusabi-lidad. La figura 3 muestra un esquema de la estructura general de un SoPC, en la cual se puede observar los distintos elementos que lo componen.

Figura 3. Representación de un sistema empotradoutilizando módulos IP

Son muchas las ventajas de la utilización de los módu-los de propiedad intelectual en el desarrollo de siste-mas digitales. Las más importantes son:

• Capacidad de reutilización. Permite que un componente, una vez diseñado y depurado, pueda ser incluido en cualquier sistema.

• Flexibilidad en su utilización. La mayoría de los módulos IP son configurables, lo que supera un inconveniente de los componentes hardware que describen.

• Mayor fiabilidad, debido a que no presentan defectos físicos de fabricación y están previa-mente probados y depurados.

• Reducción del ciclo de diseño, lo que repre-senta un menor tiempo para la introducción de productos al mercado.

Con la aparición de los módulos IP y su indiscutible protagonismo en las técnicas avanzadas de diseño digi-tal, éstas han experimentado cambios:

• Se ha presentado un nuevo esquema de diseño basado en módulos IP.

• El diseño digital pasa de ser puramente hardware (interconexiones de CI) a mayoritariamente software.

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• Posibilidad de desarrollos propios. Los diseña-dores pueden diseñar nuevos componentes sin tener que fabricarlos físicamente (hardware).

• Requiere potentes herramientas de CAD.

5. CODISEÑO HARDWARE/SOFTWARE

Al explorar el espacio de diseño de un sistema elec-trónico de cierta complejidad siempre surgen dos al-ternativas contrapuestas. Por un lado, el empleo de componentes estándares cuya funcionalidad puede ser definida mediante programación. Por otro, la im-plementación de dicha funcionalidad mediante un circuito microelectrónico, específicamente construido para la aplicación. Es bien conocido que la primera al-ternativa (alternativa software) proporciona soluciones que presentan una gran flexibilidad a pesar de requerir consumos de área y tiempos de ejecución elevados, mientras que la segunda (alternativa hardware) optimi-za los aspectos de tamaño y velocidad de operación, sacrificando la flexibilidad de la solución. A medio ca-mino entre ambas (sistemas híbridos), las técnicas de codiseño hardware/software (HW/SW) pretenden ob-tener un compromiso adecuado entre las ventajas e inconvenientes de ambas aproximaciones.

Muchos de los sistemas electrónicos modernos cons-tan de componentes de hardware dedicado y software, ejecutándose en plataformas específicas. Los sistemas híbridos no son nuevos, pero han crecido considera-blemente en los últimos años debido a las posibilidades de las realizaciones empotradas SoC ó SoPC. Esta ten-dencia se debe principalmente a la aplicación de téc-nicas de diseño desde diferentes áreas para desarrollar sistemas digitales mixtos.

Alternativas tradicionales de diseño de sistemas hí-bridos.

Tradicionalmente, las técnicas de diseño para HW y SW han sido completamente diferentes. Históricamen-te, estos sistemas han sido diseñados especificando el hardware y subsecuentemente haciendo el software para él.

Cada tipo de implementación (HW o SW) tiene sus ca-racterísticas. Éstas determinan que los diseñadores se inclinen por una u otra estructura para las diferentes tareas del sistema a diseñar. Las realizaciones híbridas HW/SW tienen las siguientes características:

• Particionado de tareas “a priori”. La decisión de qué tareas serán implementadas en hardware y cuáles en software, se hace basándose en la expe-riencia de los diseñadores.

Hardware: tareas poco flexibles que requieran mayor velocidad.

Software: tareas que consuman muchos recursos y no requieran de altas velocidades.

• Flujos de desarrollo independientes. Una vez de-terminados los elementos hardware y software que integrarán al sistema, el desarrollo de los mis-mos se realiza mediante flujos independientes, utilizando herramientas de CAD independientes.

• Pueden ser realizaciones mediante CI indepen-dientes (µC + FPGA.) o empotradas (SoPC ba-sado en módulos IP).

En la figura 4 se muestra ambos tipos de realizaciones:

Figura 4. Implementación de sistemas híbridos HW/SW.



Limitaciones de las realizaciones híbridas:

• Imposibilidad de realizar simulaciones de la in-teracción HW/SW, antes de su integración.

• Incapacidad de diseños óptimos debido a que las decisiones de partición HW/SW son toma-das por los propios diseñadores sin emplear herramientas de optimización.

• Lentitud en la obtención de realimentación en las métricas de calidad.

• Escasez de herramientas automáticas que per-mitan explorar, en tiempos cortos, las distintas alternativas de diseño.

Codiseño HW/SW.

Como alternativa a las dificultades que presentan los métodos tradicionales de diseño de sistemas híbridos, aparece la metodología de codiseño. Éste se define como la metodología que aborda como un todo, el diseño de partes tanto software como hardware, de un sistema electrónico. Por consiguiente, tal metodología de diseño emplea, tanto técnicas propias del diseño hardware, como de programación, las cuales han sido tradicionalmente consideradas como disciplinas sepa-radas, para producir un diseño flexible y funciones locales eficientes. Además, el codiseño HW/SW debe abordar la conexión de las partes hardware y software, es decir, la generación de interfaces HW/SW.

El diseño concurrente de hardware y software ha mostrado ser ventajoso cuando estos son considerados en conjunto, en lugar de entidades independientes; pero a su vez, involucrar ambos en el diseño de siste-mas complejos, no es una tarea fácil.

El desarrollo de esta técnica requiere de muy potentes herramientas de CAD.

La utilización de la metodología de codiseño HW/SW ha introducido objetivos y restricciones más fuertes en los diseños:

• Temporización.• Consumo de potencia.• Productividad.• Integración.

• Flexibilidad.• Fiabilidad y seguridad.• Verificación.

Dos de las principales características de la metodología de codiseño HW/SW son, primero: la división de los elementos hardware y software que compondrán el sistema no se realiza al inicio del proceso de diseño. Segundo: el flujo de desarrollo de estos elementos no avanza de manera independiente, pues ambos flujos interactúan a lo largo del proceso de diseño con la ayuda de las herramientas de CAD.

Figura 5. Metodología de codiseño HW/SW

Especificación: en esta fase se describe la funciona-lidad del sistema, se plantea las restricciones y los objetivos.

Análisis y transformaciones: aquí se distingue dos etapas: la primera es la de análisis, en la cual se realiza la verificación formal o simulación. La segunda es la de transformaciones y refinamiento, donde tiene lugar la conversión a formato intermedio.

Partición: consiste en determinar qué partes del siste-ma serán implementadas en hardware y cuáles en soft-ware. Tiene como objetivo conseguir el desempeño re-querido del sistema dentro de sus restricciones (costo, tamaño, consumo de potencia).

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Síntesis del software: esta fase se complica si se con-sidera restricciones de tiempo real. Se realiza la plani-ficación de tareas de manera que se satisfaga todas las restricciones temporales. Ver figura 6.

Integración HW/SW: consiste en la síntesis de la inter-faz HW/SW. Tiene como objetivo minimizar las comu-nicaciones entre estos componentes.

Figura 6. Etapas de síntesis de los elementos de HW y SW

Verificación. Existen dos tipos: la formal, que emplea modelos matemáticos y la no formal, que lleva a cabo las simulaciones, utilizando estímulos. La verificación formal sobrepasa los límites de la simulación, al ser independiente de las entradas. La fase de verificación permite el cumplimiento de requisitos y restricciones más fuertes:

• Funcionales: temporales.

• No funcionales: área, consumo, número de pines, etc.

La figura 7 muestra cómo después de las etapas de integración se verifica los requerimientos iníciales del sistema.

Figura 7. Etapas de integración y verificación

Se debe aclarar que la técnica de codiseño HW/SW para el diseño y desarrollo de sistemas digitales, aun-que es muy útil y sus ventajas son indiscutibles, aún no está madura, debido a la elevada complejidad que requieren las herramientas de CAD que asisten en el desarrollo de los diseños. En la actualidad, estas he-rramientas están en desarrollo y muchos trabajos son encaminados al perfeccionamiento de las mismas.

Es muy importante mencionar que ninguna de las téc-nicas, herramientas y metodologías que hacen parte de los nuevos escenarios de Diseño Digital se puede ver ni valorar de forma independiente o aislada de las demás, ya que el desarrollo o utilización de cada téc-nica involucra a otras de ellas. Por ejemplo, el empleo de los HDLs resultaría absurdo sin la existencia de los dispositivos lógicos programables, así como no se po-dría desarrollar ninguna técnica sin la utilización de los HDLs y no tendría sentido mencionar el codiseño Hw/Sw sin tener en cuenta la reusabilidad y los sistemas empotrados.



También cabe resaltar la importancia de las herramien-tas de CAD en la aplicación y desarrollo del diseño di-gital mediante los nuevos métodos de diseño.

La interacción y utilización combinada de las técnicas avanzadas permite:

• Descripciones de alto nivel con elevado gra-do de abstracción.

• Metodologías de diseño estructurado. Diseños jerárquicos.

• Desarrollos SoC y SoPC.

• Reducción del tiempo de desarrollo.

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89


RESUMEN

El presente documento hace referencia al análisis de la biodegradabilidad utilizada como herramienta de in-terpretación de resultados en la evaluación de la remo-ción de cargas contaminantes, en términos de DBO5 y DQO de lixiviados, mediante humedales artificiales piloto como tratamiento terciario del Relleno Sanita-rio Antanas. La investigación fue desarrollada por la Universidad Mariana y EMAS S.A. E.S.P (entidad cofi-nanciadora), empresa delegada para la recolección y la disposición final de los residuos sólidos en el Relleno.

Los humedales artificiales trabajaron en forma paralela bajo las mismas condiciones pero se diferenciaron en el flujo de alimentación. Las dos unidades operaron con la misma especie vegetal (Totora) e igual material de soporte. Uno de los flujos de alimentación fue el lixiviado proveniente del vaso uno clausurado y el otro,

el lixiviado proveniente de la laguna anaerobia. En esta investigación se obtuvo resultados que hacen referencia a la importancia de evaluar la biodegradabilidad como una propiedad de los flujos para determinar su tipo de tratamiento. El humedal con afluente proveniente de la laguna anaerobia obtuvo mayor remoción, debido a su biodegradabilidad media y mayor cantidad de materia orgánica. La unidad que trabajó con lixiviado viejo, con baja biodegradabilidad, lo caracterizó como lixiviado estabilizado (Ozzane, 1990), lo que se ve reflejado en sus bajas y nulas remociones.

PALABRAS CLAVES

Biodegradabilidad, Tratamiento de lixiviados, Remo-ción carga contaminante, Humedales artificiales.

BIODEGRADABILIDAD DE FLUJOS DE ALIMENTACIÓN En humedales artificiales piloto para el tratamiento de lixiviados del relleno sanitario “ANTANAS”.

Por Hernán Darío Zamora ZamoraIngeniero Químico, Universidad Nacional de ColombiaProfesor Auxiliar Facultad de Ingeniería, Programa de Inge-niería Ambiental. Universidad Mariana. Sublínea de Trata-mientos de Aguas, Grupo de Investigación Ambiental GIA. [email protected]

Paola Andrea Freire GuerreroEstudiante Décimo Semestre de Ingeniería Ambiental. Uni-versidad Mariana. Proyecto Evaluación de Humedales Artificiales para Lixivia-dos del Relleno Sanitario Antanas. Korin Samantha Jurado BenavidesEstudiante Décimo Semestre de Ingeniería Ambiental. Uni-versidad Mariana.Proyecto Evaluación de Humedales Artificiales para Lixivia-dos del Relleno Sanitario Antanas.

POWER FLOWS BIODEGRADABILITY In pilot artificial wetlands For the treatment of leachate fill health “ANTANAS”.

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ABSTRACT

This document refers to the analysis of the biodegradability used as a tool of results interpretation in the evaluation of loads pollutant removal, in terms of DBO5 and DQO of leachate through wetlands artificial pilot as a tertiary treatment of the Sanitary Landfill “Antanas”. The investigation was developed by Mariana University and EMAS S.A. E.S.P (cofinancier entity), as delegated company for the compilation and the final regulation of the solid residues in “Antanas” Landfill.

The artificial wetlands were employed in parallel form under the same conditions but they differed in the water flow. The two units operated with the same vegetable species (Totora) and the same material of support. One of the flows of power was the leachate from the first closed glass and the second one, the leachate from the anaerobic lagoon. In this research there were obtained results that refer to the importance of assessing the biodegradability as a property of flows to determine its type of treatment. The wetlands with affluent from the anaerobic lagoon obtained greater removal, due to its average biodegradability and greater amount of organic matter. The unit that worked with old leachate, with low biodegradability, characterized it like stabilized leachate (Ozzane, 1990), which is reflected in their casualties and void removals.

KEY WORDS

biodegradability, leachate treatment, pollutant loads removal, artificial wetlands.

INTRODUCCIÓN

Los residuos sólidos son subproductos de todas las actividades del hombre. El solo hecho de vi-

vir, genera basura desde el mismo día en que nace hasta su muerte. En un principio el hombre producía sólo desechos biodegradables, básicamente desechos de comida; a medida que se fue “modernizando” fue cambiando su modo de vida y lógicamente sus residuos. La basura se produce continuamente: en el trabajo, en el proceso de elaboración de comida, en la industria, en las actividades deportivas, etc. En relación con el manejo de la basura se presenta tres

situaciones: la recolección, el barrido de calles y áreas públicas y la disposición final. (Collazos, 2001).

En la etapa de disposición final de residuos sólidos, aproximadamente 250 ton/día, en el Relleno Sanitario Antanas se genera los lixiviados, alrededor de 1L/s, los cuales presentan altas cargas contaminantes, represen-tadas con los parámetros DBO5, DQO y SST, que per-judican al ambiente y a la salud humana.

En el año 2001 se construyó el Relleno Sanitario Antanas, localizado a 13 km. del municipio de Pasto, en el sector norte, fuera del perímetro urbano de la ciudad, vía panamericana, el cual se ha proyectado para una vida útil de aproximadamente 40 años. En la actualidad se dispone los residuos sólidos del municipio de Pasto y de 20 municipios aledaños, por lo que el relleno se constituye como solución para la disposición final de los residuos sólidos de casi la tercera parte del departamento de Nariño. Por lo tanto, la alta generación de lixiviados y la búsqueda de un tratamiento adecuado para ellos, es una de las problemáticas que se afronta para mejorar la eficiencia en la disminución de su carga contaminante. Antanas cuenta con un tratamiento primario (captación y homogenización) y secundario (tratamiento biológico-proceso aerobio y anaerobio-) de sus lixiviados.

En Colombia la normatividad referida a vertimientos de aguas residuales industriales y domésticas en cuerpos de agua se establece en el decreto 1594 del 26 de Junio de 1984, el cual menciona los parámetros que debe cumplir todo vertimiento líquido a una fuente de agua y define los límites permisibles de contaminación en función de la remoción de los parámetros fisico-químicos DBO5 y SST. La DQO es de interés para las autoridades ambientales regionales. Dicha eficiencia debe alcanzar el 80% de remoción de los dos paráme-tros mencionados. Cuando una organización social no alcanza lo exigido por el decreto, debe pagar por su contaminación a través de un instrumento económico establecido en Colombia denominado tasa retributiva, establecida por la ley 99 de 1993.

1. METODOLOGÍA

La ejecución de la investigación se articuló bajo cuatro etapas: se inició con un dimensionamiento a escala pi-loto de los sistemas de humedales artificiales contem-plando un modelo de diseño preestablecido, seguido


Biodegradabilidad de flujos de alimentación

de la implementación de dichos sistemas, teniendo en cuenta dos configuraciones; luego se ejecutó el proceso de arranque y estabilización y, por último, la evaluación de su funcionamiento individual. Las configuraciones construidas están resumidas en la tabla 1.

Tabla No. 1. Configuraciones de los humedales


2.1. DISEÑO DE LOS HUMEDALES ARTIFICIALES

El modelo de diseño corresponde al sugerido por Sherwood C. Reed (EPA) en las publicaciones: Design Manual; Constructed Wetlands and Aquatic Plant Systems for Municipal Wastewater Treatment (1988) y Subsurface Flow Constructed Wetlands for Wastewater Treatment; A Technology Assessment (1993). En la tabla 2 se resume las características de diseño y operación de cada una de las configuraciones establecidas.

Tabla No. 2. Condiciones de diseño y operación de los humedales artificiales

2.2. IMPLEMENTACIÓN DE LOS SISTEMAS PILOTO

Con base en el diseño se llevó a cabo la construcción, adecuación y pre-arranque de las unidades piloto con sus diferentes configuraciones. Las etapas de construc-ción y adecuación fueron realizadas entre los meses de febrero y mayo del 2008. Posteriormente se ejecutó la etapa de pre-arranque durante el mes de junio y parte de julio de 2008.

En la etapa de construcción, la principal actividad realizada fue la excavación y movimiento de tierra junto con la impermeabilización de las unidades. En la adecuación se llevó a cabo actividades como ins-talación de tubería y construcción de cámaras para la alimentación y descarga de los sistemas junto con la acertada distribución según el diseño del material de soporte correspondiente a cada unidad. En la etapa de pre-arranque se realizó una inoculación del lecho de soporte de los humedales con parte del efluente de la laguna aerobia, para luego hacer el respectivo tras-plante de las especies. Posterior a esto se alimentó las unidades con flujo mezclado por agua cruda y lixiviado proveniente de la laguna anaerobia, con el fin de mini-mizar el impacto que produce el contacto de lixiviado con las especies vegetales.

2.3. EFICIENCIAS INDIVIDUALES DE REMOCIÓN DE CARGA CONTAMINANTE DE LAS DIFERENTES CONFIGURACIONES.

La evaluación de los sistemas se obtiene a través del cálculo de las remociones de cargas contaminantes basadas en las caracterizaciones de los parámetros DBO5 y DQO y de los respectivos caudales de ope-ración de los humedales artificiales en el Relleno Sa-nitario Antanas.

Para el cálculo de las cargas contaminantes de entra-da y salida de cada uno de los parámetros se utiliza la ecuación 1 y para obtener los datos de porcentaje de remoción fue utilizada la ecuación 2.

CC = Q.C Ecuación 1

donde:CC: Carga Contaminante, kg/día; Q: Caudal de operación, L/díaC: Concentración del parámetro kg/L

Variables Humedal H1 Humedal H2Flujo de alimentación Lixiviado viejo Efluente de la

laguna anaerobia

Material de soporte Grava Grava

Especie vegetalvegetal Totora Totora

Parámetro Humedal H1

Humedal H2

Longitud, Longitud, L 8m 8mAncho, W 2,8m 2,8mTemperatura promedio, Temperatura promedio, T 12°C 12°CProfundidad del agua, Profundidad del agua, yy 0,6m 0,6mÁrea superficial, Área superficial, As 22,4m2 22,4m2

Porosidad (material limpio), n 0,529 0,529

Caudal de operación, Caudal de operación, Q 20 mL/s 20 mL/sTiempo de retención, Tiempo de retención, t 3 días 3 díasDiámetro material de soporte 1,27 cm 1,27 cm

Cantidad de plantasCantidad de plantas 21 21Densidad de vegetaciónDensidad de vegetación 1/m2 1/m2

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Ecuación 2donde:% de R: Porcentaje de remoción, %; CCen: Carga contaminante de la entrada, kg/díaCCsal: Carga contaminante de la salida, kg/día

Las jornadas de muestreo con su respectiva caracte-rización fisicoquímica y eficiencia de remoción en porcentaje (% R) de los parámetros seleccionados in-dicados en la tabla 3, fueron desarrollados desde la última semana del mes de julio, en la cual se controló

el caudal a través de aforos volumétricos y su corres-pondiente alimentación de las unidades sin mezcla de flujos. Posterior a la etapa de pre-arranque de las unidades, se ejecutó la correspondiente al arranque y evaluación. Las muestras que se tomó para las carac-terizaciones realizadas en el laboratorio de la Univer-sidad Mariana bajo la metodología que se describe en el libro Standard Method for the Examination of Water and Wastewater, APHA, 19th Edición 1997, son pun-tuales y fueron realizadas en las cámaras ubicadas en la entrada y salida de cada humedal.

Fecha 2008 Jornada

Humedal H1Caudal, Q, L/s DBO5, mg/L %

RDQO, mg/Lmg/L

% R

Entra Sale Entra Sale

*24-07 1 55,6 720 420 41,7 32550 26250 19,4

*31-07 2 55,8 360 370 -3 7840 6440 17,9

*8-08 3 53,3 720 1080 -50 4048 7618 -88

*14-08 4 53,2 120 180 -50 4375 6300 -44

*21-08 5 55,3 600 720 -20 4333 3827 11,7

8-09 6 42,5 180 300 -66 3220 3360 -4

18-09 7 20,1 300 400 -33 3360 6300 -87

24-10 8 19,5 720 1080 -50 2380 2450 -3

30-10 9 19,7 750 1800 -140 1820 3920 -115

6-11 10 21,8 500 1400 -180 2380 2380 0,0

20-11 11 21,5 - - - - - -

*24-07 1 53,2 2280 1230 46,1 42350 21350 49,6

*31-07 2 55,1 1980 1280 35,4 8260 8400 -2

*8-08 3 55,7 2400 960 60,0 9473 4048 57,3

*14-08 4 53,4 2100 2100 0,0 7000 13125 -88

*21-08 5 50,6 2220 1620 27 7233 5833 19,4

8-09 6 18,8 1260 960 23,8 7000 6160 12

18-09 7 21,9 2280 2160 5,3 10080 4340 56,9

24-10 8 21,5 4800 600 87,5 12950 3600 72,2

30-10 9 18,6 5343 5063 5,2 14175 13300 6,2

6-11 10 20,1 6300 1200 80,9 13020 2380 81,7

20-11 11 21,4 495 4500 9,1 11480 5040 56,1

Fecha 2008 Jornada

Humedal H2Caudal, Q, L/sQ, L/s DBO5, mg/L %

RDQO, mg/Lmg/L

%R

Entra Sale Entra Sale

Tabla No. 3. Caracterizaciones de entrada-salida y porcentaje de remoción de los sistemas



De acuerdo con la información recolectada, en la ta-bla 3 se puede observar que las eficiencias de remo-ción de DQO y DBO5 para el humedal H1 son, en su mayoría, negativas, lo cual nos indica que la cantidad de materia orgánica presente en el lixiviado viejo es baja o escasa y no existe oxidación por parte de los microorganismos, actividad metabólica mínima (Lara 1999). Según Ozzane (1990) este tipo de lixiviado es caracterizado como lixiviado estabilizado. Además, la baja remoción de DBO5 y DQO puede indicar que existe poca cantidad y diversidad de microorganismos y con esto la escasa disponibilidad de materia orgáni-ca y su respectiva degradación (Kurniawan et al., 2005 y Wiszniowski et al., 2006).

En el humedal H2 (alimentado por lixiviado provenien-te de la laguna anaerobia) existe mayor remoción de DQO y DBO5, ya que en dicho lixiviado hay mayor cantidad de materia orgánica disponible, lo que con-cuerda con Seoánez (1999). Se podría deducir que tanto la especie vegetal como los microorganismos es-tán aprovechando dicha materia orgánica para el de-sarrollo de nuevas células y transformación de energía. (Lahora, 2000).

Teniendo en cuenta que el alimento del humedal, el lixiviado proveniente de la laguna anaerobia, contiene

una cantidad significativa de materia orgánica e inor-gánica, que permite el albergue de microorganismos, (Ñique 1990), se puede afirmar que las remociones de carga contaminante de los parámetros DBO5 y DQO son debidas a los organismos presentes en los sustratos que contribuyen a la degradación de la materia orgáni-ca, como afirma Lara (1990).

2.4. BIODEGRADABILIDAD DE LOS FLUJOS DE ALI-MENTACIÓN.

Según Peralta (2003) “la relación entre la DBO y la DQO indica la biodegradabilidad de un flujo. Así, cuando la relación DBO/DQO es inferior a 0.2, el flujo es poco biodegradable; entre 0.2 y 0.4 es biodegra-dable y con valores superiores a 0.4 indica flujos alta-mente biodegradables”. La tabla 4 indica la relación de concentraciones de DBO5/DQO para los flujos de ali-mentación de los humedales (Configuración H1 y H2). Se construyó la gráfica 1 con el fin de visualizar mejor la biodegradabilidad de los flujos de alimentación de los humedales (flujo de lixiviado que proviene de la salida de la laguna anaerobia y el flujo correspondiente al lixiviado viejo).

Fecha 2008 Jornada

Biodegradabilidad (DBO55/DQO)

Lixiviado viejo Lixiviado proveniente de la laguna anaerobia

24 DE JULIO 1 0,02 0,0531 DE JULIO 2 0,05 0,248 DE AGOSTO 3 0,18 0,2514 DE AGOSTO 4 0,03 0,321 DE AGOSTO 5 0,14 0,318 DE SEPTIEMBRE 6 0,06 0,1918 DE SEPTIEMBRE 7 0,09 0,2324 DE OCTUBRE 8 0,30 0,3730 DE OCTUBRE 9 0,47 0,376 DE NOVIEMBRE 10 0,21 0,4820 DE NOVIEMBRE 11 - 0,43

Tabla No. 4. Biodegradabilidad del lixiviado proveniente de la laguna anaerobia y del lixiviado viejo.

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La relación DBO/DQO del lixiviado proveniente de la laguna anaerobia arroja, en su mayoría, valores superiores a 0.2, lo que indica que es biodegradable, favoreciendo un mayor consumo de materia orgánica por parte de los humedales H2, H3 y H4. Por el con-trario, el lixiviado viejo coincide con lo que mencio-nan Ehrig (1983) y Ozzane (1990): un lixiviado viejo tiene una biodegradabilidad baja y es clasificado como lixiviado estabilizado, lo cual implica que es difícil-mente oxidable.

Según el Sistema de Información Nacional Ambiental de Colombia (SINA), para el lixiviado viejo se reco-mienda hacer un tratamiento de tipo fisicoquímico por su baja biodegradabilidad, lo que no le permite realizar una adecuada remoción cuando se utiliza tratamiento de tipo biológico (humedal artificial), a diferencia del lixiviado proveniente de la laguna anaerobia, para el que se recomienda un tratamiento de tipo biológico por su aceptable biodegradabilidad.

3. CONCLUSIONES

• Los humedales artificiales, como unidades para el tratamiento del lixiviado proveniente de la lagu-na anaerobia, reducen la carga contaminante del mencionado flujo de alimentación.

• La biodegradabilidad es un factor que determi-na las propiedades y capacidades de un lixiviado para poder ser degradado por sistemas de trata-miento biológico o fisicoquímico.

• El lixiviado viejo posee baja capacidad de biode-gradabilidad, caracterizándolo como un lixiviado estabilizado, con respecto al lixiviado proveniente de la laguna anaerobia, lo cual se ve reflejado en los resultados de remoción de ambas unidades, donde se puede observar una mayor eficiencia en el rendimiento que tiene la unidad dos.

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RESUMEN

Con el propósito de caracterizar la disciplina de la In-geniería de Sistemas y establecer qué elementos con-forman los perfiles de los Ingenieros de Sistemas en Colombia, se desarrolló un estudio fundamentado en las publicaciones, resultado del trabajo de estudios for-males, periódicos y de reconocido prestigio, de insti-tuciones, organizaciones, comités y asociaciones en 3 contextos: regional, nacional e internacional.

La falta de unicidad en la definición de la Ingeniería de Sistemas y los avances a nivel de la Ingeniería, Ciencia y Tecnología han generado la necesidad de desarrollar un estado del arte basado en la revisión documental de estudios relacionados directamente con la discipli-na de la Ingeniería de Sistemas o con áreas afines que fundamentan la formación de los profesionales, identi-ficando sus orígenes, evolución, tendencias actuales y desafíos y permitiendo redefinir las características que deben conformar a un profesional en el área de Inge-niería de Sistemas.

Para la definición de la Ingeniería de Sistemas el estu-dio se categorizó en (1.) Definición: declaración de las propiedades, equivalencia y significado de la Ingenie-

ría de Sistemas (2.) Contexto: circunstancias específicasde lugar y tiempo (3.) Antecedentes: para los perfilesdel Ingeniero de Sistemas en Colombia el estudio secategorizó en: (a.) Ingeniero de Sistemas en Colombia(b.) Responsabilidades (c.) Parámetros para establecerun perfil.

Finalmente se concluye con el estado actual de la pro-fesión, algunas reflexiones y formulación de algunas tendencias.

PALABRAS CLAVE

Ingeniería de Sistemas, Contexto, Perfil.

ABSTRACT

In order to characterize the discipline of Systems Engineering and establish the elements that make up the profiles of System Engineers in Colombia, it was developed a study having as basis the publications resulting from the work of formal studies, newspapers and recognized prestige of institutions, organizations,

INGENIERÍA DE SISTEMAS: Retrospectiva y desafios

Por Giovanni Albeiro Hernández PantojaIngeniero de Sistemas – Universidad de NariñoEspecialista en Gerencia Informática – Corporación RemingtonDocente Universidad [email protected]

Álvaro Alexander Martínez NavarroIngeniero de Sistemas - Universidad MarianaEspecialista en Docencia Universitaria - Universidad de NariñoMagíster en Docencia UniversitariaDocente - Universidad [email protected]

SYSTEMS ENGINEERING: Retrospective and challenges

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committees and associations in 3 contexts: regional, national and international.

The lack of uniqueness in the definition of Systems Engineering and the developments in the Engineering, Science and Technology have created a need to develop a state of art based on the literature review of studies that are directly related to the discipline of Systems Engineering or with related areas that support the training of professionals to identify their origins, evolution, current trends and challenges allowing reconfigure the characteristics that must conform a professional in the area of Systems Engineering.

For the definition of Systems Engineering the study was categorized as (1.) Definition: statement of the properties, equivalence and meaning of the Systems Engineering (2.) Context: specific circumstances of time and place (3.) Background: for Systems Engineer profiles in Colombia the study was categorized into: (a.) Systems Engineer in Colombia (b.) Responsibilities. (c.) Parameters for establishing a profile.

We conclude with the current state of the profession, some thoughts and some trends.

KEY WORDS

Systems Engineering, Context, Profile

INTRODUCCIÓN

La Ingeniería de Sistemas es una disciplina en perma-nente cambio porque se encuentra estrechamente

ligada a los avances que se desprenden de su objeto de estudio y actividad. Por este motivo, la investigación periódica de las tendencias actuales permite redefinir las características que debe tener un profesional en el área. A nivel regional, nacional e internacional se ha adelantado estudios por parte de comités, asociacio-nes, universidades, institutos e instituciones guberna-mentales, que han permitido realizar algunas publica-ciones relacionadas directamente con la disciplina de la Ingeniería de Sistemas o con áreas afines que funda-mentan la formación de sus profesionales; no obstante, no se ha podido identificar de manera clara cuáles son las características de la disciplina, debido a que siem-pre ha estado regida por los avances que a nivel de la Ingeniería, Ciencia y Tecnología se presenta.

En el ámbito universitario esta problemática es desensible interés debido a que el currículo para elprograma de Ingeniería de Sistemas debe estar enpermanente actualización y es una obligación de laUniversidad formar profesionales para los desafíos ytendencias actuales que exige el mercado en sus dife-rentes contextos.

Considerando los requerimientos actuales y el interésde este tema, el estudio que se presenta en esteartículo establece como propósito, realizar un estadodel arte de la profesión basado en el análisis docu-mental y, sobre esta base, extraer las característicasde la Ingeniería de Sistemas desde los contextosregional, nacional e internacional e identificar loselementos del perfil del Ingeniero de Sistemas enColombia.

MÉTODO

Diseño y procedimiento

Como primera etapa se hizo la revisión de las princi-pales fuentes locales, nacionales e internacionales rela-cionadas con las problematizaciones, obteniéndose documentación oficial a través de la Web.

El criterio que guió la clasificación inicial de los docu-mentos fue basado en el enunciado que conforma su título de publicación. Realizado este agrupamiento se seleccionó la introducción y/o resumen para identifi-car temas relacionados con las problemáticas, reagru-par y, posteriormente, realizar una revisión completa del documento. Como resultado de esta etapa fueron creadas las fichas documentales.

El resultado de este proceso permitió la clasificación de los documentos por categorías y la creación de una base documental para su análisis que admitía estruc-turar el archivo digital apropiado para comprender la epistemología de la Ingeniería de Sistemas y sus per-files actuales en Colombia. El propósito final es realizar algunas inferencias que orienten una identificación de elementos comunes que se debe tener en cuenta para orientar la formación del profesional en Ingeniería de Sistemas actualmente y hacia futuro.


Ingenieria de sistemas: retrospectiva y desafios

Materiales

Para conseguir el objetivo de este estudio, la búsqueda de referencias a documentos se realizó en ocho fuentes de reconocido prestigio, que permitieron llevar a cabo esta revisión teórica, a saber: ACIS, ACM,

FUENTE DOCUMENTOS1 ACIS 32 ACM 63 ACOFI 24 CONACES 45 OTROS REFERENTES NACIONALES 96 OTROS REFERENTES INTERNACIONALES 67 REFERENTES UNIVERSITARIOS 38 DOCUMENTACIÓN INSTITUCIONAL UNIVERSIDAD MARIANA 3

Tabla 1. Resumen del material consultado

ACOFI, CONACES, otros referentes nacionales, otros referentes internacionales, referentes universitarios y documentación institucional de la Universidad Mariana.

La Asociación Colombiana de Ingenieros de Sistemas -ACIS es una organización sin ánimo de lucro que agru-pa a más de 1500 profesionales en el área de sistemas.ACIS se ha constituido en los últimos años como ungestor de publicaciones de gran reconocimiento quebusca cubrir las diferentes áreas tecnológicas de la In-geniería de Sistemas.

La Association for Computing Machinery - ACM es lasociedad científica y educativa en computación másgrande del mundo, provee recursos para el desarrollode la computación como ciencia y como profesión.ACM tiene una biblioteca digital con recursos en elcampo de la computación como publicaciones, con-ferencias y lineamiento para la disciplina.

La Asociación Colombiana de Facultades de Ingeniería- ACOFI es la encargada de “propender por el impulsoy el mejoramiento de la calidad de las actividades dedocencia, investigación y extensión en ingeniería quedesarrollan las facultades, escuelas y programas de in-geniería en Colombia.”1

La Comisión Nacional Intersectorial de Aseguramiento de la Calidad – CONACES tiene como propósito “ase-gurar el cumplimiento de las condiciones mínimas de calidad por parte de los programas que se ofrece en Educación Superior en cualquiera de sus niveles: téc-

nicos, tecnológicos, profesionales universitarios y de postgrados”2 a través de reglamentaciones.

En otros referentes nacionales se incluyó documentos gubernamentales, de federaciones y publicaciones de revistas académicas relacionados con políticas de de-sarrollo para el país en lo concerniente a TIC’s y el sec-tor software y servicios de TI.

En otros referentes internacionales fueron incluidosdocumentos y publicaciones sobre políticas paragenerar desarrollo en lo concerniente a TIC’s y elsector software y servicios de TI.

En referentes universitarios se tomó las publicacio-nes relacionadas con nuevos enfoques de formaciónen la Ingeniería de Sistemas y procesos de transfor-mación curricular de universidades acreditadas enalta calidad.

1 ACOFI. (2009). Asociación Colombiana de Facul-tades de Ingeniería. Recuperado el 16 de 9 de 2009, de http://www.acofi.edu.co/portal/interior.php?CdP=MISION&CdIdioma=ESP2 CONACES. (2009). Ministerio de Educación Nacio-nal. Recuperado el 16 de 9 de 2009, de http://www.mineducacion.gov.co/1621/article-85677.html

La tabla 1 muestra la cantidad de documentos considerados de interés para este estudio.

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En la documentación institucional de la UniversidadMariana se tuvo en cuenta los documentos dondese plasma el inicio de la Ingeniería de Sistemas enNariño.

Unidades de análisis

La revisión global del contenido de los documentos seleccionados sugirió enmarcar el estudio en dos cues-tiones claves, suficientemente relevantes y represen-

tativas de los temas tratados. La primera cuestión esacerca de la Ingeniería de Sistemas en los contextosregional, nacional e internacional y la segunda es so-bre los elementos que definen el perfil del Ingenierode Sistemas en Colombia. Además se define algunascategorías e indicadores que permiten la valoraciónde las contribuciones analizadas. La tabla 2 contienelas unidades de análisis, las categorías y las preguntasorientadoras.

UNIDADES DE ANÁLISIS CATEGORÍA PREGUNTAS ORIENTADORAS

La Ingeniería de Sistemas

(local, nacional internacional)

Definición: declaración de las propiedades,

equivalencia y significado de la IS.

a. ¿Qué es la Ingeniería de Sistemas?b. ¿Cuáles son las áreas de conocimiento de la Ingeniería

de Sistemas?c. ¿Cuáles son los antecedentes de la Ingeniería de

Sistemas en Colombia?d. ¿Cuáles son las necesidades reales de formación del

Ingeniero de Sistemas?e. ¿Cuál es el estado actual de la formación en el área

de conocimiento?f. ¿Cuál es el objeto de estudio de la Ingeniería de

Sistemas?g. ¿Cuál es la visión futura de la profesión de Ingeniería

de Sistemas?

Contexto: circunstancias específicas del lugar y

tiempo

Antecedentes: caracterización de la IS

El perfil del Ingeniero de

Sistemas

Ingeniero de Sistemas en Colombia

a. ¿Qué es perfil?b. ¿Qué clases de perfil existen?c. ¿Cuáles son los referentes de perfiles de los Ingenieros

de Sistemas?d. ¿Cuáles son sus habilidades y competencias?e. ¿Cuáles son las oportunidades potenciales o existentes

de desempeño?

Responsabilidades

Parámetros para establecer un perfil

Tabla 2. Unidades, categorías y preguntas orientadoras para el análisis del contenido.

RESULTADOS

La Ingeniería de Sistemas en los contextos local, nacio-nal e internacional:

El primer análisis empieza por las categorías para la uni-dad de análisis de la Ingeniería de Sistemas desde los contextos regional, nacional e internacional. Los docu-

mentos revisados para la definición de la Ingenieríade Sistemas fueron 9, que corresponden al 17.3% deltotal de documentos revisados. La tabla 3 muestrala distribución de las referencias consultadas en esteprimer bloque.



En el análisis realizado, enfocado en la definición de la Ingeniería de Sistemas y partiendo del objeto de estu-dio de la actividad, se encontró que éste se enmarca principalmente en los procesos mecánicos y sistemáti-cos de la información, que es la base para realizar una acción o tomar decisiones (Tarazona & Toro, 1997).

Además es necesario resaltar que el objeto de estudiode la Ingeniería de Sistemas es reducido por algunosde sus profesionales, al uso y dominio de las herra-mientas para el proceso de la información; esto es, alas ciencias computacionales; otros, lo enmarcan aluso y dominio de las metodologías utilizadas para elanálisis de los procesos de información, derivadas ensu mayoría de la Teoría General de Sistemas - TGS,de donde se cree, de manera equivocada, deriva ladenominación del título profesional; el estudio de lainformación, su comportamiento y los procesos en uncontexto específico, aplicando metodologías derivadasde la TGS y utilizando de manera eficiente y produc-tiva las herramientas computacionales y de comunica-ciones disponibles por el avance tecnológico, es paraotros, el objetivo de la profesión (Oramas, 2007).

Uno de los grandes inconvenientes al tratar de definir la carrera de Ingeniería de Sistemas, a nivel nacional e internacional, era la falta de unicidad en la definición del objeto de estudio de la profesión. Actualmente, se puede afirmar que los programas de pregrado en In-geniería de Sistemas en Colombia están enmarcados dentro de las áreas de las Ciencias de la Computación, Ingeniería de Software y Sistemas de Información (ICFES - ACOFI, 2005). Para definir las áreas que fun-damentan a la Ingeniería de Sistemas en cuanto a su objeto de estudio, se tiene como referente internacio-nal principal a ACM.

El área de las Ciencias de la Computación (CC) se en-foca en los fundamentos teóricos y algorítmicos paradesarrollos en Robótica, Visión por computador, Siste-mas inteligentes, Bioinformática y otras interesantesáreas de la computación. El área de la Ingeniería deSoftware (SE) se enfoca al desarrollo y mantenimientode sistemas software de manera confiable y eficiente,que satisfaga los requerimientos que los usuarios handefinido. El área de Sistemas de Información (IS) seenfoca a la integración de soluciones de tecnologíainformática y procesos de negocios para conocer lasnecesidades de información de los negocios, de lasempresas y alcanzar sus objetivos de una maneraeficaz y eficiente. Esta disciplina hace énfasis en lainformación y visualiza la tecnología como un instru-mento para generarla, procesarla y distribuirla (TheAssociation for Computing Machinery –ACM-, TheAssociation for Information Systems –AIS-, The Com-puter Society -IEEE-CS-, 2006).

Mientras en Colombia ACOFI e ICFES definían el ob-jeto de estudio de la Ingeniería de Sistemas, su princi-pal referente ACM terminaba de desarrollar el reporte para currículos en computación, que fue publicado en el año 2006, donde aparece una nueva área de la computación denominada Tecnología de la Infor-mación (IT). En un amplio sentido, el término IT hace referencia a todo lo relacionado con computación. Académicamente hace referencia a los programas de pregrado que forman estudiantes en el conocimiento de la infraestructura tecnológica como soporte para las necesidades de las organizaciones. La IT hace más énfasis en la tecnología que en la información y es un área que rápidamente ha crecido como respuesta a las necesidades diarias cambiantes de los negocios y las or-ganizaciones (The Association for Computing Machin-

Categorías Total documentos Porcentaje

Definición: declaración de las propiedades, equivalencia y significado

de la IS.9 17.3%

Contexto: circunstancias específicas del lugar y tiempo 14 26.9%

Antecedentes: caracterización de la IS 5 9.6%

Tabla 3. Resumen de documentos referenciados a la Ingeniería de Sistemas en los contextos regional, nacio-nal e internacional

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ery –ACM-, The Association for Information Systems –AIS-, The Computer Society -IEEE-CS-, 2006).–AIS-, The Computer Society -IEEE-CS-, 2006).–

Desde lo académico, el Ingeniero de Sistemas debe ser formado para identificar y solucionar los problemas del contexto desde el objeto de estudio (Departamento de Ingeniería de Sistemas, 2006).

Los requerimientos, capacidades y habilidades que debe tener un Ingeniero de Sistemas a partir del ob-jeto de estudio, puede ser caracterizado de la siguiente manera:

(1) Un profesional con énfasis en el área de CC debe ser capaz de desempeñarse en un amplio rango de posibilidades que involucren tareas de trabajo teórico para el desarrollo de software. No hace parte de su quehacer el ayudar a seleccionar productos de com-putación, construir productos a la medida de las nece-sidades de las organizaciones o aprender cómo usar estos productos.

(2) Un profesional con énfasis en el área de IS debe ser capaz de analizar los requerimientos de información y procesos de negocios y especificar y diseñar siste-mas que estén alineados con los objetivos de la orga-nización. Generalmente construye aplicaciones tec-nológicas (especialmente bases de datos) de acuerdo con las necesidades de las empresas y desarrolla siste-mas que utilizan otros productos software construyendo suites de acuerdo con las necesidades de información de las organizaciones.

(3) Un profesional con énfasis en IT se desempeña efectivamente planeando, implementando, configu-rando y manteniendo la infraestructura tecnológica de una organización. Como una nueva área, el profesional en Tecnología de la Información tiene un especial en-foque en satisfacer las necesidades de los clientes que aparecen de la tecnología en computación.

(4) Un profesional con énfasis en SE ejecuta y maneja apropiadamente actividades para cada fase del ciclo de vida de sistemas software de gran escala. Como ob-jetivo principal tiene desarrollar modelos sistemáticos y técnicas confiables para producir software de alta calidad en un tiempo y presupuesto determinados. Además también se interesa en el diseño y desarrollo de sistemas de información apropiados a la medida de las necesidades de las organizaciones. (The Association

for Computing Machinery –ACM-, The Association for Information Systems –AIS-, The Computer Society -IEEE-CS-, 2006).

De acuerdo con su naturaleza, se muestra que: SEtiene un significado más amplio que simplementecrear líneas de código; esto involucra crear con altacalidad y de manera confiable, productos software demanera sistemática, controlada y eficiente, haciendoénfasis sobre el análisis y evaluación, especificación,diseño y evolución. En particular SE debe ser vistacomo una disciplina fuertemente relacionada con elárea de CC; debe compartir características comunescon otras disciplinas de la ingeniería, incluyendomedidas cuantitativas, tomar decisiones, hacer usoefectivo de herramientas y reutilizar artefactos; aplicarprácticas y métodos de ingeniería para el desarrollode software con especial énfasis en el desarrollo desistemas software de gran escala; integrar los principiosde la matemática discreta y CC con las metodologíasde ingeniería; utilizar la abstracción y el modelado,administrando los cambios de manera efectiva; incluirconceptos de control de calidad en el diseño deprocesos manufacturados; enfatizar en las habilidadesde comunicación, habilidades de trabajo en equipo,principios profesionales y mejores prácticas. (TheACM Two-Year College Education Committee and TheJoint Task Force on Software Engineering, Associationfor Computing Machinery, IEEE Computer Society,2005).

Para IS los sistemas de información basados en com-putador han llegado a ser una parte crítica de los pro-ductos, servicios, operaciones y manejo de organiza-ciones. El efectivo y eficiente uso de la informacióny tecnologías de comunicaciones son un elementoimportante para alcanzar ventajas competitivas enlos negocios de las organizaciones y excelencia en elservicio para las organizaciones. (The Association forComputing Machinery –ACM-, The Association for In-formation Systems –AIS-, The Computer Society -IEEE-CS-, 2006).

Una visión global de los objetivos que persigue la IT es desplegar y aplicar apropiadamente tecnologías de la información y emplear metodologías apropiadas para ayudar a un individuo u organización a cumplir sus objetivos, identificar la función del usuario a través de diferentes roles, manejo de los recursos de tecnología de la información; anticipar los cambios de dirección



de las tecnologías de la información, evaluar y comu-nicar la utilidad de las nuevas tecnologías; compren-der y en algunos casos contribuir en lo específico de la matemática y los fundamentos teóricos en los cuales la tecnología de la información se construye; vivir y traba-jar como un contribuyente, constructor de desarrollo, como buen miembro de la sociedad (The Association for Computing Machinery –ACM-, The Association for Information Systems –AIS-, The Computer Society -Information Systems –AIS-, The Computer Society -Information Systems –IEEE-CS-, 2006).

Los cambios en la disciplina de CC han propiciado,desde los inicios del nuevo milenio un enorme yfascinante campo de trabajo e investigación. Nuevastecnologías son introducidas continuamente y lasexistentes se están convirtiendo en obsoletas conmayor rapidez. La celeridad con que evolucionala disciplina de Ciencias de la Computación harequerido cambios en su contenido y pedagogía (TheAssociation for Computing Machinery –ACM-, TheComputer Society -IEEE-CS-, 2008).

Para la categoría de contexto los documentos revisa-dos fueron 14, que corresponden al 26.9% del totalde documentos revisados. Iniciando con el análisis,tenemos que referenciar que a nivel internacional,en este milenio se habla de las sociedades de lainformación y el conocimiento como soporte fun-damental para la nueva sociedad que el mundonecesita, donde se busca construir una Sociedad dela Información centrada en la persona, integradora yorientada al desarrollo, que pueda crear, consultar,utilizar y compartir la información y el conocimiento,para que las comunidades y los pueblos puedan em-plear plenamente sus posibilidades en la promociónde su desarrollo sostenible y en la mejora de su cali-dad de vida (Naciones Unidas, Unión Internacionalde Telecomunicaciones –ITU-, 2005).

Existe algo muy importante por resaltar como resulta-do de la reflexión que podemos tener y es lo referentea la educación o a la nueva educación que requiereel ser humano para poder afrontar los retos que estanueva era tiene y se expresa claramente cuando sereconoce que la educación, el conocimiento, la in-formación y la comunicación son esenciales para elprogreso, la iniciativa y el bienestar de los seres hu-manos. Es más: las tecnologías de la información yla comunicación (TIC) tienen inmensas repercusionesen, prácticamente, todos los aspectos de nuestras vidas

(Naciones Unidas, Unión Internacional de Telecomu-nicaciones –ITU-, 2005).

El ejercicio de la Ingeniería de Sistemas en Colombia,dentro de su reglamentación, está regulado pordiferentes estamentos encargados de velar por lacalidad de la formación de los futuros profesionalesen Ingeniería; para ello el Ministerio de EducaciónNacional ha considerado reglamentar y establecerpolíticas que aseguren la calidad de la educación,promulgando las siguientes leyes, acuerdos y decretosen orden cronológico: Decreto 2566 de Septiembre10 de 2003, por el cual se establece las condicionesmínimas de calidad y demás requisitos para elofrecimiento y desarrollo de programas académicosde educación superior y se dicta otras disposiciones.Resolución Número 2773 de 2003, Noviembre 13,por la cual se define las características específicas decalidad para los programas de formación profesionalde pregrado en Ingeniería. Resolución Número 1036del 22 de Abril de 2004, por la cual se define lascaracterísticas específicas de calidad para los programasde pregrado y especialización en Educación. Ley No.1188 del 25 de abril de 2008, por la cual se regula elregistro calificado de programas de educación superiory se dicta otras disposiciones. Por otra parte losExámenes de Calidad de Educación Superior (ECAES)en Colombia pretenden, al igual que la reglamentaciónjurídica, aportar a la excelencia académica en laformación profesional de los ingenieros de sistemas.La Asociación Colombiana de Facultades de Ingeniería(ACOFI), participa con documentos que permiten alos programas, identificar parámetros muy importantesa tener en cuenta en sus currículos (ICFES - ACOFI,2005).

Teniendo en cuenta los avances vertiginosos que día a día se tiene en la tecnología, la computación actual se enmarca dentro de algunas tendencias relevantes en la evolución de la computación que han llegado a ser evidentes y que incluyen la emergencia de seguridad como el área de mayor preocupación debido a la cantidad de software malicioso que causa una enorme preocupación, ya que se mira como una gran amenaza para la industria. Como segundo aspecto tenemos El relevante crecimiento de la concurrencia debido a los avances en el desarrollo de los procesadores multi-núcleo. Para poder explotar esta capacidad completa-mente el software necesita mostrar un comportamiento concurrente; este tema tiene gran énfasis en los prin-

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cipios, técnicas y tecnologías de la concurrencia. Como tercer aspecto se encuentra el carácter dominante de la computación en red debido al crecimiento del uso de la Web en el siglo 21. Actualmente es de uso dominante y tiene grandes implicaciones en las áreas de programación, Ingeniería de software, manejo de los datos, movilidad, interacción hombre - máquina, seguridad y sistemas inteligentes. La ingeniería Web actualmente ha emergido como una nueva disciplina y está apareciendo la ciencia Web (The Association for Computing Machinery –ACM-, The Computer Society -IEEE-CS-, 2008).

Dentro del sector software y servicios de TI, contexto donde se desempeña y desenvuelve el profesional en Ingeniería de Sistemas, encontramos que la industria del software y servicios asociados –SSA- ha sido una de las industrias determinantes para el desarrollo económi-co de países como India, Israel, Irlanda y China debido al aprovechamiento de diversas oportunidades que el mercado ha impuesto (Fúquene, Castellanos, & Fonse-ca, 2007). La industria de software promueve la inves-tigación y la formación de profesionales que puedan encontrar soluciones acordes con las necesidades y los problemas de un mundo globalizado.

Los documentos revisados en la categoría de ante-cedentes fueron 5 que corresponden al 9.6% del totalde documentos revisados. Dentro de los anteceden-tes a nivel regional encontramos que la UniversidadMariana es la primera Institución de Educación Supe-rior que ofrece el programa de Ingeniería de Sistemasen Nariño y lo crea mediante acuerdo No. 221 deFebrero 19 de 1992. La Universidad de Nariño, poracuerdo conjunto del Consejo Superior y del ConsejoAcadémico No. 093 del 29 de junio de 1993, crea elprograma de Ingeniería de Sistemas en la Facultad deIngeniería Civil. En la actualidad hacen presencia en laregión con el mismo programa el Centro de EstudiosSuperiores María Goretti (CESMAG), la UniversidadNacional Abierta y a Distancia (UNAD) y la FundaciónUniversitaria San Martín. Los primeros profesionalesegresan en 1998.

En los antecedentes a nivel nacional se puede apreciar que la carrera de Ingeniería de Sistemas surge en los 60´s como un proceso de adopción de tecnología de las grandes empresas colombianas y cuyo manejo sólo era reservado para las personas que regresaban al país luego de cursar sus estudios en el extranjero. Debido

a la gran necesidad de profesionales en el área de tec-nología en Colombia en esa época, surgen instituciones que ofrecen capacitación en este campo, por ejemplo: en la Escuela de Minas se ofrece cursos, en la Universi-dad Nacional maestrías y en la Universidad de los An-des ciencias de la computación, adscrita dentro de la Facultad de Ingeniería, cuyo currículo se basó en el de la Universidad de Pensilvania; es aquí donde se le otor-ga a la profesión el nombre de Ingeniería de Sistemas, título que adoptarían luego las demás instituciones en el país. Los primeros egresados en el país, aparecen a inicio de los 70´s. En ese entonces, los primeros profe-sionales de Ingeniería de Sistemas se enfrentaron a las oportunidades de negocio como la de prestación de servicio de tiempo de cómputo, surgimiento de casas de software comercial y en la medida de las redes, a la llegada de Internet a Colombia en 1988 y a la necesi-dad de la promoción de la industria competitiva a nivel mundial debido a las exigencias de la globalización (ACIS, 2007).

Los antecedentes a nivel internacional permiten evi-denciar que la computación no es simplemente unadisciplina, es un conjunto de disciplinas. Antes de los90’s los programas en computación estaban relaciona-dos con las disciplinas que empezaron a aparecer enlos años 60. Originalmente existieron sólo tres tiposde programas en computación: CC, Ingeniería Eléc-trica - EE e IS. Antes de la invención del chip basadoen microprocesadores, la Ingeniería en Computaciónfue una de las áreas de especialización dentro de laIngeniería Eléctrica.

Durante los 90’s se realizó significativos adelantos que cambiaron el panorama de las disciplinas de la com-putación como la consolidación de la Ingeniería en Computación que emerge de la Ingeniería Eléctrica. Las Ciencias de la Computación crecen rápidamente y llegaron a ser aceptadas dentro de la familia de las disciplinas académicas. La Ingeniería de Software apa-rece como un área dentro de las Ciencias de la Com-putación y comenzó a desarrollarse como disciplina en sí misma. Los Sistemas de Información tenían que abordar un ámbito cada vez mayor de desafíos. Los Programas de tecnología de la información comen-zaron a surgir a finales de los 90’s.

Después de los 90’s se refleja un nuevo panorama de los programas de computación donde la informática en su conjunto ha madurado para abordar los problemas



del nuevo milenio. La Ingeniería en Computaciónse ha solidificado como una disciplina distinta dela Ingeniería Eléctrica. La Ingeniería de Software hasurgido para hacer frente a los importantes desafíosinherentes en la construcción de sistemas de softwarefiables y asequibles. La Tecnología de la Información,por su parte, ha emergido para llenar un vacío quelas demás disciplinas de la computación no abordanadecuadamente (The Association for Computing Ma-chinery (ACM), The Association for Information Sys-tems –AIS-,–AIS-,– The Computer Society -IEEE-CS-, 2006).

El perfil del Ingeniero de Sistemas

Otro conjunto que se denota es la unidad de análisis para el perfil del Ingeniero de Sistemas en Colombia. Se referencia un documento encontrado que corresponde al 1.9% del total de documentos revisados.

El papel como profesional a la luz del objeto de estudio de la profesión, que indudablemente gira alrededor de actividades relacionadas con el procesamiento sistemático y mecánico de la información. En lo que tiene que ver con los trabajos que principalmente realiza el Ingeniero de Sistemas, el estudio permite resumirlos en dos categorías, a saber: información y sistemas de información. En la primera se incluye labores de conocimiento, oportunidad, precisión, actualización, seguridad, facilidad de acceso, frecuencia, presentación, alcance, estructuración, recolección, almacenamiento, búsqueda, comparación, presentación, actualización, transformación y transmisión; en la segunda se abarca el desarrollo, entendido como fabricación y/o adaptación y la integración y administración de sistemas y procesos de información (Tarazona & Toro, 1997).

La responsabilidad esencial de los profesionales dela Ingeniería de Sistemas en Colombia es satisfacerapropiadamente los requerimientos de los usuariosde su trabajo. Adicionalmente se ha detallado otroscompromisos e indicadores de éxito, catalogados enlas áreas de información e IS, cuya labor fundamentales administrar y hacer disponible la informaciónapoyada en la dirección de IT; en el área de IS seaprecia cuatro sub – áreas: Sistema, en donde lasactividades son implantar, integrar, mantener ysoportar uno, varios o todos los componentes deun SI, y la concepción, justificación, determinacióny puesta a punto de la estrategia para desarrollarlose implantarlos; la administración de IS tiene como

tarea asegurar la disponibilidad de los sistemas, el mantenimiento transparente a los usuarios, la visibilidad y ubicación de componentes y las conducentes a facilitar el crecimiento ordenado de los sistemas y el cumplimiento de los estándares y patrones vigentes; los procesos de desarrollo son los encargados de determinar los requerimientos de los usuarios y su solución, establecer el proceso para dejar disponible el sistema, diseñarlo, construirlo, probarlo para su funcionamiento y aceptación, instalarlo y entregarlo para la utilización autónoma de sus usuarios; finalmente las funciones que tienen que ver con procesos de SI son su implantación, integración o administración (Tarazona & Toro, 1997).

Las últimas características que se encontró en los In-genieros de Sistemas de Colombia fueron los deberese interacciones; los primeros tienen que ver con laentrega de soluciones a satisfacción de los usuarios,ajustadas convenientemente a la tecnología vigente.Tienen que modelar la situación, los requerimientosy la solución de manera correcta, diseñar, construir yprobar la misma para dejarla en uso autónomo porparte de los usuarios, manejar la complejidad de sutrabajo, cumplir con los parámetros convenidos y seragentes de cambio; es decir, aprender y evolucionarcontinuamente. Las personas, entidades, tecnologías,normas y estándares industriales y ambientes de tra-bajo son los entes con los cuales necesariamente debeinteractuar el profesional de la Ingeniería de Sistemas(Tarazona & Toro, 1997).

Existe gran dificultad para detallar las característicasde los perfiles hallados en Colombia debido a la faltade acuerdo en las pautas y en los diferentes puntosde vista; para ello, en algunas ocasiones, la personaque define el perfil generalmente lo hace con baseen los requerimientos que necesita satisfacer en elmomento, si es usuario, o con base en lo que estáhaciendo actualmente, si es Ingeniero de Sistemas(Tarazona & Toro, 1997).

Las características que debe tener un perfil permiten definir un marco de referencia para su elaboración, ba-sado en el título que hace referencia a la denominación del perfil; el objeto de la actividad significa el recurso sobre el cual trabaja el profesional; en el caso propio, la información y actualmente también la tecnología en computación. Los servicios prestados corresponden a las funciones que cumple el Ingeniero de sistemas en relación con el objeto de estudio de la profesión.

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Las labores realizadas giran en torno al conocimiento que debe transmitir, a las características de la informa-ción, determinación de datos para obtenerla, trabajos para usarla, implantación de procesos de la misma, de acuerdo con su modalidad, integración y administra-ción de los sistemas de información; los requisitos de desempeño son las exigencias en cuanto al saber, hacer y ser del Ingeniero de sistemas para poder desempeñar con mérito la profesión; las interacciones se refieren a las relaciones existentes con los integrantes del entorno donde éste se desenvuelve. (Tarazona & Toro, 1997).

CONCLUSIONES

La Ingeniería de Sistemas es una disciplina que por su misma esencia tiene una fundamentación apoyada en las ciencias básicas y su objeto de estudio está basado en las áreas de CC, IS, SE y IT. De manera equivocada se cree que el nombre se deriva de la TGS por hacer uso de metodologías generadas de ella, para el análisis de los procesos de la información.

Una característica importante que debe tener la Inge-niería de Sistemas en su formación, es el aprendiza-je basado en la solución de problemas, que consiste esencialmente en enfrentar al estudiante a problemas concretos, basados en la realidad del contexto regional, nacional e internacional, donde los pueda identificar y solucionar, a través de las áreas del objeto de estudio.

Antes del año 2005, para Colombia, no existía unici-dad en cuanto a los requerimientos, capacidades y ha-bilidades; actualmente están definidos por el objeto de estudio de la profesión, fundamentados por las áreas de las ciencias de la computación, la ingeniería de soft-ware, sistemas de información. A partir del año 2006 se hizo necesaria su inclusión en el área de la tecnología de la información: el objeto de la actividad está dado por la información y la tecnología en computación y es indispensable para el profesional, estar acorde con los cambios acelerados en la ingeniería y la tecnología.

La actual sociedad de la información y el conocimiento exige prepararse para los retos que ella presenta a la humanidad. Tanto las TIC, como la educación, son el engranaje fundamental para orientar la sociedad en un mundo globalizado. Son las Instituciones Educativas las llamadas a formar jóvenes como fuerza de trabajo, con las competencias necesarias para afrontar los cambios y construir una sociedad más equitativa, con acceso a

las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones y el conocimiento.

La Ingeniería de Sistemas es una de las disciplinas que puede contribuir directamente en esta nueva fuerza de trabajo, para lo cual se debe tener en cuenta factores indispensables para la creación de la sociedad de la información, tales como la infraestructura tecnológica y la conectividad. Las soluciones deben estar creadas bajo los principios y conceptos de calidad, contextua-lizadas a las condiciones locales, regionales, naciona-les e internacionales, fácilmente asequibles y, de ser posible, que utilicen tecnologías innovadoras, lo cual puede acelerar el crecimiento social y económico de la región y del país, constituyéndose en uno de los retos más importantes en la sociedad de la información y el conocimiento.

Debido a los grandes y continuos cambios y al avance de las TIC, el perfil del Ingeniero de sistemas tiene que evolucionar para poder estar en igualdad de condicio-nes y competitividad, en la medida que evolucionan el mundo y la sociedad.

Además podemos decir que la Ingeniería de Sistemas y el uso y apropiación de las TIC sirven como apoyo transversal al desarrollo sostenible en los sectores que generan progreso en los diferentes contextos, motivo por el cual se debe definir y poner en marcha estrate-gias que permitan cerrar la brecha digital existente.

Las Instituciones de Educación Superior han sido las encargadas del proceso de formación de los profesio-nales en Ingeniería de Sistemas; para Colombia la de-nominación del programa está dada por los títulos de Ingeniería de Sistemas y Computación e Ingeniería de Sistemas; el programa tiene una reglamentación preci-sa y adecuada mediante normas, leyes y decretos que, desde la Constitución, Ministerio de Educación y co-mités, son promulgados con el propósito de garantizar una formación adecuada y pertinente que propenda por el desarrollo de una región y el país.

En la actualidad existen tres grandes tendencias en la computación: la primera es la emergencia de se-guridad como el área de mayor preocupación en las organizaciones, debido a la gran importancia que ha adquirido la información, como un activo en el mun-do. La segunda tiene que ver con el incremento de la concurrencia debido a los avances en el hardware y



las telecomunicaciones. Y la tercera, hace referencia al carácter dominante de la computación en red debido a los grandes avances realizados en la Web, lo cual se ha convertido en una herramienta fundamental para la sociedad de la información.

Desde las políticas que viene implementando el go-bierno colombiano a través del Ministerio de Comer-cio, Industria y Turismo (MCIT) se tiene como visión ser eje fundamental del desarrollo económico del país, logrando un alto impacto en el crecimiento económi-co y convirtiéndose en el motor de la transformación productiva. Esta visión se pretende lograr con un plan a largo plazo a través de 3 ejes fundamentales, uno de los cuales es la transformación productiva que plantea la definición y dinamización de sectores nuevos y emer-gentes de clase mundial donde está como sub-eje, el Sector Software y Servicios de TI, motivo por el cual la industria del software aparece con gran relevancia dentro del desarrollo del país, definiéndose como una empresa de conocimiento que requiere un alto nivel de investigación, desarrollo tecnológico y formación de personas capaces de producir soluciones acordes con las necesidades universales que nacen de la globaliza-ción de los mercados que le plantean permanentes de-safíos, donde es indiscutible y necesario competir con base en la calidad de los productos.

Para el perfil del Ingeniero de Sistemas en Colombia se identifica tres aspectos relevantes: el primero hace re-ferencia a los requerimientos del usuario, en donde no existe claridad en su determinación y además el vínculo academia – sector productivo no está establecido for-malmente o se encuentra mal administrado. El segundo permite identificar que existe dificultad en la definición y precisión del perfil, encontrando confusión entre el papel profesional con el del técnico, tecnólogo y ope-rador, sumándose a esta situación, la ambigüedad del alcance de la responsabilidad de la carrera. El tercer aspecto está relacionado con los parámetros para su establecimiento, que no han sido acordados ni formali-zados; por tanto existen varias posturas, pero sin duda, todas ellas deben incluir componentes de gerencia, empresa y comunidad.

Finalmente se puede establecer que los desafíos que presenta la Ingeniería de Sistemas en su proceso de for-macion deben ir acordes con la celeridad de un mundo globalizado donde se puede inferir que los curriculos viejos y saturados no reflejan las necesidades actuales y

se hace necesario, por tanto, desde el objeto de estu-dio, proporcionar una identidad al programa.

Existe una vision desdibujada del profesional a tra-vés de falsos estereotipos donde no se identifica quées. Se hace necesario identificar que su principal he-rramienta no es el computador, sino sus habilidadespara entender y abstraer problemas, descomponer yestructurar soluciones, para finalmente construir, acor-de con los avances tecnológicos y, transversalmente,poderse comunicar.

En el ejercicio de la profesión del Ingeniero de Siste-mas de hoy se plantea grandes oportunidades y riesgos, aparece la necesidad de tener una visión de negocio, una visión tecnológica de alto nivel, habilidades geren-ciales y de comunicación, manejar distintos niveles de abstracción, alejarse de la máquina como herramienta fundamental para el ejercicio de la profesion, alejarse de la visión formal y abrir espacio a las nuevas nece-sidades donde desempeña actividades en el área de la Tecnologia de la Informacion como especialista en gobierno TI, analista de procesos, gerente de proyecto; y desde el negocio, como gerente de tecnología, arqui-tecto empresarial, arquitecto de software, entre otros.

BIBLIOGRAFÍA

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109


RESUMEN

Las inundaciones son fenómenos naturales que ame-nazan a todo el mundo. La importancia de crear sis-temas de protección ante fenómenos no controlablespor el hombre, demuestra la prioridad de intensificarla investigación en el desarrollo tecnológico en estecampo. El fenómeno de las inundaciones, consideradoun problema frecuente durante el año, es una granmolestia para las personas que viven a la ribera de losríos, quienes deben estar alerta ante su llegada, impi-diéndoles mejorar su condición de vida.

Las inundaciones fluviales son procesos naturales pro-ducidos periódicamente y que han sido la causa de laformación de las llanuras en los valles de los ríos y entierras fértiles donde tradicionalmente se ha desarro-llado la agricultura en vegas y riberas.

De aquí parte la idea de crear un sistema que sea ca-paz de imponerse ante este tipo de fenómenos, con el objetivo de ayudar a alertar a las personas que viven cerca de los ríos, para que tomen las medidas necesa-rias, antes de que llegue la inundación.

En la actualidad los métodos utilizados, además de ser costosos, son muy dispendiosos para operar y necesi-tan de la constante manipulación y mantenimiento.

El Sistema Prototipo Inalámbrico Telemétrico Contra Inundaciones PITIC - GSM envía los datos capturados por el sensor ultrasónico de distancia y luminosidad con la interfaz electrónica y el equipo de transmisión inalámbrica a una central de datos, donde personas en-cargadas de su monitoreo pueden saber en tiempo real el comportamiento del río.

PALABRAS CLAVE

Interfaz Electrónica, Inundaciones, Alarmas.

ABSTRACT

Floods are a natural phenomena that threaten the whole world. The importance of creating protection systems demonstrates the relevancy of intensifying the investigation in technological development in this field. The flood phenomenon, considered a frequent problem during the year, is a great inconvenience for people who live throughout the river banks, who must be alert before its arrival and which prevent them from improving their life condition.

Fluvial floods are natural processes produced from time to time and that have been the reason of the plain for-

PROTOTIPO DE UN SISTEMA DE MONITOREO INALÁMBRICO en la cuenca del río Pasto para el caso de inundaciones

INVESTIGADORES:

GUZMÁN DÍAZ, Ana Mercedes.JIMENEZ TOLEDO, Róbinson Andrés

PROTOTYPE OF A WIRELESS MONITORING SYSTEM In the Pasto river basin for flood events

110unimarRev i s ta

mations in the river valleys and fertile lands where the agriculture has been developed traditionally in fertile plains and banks.

The idea of creating a capable system before this type of phenomena comes from here, with the aim of helping alert the people who live near the rivers in order to take the necessary precautions before the flood comes.

The currently used methods, besides being expensive, need a constant manipulation and maintenance.

The Wireless Prototype Telemetric System Against Floods PITIC - GSM sends the captured information by the ultrasonic sensor of distance and luminosity with the electronic interface and the wireless transmission equipment to a central office of information, where people in charge of monitoring this system can know the behavior of the river in a real time.

KEY WORDS

Electronic interface, floods, alarms.

INTRODUCCIÓN

Objetivo General: Alertar a la entidad encargada,mediante el desarrollo de un prototipo de un siste-ma de monitoreo inalámbrico que permita obtenerinformación, de lo que está ocurriendo en la cuencadel Río Pasto por su caudal de agua en una posibleinundación.

Objetivos Específicos

• Analizar las características de la cuenca del Río Pasto para definir las variables que deter-minan un sobre nivel.

• Investigar el medio de transmisión inalámbri-co que haga eficiente, óptimo y económico el sistema.

• Identificar las características de las inundacio-nes en la cuenca del Río Pasto para determi-nar el punto de monitoreo.

• Implementar una interfaz electrónica que permita la captura de datos a través de senso-res que generen un estado de alerta máxima en caso de sobre nivel con su respectivo soft-ware.

MATERIALES Y METODOLOGÍA

Nivel delimitador temporal: El tiempo de la investi-gación fue de 18 meses, iniciando en Mayo de 2007 y culminando en Octubre de 2008.

Nivel delimitador espacial: El desarrollo de la investi-gación se efectuó en el municipio de San Juan de Pasto. La cuenca del Río Pasto es el espacio donde se trabajó y consecutivamente se implementó el sistema de mo-nitoreo inalámbrico y análisis de las variables nivel del agua y presión hidrostática.

Nivel delimitador demográfico: Se realizó entrevistas y se empleó la observación directa a los habitantes que viven a la ribera del Río Pasto y los Organismos de So-corro de la ciudad.

Paradigma. El paradigma bajo el cual se trabajó el pro-yecto de investigación es el Cuantitativo, porque traba-ja con valores cuantificables, con los cuales se analiza las variables nivel del agua y presión hidrostática, apli-cando fórmulas matemáticas que llevan a resultados con los que se puede identificar y conceptualizar solu-ciones precisas para el problema.

Enfoque. El proyecto de investigación hace parte del enfoque Empírico Analítico, el cual busca causas y he-chos del problema, basados en experiencias vividas, con el fin de describirlas, explicarlas o predecirlas a tra-vés de pruebas. Con los datos obtenidos y recopilados se realizó un análisis que permitió determinar el estado actual de lo que pasaba en la cuenca del Río Pasto, en relación con las inundaciones causadas por éste.

Tipo de Investigación. Para el presente proyecto se abordó el tipo de investigación cuasiexperimental por-que toma variables que no pueden ser totalmente con-troladas.


Prototipo de un sistema de monitoreo inalámbrico

NOMBRE VARIABLE DESCRIPCIÓN OBJETIVOS INDICADORES FUENTE TÉCNICA PREGUNTAS

ORIENTADORAS

Nivel de agua

Altura alcanzada por el agua desde el fondo hasta la superficie

Analiza las características de la Cuenca del Río Pasto para definir las variables que determinan un sobre nivel

Altura en metro y centímetro

Sistema internacional

Medición directa

¿Existe una manera de medir electrónicamente el nivel del agua?

Presión hidrostática

La fuerza que ejerce el agua sobre el fondo

Analiza las características de la Cuenca del Río Pasto para definir las variables que determinan un sobre nivel

Pascal Estática de fluidos

Medición indirecta

¿Se puede determinar la presión hidrostática de un fluido mediante un sensor?

VARIABLES DE LA INVESTIGACIÓN

RESULTADOS

• Con el sistema de monitoreo empleado en el Prototipo de un Sistema de Monitoreo Ina-lámbrico en la Cuenca del Río Pasto, para el caso de Inundaciones “PITCI - GSM”, se puede determinar el antes, durante y despuésde las inundaciones, adquiriendo la suficiente información para futuras investigaciones.

• El Prototipo de un Sistema de Monitoreo Ina-lámbrico en la Cuenca del Río Pasto, para el caso de inundaciones “PITCI - GSM”, relacio-na áreas de investigación como la Electrónica, el Clima y la Ingeniería de Sistemas, las cuales permiten optimizar procesos, como en este caso, tratar de controlar un fenómeno natural por medio de la aplicación de conocimientos.

• El nivel del agua, la presión y la luminosi-dad como parámetros físicos importantes en lapresencia de una posible inundación, puedenser monitoreados y analizados para obtenerinformación real del comportamiento de talfenómeno.

• “PITCI - GSM” sirve para alertar en tiempo real sobre el comportamiento que tiene el Río Pasto para controlar mejor la situación en caso de una posible inundación.

• El sistema beneficia a las entidades encargadas en aspectos como agilización del proceso de toma de datos, acción y prevención de inunda-ciones y aliviana la carga de trabajo de las per-sonas que se encargan de vigilar lo que aconte-ce en el Río Pasto de forma rápida, eficiente y efectiva, permitiéndoles un mejor desempeño en sus labores profesionales.

• “PITCI - GSM” es un sistema que ayuda al per-sonal encargado para desempeñarse con una herramienta de apoyo alertando a los habitan-tes de una manera rápida y efectiva.

• Tras el uso y aplicación del ciclo de vida incre-mental se puede afirmar que es el adecuado para este tipo de proyectos, los cuales necesitan ser realizados de tal forma que se cumpla en su totalidad todos los incrementos planteados.

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113


RESUMEN

En La Finca Cafetera del Tablón de Gómez Nariño sepresenta múltiples inconvenientes en el proceso deselección de café en estado seco, debido a que losmétodos utilizados actualmente generan un porcenta-je de error alto.

La zaranda metálica y la selección manual son los mé-todos más utilizados. El primero disminuye notoria-mente el tiempo de producción, pero la cantidad degranos defectuosos que se mezcla con los buenos y vi-ceversa, hacen que este procedimiento se caractericepor tener el porcentaje de error más elevado. El mé-todo manual es considerado más exacto y apropiadopara seleccionar cantidades pequeñas; de lo contrario,si las cantidades son considerables, se presenta sínto-mas en los empleados, como fatiga visual y cansanciomuscular, lo cual afecta su precisión y por consiguien-te la calidad resultante.

Se diseñó un Prototipo Semiautomático Computariza-do que es capaz de seleccionar café en estado seco, con una tasa mínima de error.

PALABRAS CLAVE

calidad, producción, proceso, estado seco, selección.

ABSTRACT

On the Coffee Farm Tablón de Gómez Nariño there are multiple disadvantages in the selection of coffee in dry state because the methods currently used generate a high failure rate.

The metallic sieve and hand sorting are methods used. The first one decreases production time, but the amount of defective beans which are mixed with good ones and vice verse make this procedure stand out for having the highest failure rate. The manual method is considered the most accurate and is suitable for selecting small amounts, otherwise if the amounts are significant, present symptoms employees, such as eyestrain and muscle fatigue, which affect their accuracy and therefore the resulting quality.

We designed a Prototype Computerized Semiautomaticwhich is able to select the dry coffee with a minimumfailure rate.

PROTOTIPO SEMIAUTOMÁTICO COMPUTARIZADOde selección de café en estado seco

Por Andrés Felipe Rengifo Herrera Andrés Fernando Pabon BolañosUniversidad Mariana, Facultad de Ingeniería,Programa Ingeniería de SistemasSan Juan de Pasto, Colombia{{[email protected], [email protected]}

PROTOTYPE COMPUTERIZED SEMIAUTOMATICTo selection of coffee in dry state

114unimarRev i s ta

KEY WORDS

quality, production, process, dry state, selection.

1. INTRODUCCIÓN

El café de Colombia se ha caracterizado por su sua-vidad y excelente calidad, razón por la cual es con-

siderado como el mejor café del mundo, a diferencia de otros países como Brasil, que centran su atención en la producción masiva del grano, mecanizando la mayoría de los procesos implicados en la cosecha con el objetivo de reducir costos y ser altamente competi-tivos en el mercado internacional.

Colombia se enfoca en competir con un café de sua-vidad, aroma y sabor especial, que hacen de éste, un café único en el mercado internacional. A pesar de que su costo es más elevado debido a su estricta selección, no ha sido impedimento para convertirse en una fuente muy importante para la economía colombiana.

Considerando lo anterior, es importante tener en cuenta que la productividad de una empresa es siempre dependiente de una buena regla de producción; es decir, entre más rápido, bueno y económico sea el proceso de producción, mayor utilidad para los beneficiarios. Entonces, para lograr este propósito se hace necesario buscar un medio óptimo; es por eso que en la actualidad es muy frecuente la implementación de máquinas computarizadas, las cuales agilizan y optimizan los procesos.

Por medio del trabajo de investigación se identificó las fortalezas y debilidades que presenta la selección manual de café en cuanto al manejo y administración de errores, teniendo en cuenta factores como: agili-dad, seguridad, control, tiempo, talento humano, or-ganización y recursos logísticos y darles así, un trata-miento acorde con los requerimientos.

Para ello, se desarrolló un prototipo semiautomático computarizado que permite optimizar el proceso de selección de café en estado seco, manipulado desde un software, convirtiéndolo en una herramienta útil, clara y precisa de selección, ayudando a los usuarios “jefes de finca o administradores” a tener un mejor control del proceso. Así mismo, el prototipo brinda da-tos, estadísticas, tasas de error y control de calidad de

los granos seleccionados, para observar en tiempo real el verdadero estado del café.

En el transcurso de la investigación fueron realizadas pruebas al prototipo de selección para determinar su grado de eficiencia. Para la realización de estas prue-bas se tuvo en cuenta la información suministrada por administrativos, jefes de finca y obreros de una finca ubicada en el Tablón de Gómez (Nariño).

2. Pruebas del sistema

En el momento de poner en marcha El Clasificador De Granos De Café En Estado Seco PSSC se efectuó una serie de pruebas tanto al software como al hardware para identificar posibles falencias en el sistema:

- Prueba con el fin de observar el comportamiento del clasificador al momento de verter los granos en el re-cipiente y su posterior análisis con los fotodetectores. Se verificó el correcto funcionamiento de los 3 fotode-tectores, el disco recolector y el electroimán.

- Se verificó la compatibilidad del software con el hard-ware en el instante de programar una hora específica para la clasificación. Se introdujo en el software varios intervalos de tiempo para asegurar la transmisión de los datos en tiempo real.

- Para una mejor recolección del grano, se decidiódiseñar el recipiente contenedor de forma similar aldisco recolector, con el objetivo de levantar un granoa la vez.

Pruebas comparativas

Para comprobar la hipótesis se tomó 1.5 Kilos, aproxi-madamente 7164 granos de café en estado seco, de los cuales 2388 fueron destinados para el dispositivo PSSC, 2388 para la zaranda metálica y los 2388 res-tantes a un obrero de 35 años de edad, 18 años de experiencia, de género masculino, el cual representa la edad y experiencia media de los obreros que laboran en la Finca Cafetera El Tablón de Gómez Nariño.

Teniendo en cuenta que en el momento de la separa-ción hubiese 150 granos defectuosos para cada grupo.


Prototipo semiautomático computarizado de selección de café en estado seco

Figura 1. Zaranda.

Fuente. Finca cafetera el Tablón de Gómez

Figura 2. Obrero.


Figura 3. Prototipo PSSC.


Para comprobar la hipótesis de esta investigación fuer-on realizadas las siguientes tablas y gráficos compara-tivos, donde se presenta los resultados obtenidos en cuanto al porcentaje de error resultante.

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PSSC

No. granos

No. granos malos en granos buenos

No. granos buenos en granos malos

Total Porcentaje de error

2388 2 0 2 0.08%

Cuadro 1. DATOS OBTENIDOS EN LA PRUEBA, “PSSC” No. 1

Fuente. Esta Investigación

Cuadro 2. DATOS OBTENIDOS EN LA PRUEBA, “ZARANDA” No. 1

ZARANDA

No. granos




2388 51 16 67 2.80%


Cuadro 3. DATOS OBTENIDOS EN LA PRUEBA, “Obrero” No. 1.

OBRERO

No. granos




2388 2 1 3 0.13%


Se puede observar que el porcentaje de error resul-tante del prototipo PSSC es inferior en 2.72% frente

a la zaranda y en un 0.05% en comparación con el obrero

Cuadro 4. DATOS OBTENIDOS EN LA PRUEBA, “PSSC” No. 2.

PSSC

No. granos




2388 3 0 3 0.13%




El porcentaje de error resultante del prototipo PSSC es inferior en 2.80% frente a la zaranda y en 0% en com-paración con el obrero.

Cuadro 5. DATOS OBTENIDOS EN LA PRUEBA, “Zaranda” No. 2.

ZARANDA

No. granos




2388 47 23 70 2.93%



OBRERO

No. granos




2388 1 2 3 0.13%


Cabe destacar que el número de granos buenos en-contrados en los malos es de 0, con respecto a lazaranda y el obrero, lo cual se traduce en mayorrendimiento de almendra y por consiguiente en in-cremento de ingresos.

Cuadro 7. DATOS OBTENIDOS EN LA PRUEBA, “PSSC” No. 3.

PSSC

No. granos




2388 2 0 2 0.08%


Cuadro 8. DATOS OBTENIDOS EN LA PRUEBA, “Zaranda” No. 3.

ZARANDA

No. granos




2388 45 19 64 2.68%


118unimarRev i s ta


OBRERO

No. granos




2388 2 2 4 0.17%


El porcentaje de error resultante del prototipo PSSC es inferior en 2.60% frente a la zaranda y en 0.09% en comparación con el obrero

Para comprobar si el cansancio visual y muscular, sín-toma de una jornada larga de trabajo, afecta el por-centaje de error en la selección del obrero, se realizó 3 pruebas adicionales.

Figura 4. TASA DE ERROR EN LAS 3 PRUEBAS REALIZADAS


Para las pruebas se utilizó 10 kilos, aproximadamente 47.760 granos de café en estado seco.

Cuadro 10. DATOS OBTENIDOS EN LA PRUEBA ADICIONAL, “Obrero”.

OBRERO

No. granos




47760 126 98 149 0.47%



El incremento del porcentaje de error con respecto a la prueba anterior de 2500 granos, es de 0.34%

A medida que se hace más extenso el proceso de se-lección, el porcentaje de error del obrero sigue incre-mentando considerablemente


OBRERO

No. granos




47760 229 121 97 0.73%


OBRERO

No. granos




47760 354 216 570 1.19%

Efectivamente, el cansancio visual, muscular y una jor-nada prolongada en un trabajo repetitivo, repercute

notoriamente en el porcentaje de error resultante en la selección de café en estado seco.

Figura 5. TASA DE ERROR EN LAS 3 PRUEBAS ADICIONALES


120unimarRev i s ta

Por lo tanto, con las tablas comparativas descritas an-teriormente se comprobó que el Prototipo Semiau-tomático Computarizado de Selección de Café en Estado Seco si es una alternativa viable para clasificar granos de café. Comprobando la hipótesis del proyecto de investigación.

2 CONCLUSIONES

• Identificando los diferentes procesos que realizan los obreros para la selección de café seco en la Finca Tablón de Gómez Nariño, se desarrolló un sistema ca-paz de mejorar el sistema actual en esta actividad.

• Al identificar las falencias que se presenta en el proceso de selección, se comprobó que el Prototipo Semiautomático De Selección De Café En Estado Seco – PSSC es una alternativa viable para mejorar el manejo de dicho proceso, minimizando costos e incre-mentando la calidad.

• El Prototipo Semiautomático de Selección deCafé en Estado Seco – PSSC relaciona áreas de in-vestigación como la Electrónica, la Zootecnia y laIngeniería de Sistemas, las cuales permiten optimizarprocesos, como en este caso, seleccionar café en es-tado seco teniendo en cuenta el color del grano.

• Al desarrollar un Prototipo Semiautomático de Se-lección de Café en Estado Seco – PSSC, se incrementó notablemente la calidad del café y con la interven-ción del software con sus reportes, permiten llevar un control en el transcurso del tiempo con respecto a la calidad de sus cosechas.

• El Prototipo Semiautomático de Selección de Café en Estado Seco – PSSC tiene una proyección social de gran impacto que beneficia al sector cafetero, porque con él se puede optimizar el proceso actual, logrando una mejor rentabilidad en la finca cafetera.

• Otra utilidad que se le puede dar al PrototipoSemiautomático de Selección de Café en EstadoSeco – PSSC es la de comparar la calidad de diferen-tes cosechas en el transcurso del tiempo e identificarsi ésta tiende a incrementar o disminuir, permitiendotomar decisiones con respecto al cultivo.

AGRADECIMIENTOS

A Giovanni Hernández por todo el tiempo dedicado, no sólo como asesor, sino como amigo.

A Rolando Barahona, el cual hizo posible que la parte electrónica se desarrollara a cabalidad y cumpliera con todos los requerimientos del sistema.

A Alexandra Luna, por guiarnos en el proceso investi-gativo y apoyarnos en todo momento, sin esperar nada a cambio.

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GUÍA PARA LA PUBLICACIÓN DE MATERIALES EN LA

REVISTA UNIMAR

La Revista UNIMAR fue creada en 1982, con el nombre de ENCUENTRO, el cual fue modificado debido a que existía otra publicación con el mismo nombre en los registros del ICFES. Desde la edición No. 2 de julio – diciembre de 1982, adopta el nombre de Revista UNIMAR, tomado de la razón social de la Universidad Mariana.

Responde a las necesidades de difundir y divulgar el quehacer investigativo y la producciónintelectual tanto a nivel estudiantil como docente de la Universidad Mariana y, en general, elintercambio intelectual, académico e investigativo tanto institucional como regional y nacional.Esta revista pretende posibilitar el intercambio, el análisis y la discusión de puntos de vista,enfoques, propuestas y realizaciones de carácter investigativo, en un marco de pluralismoideológico y de respeto a la opinión contraria, pero donde lo fundamental sea la fuerza delmejor argumento. Tiene una periodicidad trimestral.

Por su condición de revistas especializada, la REVISTA UNIMAR exige a los autores rigor en la estructuración de sus colaboraciones las cuales deben corresponder, fundamentalmente, a resultados de procesos investigativos.

Cobertura.- La Revista UNIMAR está dirigida a profesionales, investigadores, docentes y estudiantes, empresas, líderes y a todas aquellas personas interesadas en profundizar en las diferentes temáticas que aborda la revista. Circula a nivel nacional e internacional mediante canje interbibliotecario y mediante venta directa, con un tiraje de 200 ejemplares.

Tipo de artículos o colaboraciones.- Las colaboraciones deben responder a la “Tipología de documentos para revistas indexadas”, definidos por la Base Bibliográfica Nacional – BBN Publindex y por el Índice Bibliográfico Nacional Publindex – IBN Publindex, aunque el Comité Editorial dará prioridad a los artículos o colaboraciones tipo a, b, c y d.

a) Artículo de investigación científica y tecnológica. Documento que presenta. De manera detallada, los resultados originales de proyectos terminados de investigación. La estructura generalmente utilizada contiene cuatro apartes importantes: introducción, metodología, resultados y conclusiones.

b) Artículo de reflexión. Documento que presenta resultados de investigación terminada desde una perspectiva analítica, interpretativa o crítica del autor, sobre un tema específico, recurriendo a fuentes originales.

c) Artículo de revisión. Documento resultado de una investigación terminada donde se analizan, sistematizan e integran los resultados de investigaciones publicadas o no publicadas, sobre un campo en ciencia o tecnología, con el fin de dar cuenta de los avances y las tendencias de desarrollo. Se caracteriza por presentar una cuidadosa revisión bibliográfica de por lo menos 50 referencias.

d) Artículo corto. Documento breve que presenta resultados originales preliminares o parciales de una investigación científica o tecnológica, que por lo general requieren de una pronta difusión.

124unimarRev i s ta

e) Reporte de caso. Documento que presenta los resultados de un estudio sobre una situación particular con el fin de dar a conocer las experiencias técnicas y metodológicas consideradas en un caso específico. Incluye una revisión sistemática comentada de la literatura sobre casos análogos.

f) Revisión de tema. Documento resultado de la revisión crítica de la literatura sobre un tema en particular.

g) Cartas al editor. Posiciones críticas, analíticas o interpretativas sobre los documentos publicados en la revista, que a juicio del Comité editorial constituyen un aporte importante a la discusión del tema por parte de la comunidad científica de referencia.

h) Editorial .Documento escrito por el editor, un miembro del comité editorial o un investigador invitado sobre orientaciones en el dominio temático de la revista.

i) Traducción. Traducciones de textos clásicos o de actualidad o transcripciones de documentos históricos o de interés particular en el dominio de publicación de la revista.

j) Documento de reflexión no derivado de investigación.k) Reseña bibliográfica.

1. PRESENTACIÓN DEL DOCUMENTO O COLABORACIÓN

- Extensión máxima de 15 páginas, tamaño carta, a espacio y medio y letra arial 12 puntos. - Los márgenes deben ser de 2.5 cm., con excepción de la izquierda de 3 cm.- Utilizar un lenguaje que sea de fácil comprensión para todos los lectores.- Si utiliza símbolos o abreviaturas debe definirlos la primera vez que aparezcan en el artículo.- Enviar una propuesta de título que resulte atractivo y que tenga estrecha relación con el contenido

del artículo. Debe ir centrado, en negrilla y mayúsculas sostenidas.- Tanto los títulos principales como los subtítulos hasta de segundo nivel deben estar en la margen

izquierda, en negrilla, mayúscula sostenida, y precedidos con números arábigos. Si se trata de un subtítulo de tercer nivel van con mayúscula inicial, pero en lugar de números arábigos se utilizará viñetas.

- Todas las figuras y tablas se deben referenciar en el texto. Si se trata de figuras su numeración y descripción, así como la fuente deben colocarse en la parte inferior de la figura, en letra arial 10 puntos, margen izquierdo. Si se trata de tablas, la numeración y la descripción se debe colocar en la parte superior, centrada, mientras que la fuente irá debajo de la tabla, letra arial 10 puntos, margen izquierdo.

- Los párrafos no deben ser inferiores a tres (3) renglones ni superiores a diez (10)- No se debe diagramar ni presentar propuesta de diagramación del artículo.- Anexar las fotos en papel o digitalizadas, acompañando cada una con una breve leyenda, en la

cual no debe incluirse frases que ya estén en el artículo. Este material debe ser original, contar con la debida autorización del autor o dar el crédito correspondiente.

- Incluir sólo las citas bibliográficas que se referencia en el artículo (en lo posible que no pasen de 10). Estas deben ir numeradas y relacionadas al final del artículo, en orden de aparición. Además deben ser citas completas: autor, libro, editorial, fecha y página.

- Entregar dos copias de los materiales a publicar, impresos y en medio magnético, adjuntando una hoja en la cual se sugiera dos árbitros expertos en el tema, uno interno y otro externo a la Universidad Mariana, para su evaluación y aprobación. Sobre el árbitro externo informar sobre: nombre completo, entidad donde labora, teléfono y/o celular, e-mail. El editor se reserva el derecho de seleccionar pares distintos a los sugeridos por los autores.

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2. ESTRUCTURA DEL ARTÍCULO O COLABORACIÓN

La estructura del artículo o colaboración debe cumplir con el siguiente contenido: a) partespreliminares: título, datos del autor(es), resumen y palabras claves, abstract y key words; b)cuerpo del artículo: introducción, materiales y métodos, resultados y análisis y conclusiones; c)parte final: agradecimientos (opcional), referencias bibliográficas, anexos (opcional).

2.1 PARTES PRELIMINARES

- Título: Breve, informativo y atractivo. Centrado, en mayúscula sostenida, en Español e Inglés.

- Datos del autor: Centrados. Primero los nombres y luego los apellidos separados por una coma. Si son varios autores, se colocan uno debajo del otro y centrados. Debajo del nombre de cada autor debe aparecer el título profesional, título de postgrado (si lo tiene), cargo que desempeña actualmente, entidad donde labora, ciudad, país y correo electrónico. Todo esto con letra arial 10 puntos.

- Resumen: Refleja los elementos del contenido del artículo. Debe ser redactado en tercera persona y no debe superar las 250 palabras. Debe estar escrito en Español e Inglés, y los títulos RESUMEN y ABSTRACT deben estar centrados, con mayúscula sostenida y en negrilla.

- Palabras claves. En Español e Inglés y van a la margen izquierda. Los títulos PALABRAS CLAVE y KEY WORDS, van con mayúscula sostenida y en negrilla.

2.2 CUERPO DEL DOCUMENTO

- Introducción: Centrado y con mayúscula sostenida y en negrilla. No se numera. Breve panorámica del tema tratado, justificación del trabajo, objetivos claros, referencias muy bien seleccionadas.

- Material y métodos o Metodología: Se identifica con números arábigos, centrado, con mayúscula sostenida y en negrilla. Exposición rigurosa de las características de los sujetos de la investigación, ética, lugar, periodo del estudio, descripción del enfoque y el método de investigación, en las investigaciones cuantitativas incluir la información de las variables estudiadas y de los métodos de medición, y metodología estadística.

- Resultados y análisis: Se identifica con números arábigos, centrado, con mayúscula sostenida y en negrilla. Exponer los resultados relevantes, descripción ordenada, formato estadístico, apoyarse en tablas y figuras, sin repeticiones. Destacar los resultados más importantes, comparar con otros estudios similares, exponer las limitaciones del estudio, resaltar las aportaciones teóricas o prácticas, conclusiones derivadas de los datos

- Conclusiones: Se identifica con números arábigos, centrado, con mayúscula sostenida y en negrilla. Las conclusiones deben ser coherentes con los objetivos o hipótesis planteadas, y no exceder la extensión del artículo.

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2.3 PARTES FINALES

- Agradecimientos: Centrado, con mayúscula sostenida, negrilla y sin numeración. Reconocimientos a personas, instituciones, proyectos, fondos, becas de investigación, etc. que apoyaron el desarrollo de la investigación.

- Referencias del artículo: Centrado, con mayúscula sostenida, negrilla y sin numeración .En orden alfabético, seleccionadas según su calidad, citas adecuadas al tipo de artículo. Las referencias que se haga dentro del texto deben cumplir con los siguientes requisitos: usar apellido del autor, año de publicación y página, así: (Arbeláez, 2007:280). Para textos tomados de una página Web debe tenerse en cuenta: apellido(s) del autor(es), nombre, (fecha de la última actualización), título, nombre de la página Web de donde se tomó. (URL). Ejemplo: BURBANO APRÁEZ, Pedro Alberto, 2007. Aprendizaje significativo e investigación. Página consultada el 7 de noviembre de 2007. En http://www.icc.ucv.cl/aprendizaje/investigación.doc

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REVISTA UNIMAR No. 52

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