2 enero - junio de 2008 U POLITCNICA No. 6 3 enero - junio de 2008 URevista PolitcnicaEnero - Junio de 2008 Ao 4 Nmero 6 ISSN 1900-2351Publicacinacadmica semestraldelPolitcnico Colombiano JaimeIsaza Cadavid,quetienecomo objetivo generarun espacio dinmico de discusin acadmica con relacin a los campos del conocimiento en los cuales est involucrada lainstitucin, a saber: la Ingeniera, la administracin, la comunicacin audiovisual, las ciencias agrarias, la ciencia bsica, sociales y humanas, y la educacin fsica, la recreacin y el deporte.RectorEfrn Barrera RestrepoDirectorFabio Humberto Torres Lozano - Vicerrector de Docencia e InvestigacinComit Editorial ngela Urrego Tobn Ph. D. en Ciencias Pedaggicas, Univarsidad Pinar Del Ro, UPR, CubaProfesora Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid Angelina Hormanza A.Ph.D. en Ciencias Naturales, Universidad de Mainz- AlemaniaProfesora Universidad Nacional de Colombia, Sede Medelln Elena Paola Gonzlez Jaimes, Ph.D. en Agrononoma, Universidad Estatal Paulista UNESP, BrasilProfesora Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid Germn Urrego Giraldo, Ph.D. en Informtica, Universidad de Pars I - FranciaProfesor Universidad de Antioquia Leonardo Enrique Solaque, Ph.D. L'institut National Des Sciences Appliques de Toulouse, INSA, FranciaProfesor Universidad Militar Nueva Granada. Nelson David Muoz , M.Sc. en Ingenieria, Universidad de Antioquia.Profesor Politcnico Colombiano Jaime Isaza CadavidComit Cientfico G. Pezzoti Ph.D. Biosensor S.R.L. Palombara Sabina - Roma Itlia Jorge Alberto Naranjo Mesa, Doctor Honoris Causa en Ciencias Sociales- Universidad Autnoma Latinoamericana. Docente Universidad Nacional de Colombia, Medelln. Jos Fernando Martnez Meja, Magister en aprovechamiento de Recursos Hidrulicos de la Universidad de Colombia. Docente de Geociencia y Medio Ambiente Magster Rubn Canella. Prosecretario del rea de Comunicacin Social y Medios Audiovisuales. Director del programade investigacin Medios de Comunicacin en Internet - Universidad Nacional de Lomas de Zamora, Facultad de Ciencias Sociales - Argentina. Lina Claudia Giraldo Buitrago, Ingeniera Sanitaria, Magster en Ingeniera Ambiental, Candidata a Doctor en Ingeniera. Universidad de Antioquia Docente del Departamento de Ingeniera Sanitaria y Ambiental. Carmen Elena Zapata S. Ingeniera de Petrleos. Universidad Nacional de Colombia, Medelln. Docente Facultad de Minas. Msc Water Environment. Orfi Nelly Alzate Montoya, Ingeniera Industrial. Especialista en Educacin: Gerencia Educativa, Especialista en Finanzas, Preparacin y Evaluacin de Proyectos. Edilma Luca Gmez Paniagua. Ingeniera Civil. Magster en Ingenieria - rea Geotnica. Francy Andrea Rojas Madrid. Zootecnista. Asociacin Colombiana de Acuiculores - ASOACUICOLA - Beatriz Restrepo Gallego. B.A. en Filosofa - College Universidad de Nueva Cork. Magster en Filosofa y Letras - Universidad Central de Madrid. Especialista en tica - Universidad Catlica de Lovaina. Orlando Palacio Gallego, Ingeniero Mecnico. Docente rea Instrumentacin Industrial Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid. Yoman Carvajal Godoy, doctor en Filosofa - Universidad Pontificia Bolivariana - Jefe del Centro de Humanidades de laEscuela de Teologa, Filosofa y Humanidades de la U.P.B. Beatriz Elena Lpez Vlez, Magster en Educacin de la Universidad de Medelln. Docente de la Escuela de Educacin yPedagoga. Directora del grupo de Investigacn en Pedagogas y Didcticas de los Saberes de la misma Facultad en la U.P.B. Jorge A. Gmez. Ingeniero Electrnico y Magster en Fsica, Universidad Nacional Donaldo Cardona Nieto, Ph.D. en Ciencias de la Cultura Fsica - Universidad del Deporte de CubaDocente Politcnico Colombiano Jaime Isaza CadavidCoordinacin EditorialNora Elena Botero Escobar, Jefe Oficina Asesora de ComunicacinDiseo y DiagramacinEstudio de Diseo: Laura Durango Quiceno y Csar Franco RestrepoIlustracionesCsar Franco RestrepoCorreccin de EstiloJuan Fernando Molina JaramilloCanjeBiblioteca Toms CarrasquillaTelfono: 319 79 24Correo Electrnico: biblioteca@elpoli.edu.coCorrespondencia:Correo Electrnico: rpolitecnica@elpoli.edu.coTelfono: 319 79 00 extensiones 149 o 108Carrera 48 N 7 - 151.Apartado Areo 49 - 32 Medelln - Colombiawww.politecnicojic.edu.coLos conceptos y opiniones expresadas en los de los artculos aqu contenidos son responsabilidad de los autores de los mismos, en ningn momento comprometen el pensamiento de la Institucin.ContenidoEditorialFabio Humberto Torres Lozano Vicerrector de Docencia y ExtensinLa investigacin cualitativa: una herramienta para la reflexin integralsobre la insercin de las TIC en la enseanza de la fsicaJulin F. GmezJorge A. Gmez Los proyectos, la toma de decisiones, el riesgo y la incertidumbreVicente Garca QuinteroLa yuca como alternativa para la produccin dealcohol carburanteHader Ivn Castao PelezSistema de control y comando de un robot mvil para terrenos irregularesJuan Bernardo Cano.Maribel Arroyave Giraldo.Diana Luca Mazo.Nelson Londoo Ospina.Nelson David Muoz C.Efecto de la preincubacin sobre la mucificacin y la maduracinnuclear de oocitos bovinos cultivados in vitroNeil Vsquez AraqueNatalia Andrea ChavarraClaudia Patricia CeballosGiovanni Restrepo Betancur Transferencia de embriones en equinos: evaluacin de un programa Daniel Fernando CastaoRamn MneraJorge Enrique Gmez OquendoHemeson Moncada ngelMultiplexacion de sensores pticos de fibra: Una oportunidaden la medicion de parametros de inters al sector elctrico colombiano.JorgeA. GmezFrancisco J. VlezRodrigo Acua Cambio de paradigma en la organizacin de la informacinen la sociedad de la informacin y el conocimiento.Yudayly Stable R.Jorge E. Giraldo P.Sandra P. Mateus S.Estimacin del tiempo de vida medio de fibras pticas dopadas con erbio,mediante el anlisis estadstico de varianza de las potencias intrnsicas de saturacin.Jorge A. GmezCarlos A. HurtadoJulin F. GmezPedro TorresUna alternativa metodolgica para el diseo curricular por competenciasen las instituciones de educacin superior enmarcadaen el enfoque de la Escuela de Desarrollo Integral Alba Nelly Ardila AriasDevelopment of New Environmental Biosensors Instruments for Herbicides AnalysisGianni PezzottiMaria Teresa GiardiGiuseppina ReaMaya LambrevaIttalo Pezzotti791725395365758597105117zzContenido4 enero - junio de 2008 U POLITCNICA No. 6 5 enero - junio de 2008 USumaryEditorialFabio Humberto Torres Lozano Vicerrector de Docencia y ExtensinQualitative Research: a Tool for the Integral ReflectionAbout the Insertion of Tic in Physics Teaching.Julin F. GmezJorge A. Gmez Projects: Making Decisions, the Risk and the UncertaintyVicente Garca QuinteroCassava as an Alternative to the Fuel Alcohol Production Hader Ivn Castao PelezControl and Command System of a Mobile Robot for Irregular LandscapeJuan Bernardo Cano.Maribel Arroyave Giraldo.Diana Luca Mazo.Nelson Londoo Ospina.Nelson David Muoz C.Pre-incubation Effect on the Mucification and the NuclearMaturity of Bovine Oocytes in Vitro CulturedNeil Vsquez AraqueNatalia Andrea ChavarraClaudia Patricia CeballosGiovanni Restrepo Betancur Equine Embryo Transfer: a Program Evaluation Daniel Fernando CastaoRamn MneraJorge Enrique Gmez OquendoHemeson Moncada ngelOptical Fiber Sensors Multiplexing: an Opportunity in the Measureof Interest Parameters in the Electricity Colombian SectorJorgeA. GmezFrancisco J. VlezRodrigo Acua Paradigm Change in the Information Organization Insidethe Information and Knowledge Society Yudayly Stable R.Jorge E. Giraldo P.Sandra P. Mateus S.Lifetime Estimation of Optical Fiber Doped With Erbio, Throughthe Statistical Analysis of Variance From the Intrinsic Powers of SaturationJorge A. GmezCarlos A. HurtadoJulin F. GmezPedro TorresAlternative Methodology for the Curriculum Design by Competencies in Higher Education Institutions Under the Focus of the School of Integral DevelopmentAlba Nelly Ardila AriasDevelopment of New Environmental Biosensors Instruments for Herbicides AnalysisGianni PezzottiMaria Teresa GiardiGiuseppina ReaMaya LambrevaIttalo Pezzotti791725395365758597105117zSumary6 enero - junio de 2008 U POLITCNICA No. 6 7 enero - junio de 2008 UEditorialLa bsqueda del conocimiento como un acto bsico del ser humano se vale de diversas vas que se trazan desde la soledad de un laboratorio o desde la energa compartida por un equipo de trabajo.El camino de la investigacin institucional en el Politecnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, se d en varias fases de avance, retroceso y nuevo avance, acorde con los variados contextos administrativos y lo estipulado porla alta direccin. Igualmente permanecen constantes la pertinencia, la tenacidad y la sana expectativa de nuestros docentes, que en esas di-smiles fases, se han empeado en hacer brotar la chispa investigativa de sus alumnos y en la produccin objetiva de proyectos que se enfocan a la comunidad y al sector corporativo del pas.En esta edicin se congrega una heterognea oferta de artculos pro-venientesdediferentesdisciplinasquerepresentanelprocesoinvesti-gativo desde las diferentes Facultades y que le imprimen un carcter in-tegradorqueseguramenteentregaraloslectoresunapreciablemen acadmico.Invitamos a nuestro cuerpo docente y a la comunidad acadmica en general a vincularse activamente a la revista, propiciando desde nuestra comunidad politcnica el descubrimiento de un medio objetivo y claro de difusin de sus aportes acadmicos.Fabio Humberto Torres LozanoVicerrector de Docencia y ExtensinEditorial8 enero - junio de 2008 U POLITCNICA No. 6 9 enero - junio de 2008 Uenero - junio de 2008, pp. 8 - 16 POLITCNICA No. 6La investigacin cualitativa: una herramienta para la reflexin integral sobre la insercin de las TIC en la enseanza de la fsicaJulin F. GmezJorge A. GmezLa investigacin cualitativa: una herramienta para la reflexin integral sobre la insercin de las TIC en la enseanza de la fsica10 ISSN 1900-2351 U Politcnico Jaime Isaza Cadavidenero - junio de 2008 Alo 4 Nmero 6 11 enero - junio de 2008 UAbstractInformationandCommunicationTechnologies(ICT)are playing a protagonist role in the modern life because of theirpotentialitiesinseveraldevelopmentareas.Inthe educationprocessappearsastrongtendencytoinclu-deICTapplications.Nowadaysisclearthatthesetools presenthighpotentialintheeducationalsector;howe-ver,theseoneshavenotbeenseenofintegralwayin theconstructionofeffectiveandinnovativeteaching-learning processes. In this work an analysis that highlig-htsqualitativeresearchpotentialitiesbyitsstrengthto construct critical relationships between the elements of a virtual education process is made; elements to be rela-tioned are identified and some particularities of virtuality incorporation in the Politecnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid are evidenced.Key WordsVirtuality, Physics Teaching, InnovationAutoresJULIN F. GMEZ, JORGE A. GMEZGrupodeFsicaBsicayAplicada-FacultaddeCienciasBsicas, Sociales y Humanas Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid. Tra-bajo presentado en: IV Congreso Internacional de Investigacin Cualita-tiva Universidad de Illinois, Sede Urbana-Champaign (USA)Recibido: 5 de noviembre de 2007Aprobado: 11 de frebrero de 2008ResumenLasTecnologasdelaInformacinylaComunicacin (TIC) vienen jugando un papel preponderante en la vida modernaporlaspotencialidadesqueofrecenendiver-sas reas de desarrollo. En particular en el mbito edu-cativo se encuentra una fuerte tendencia mundial hacia la incorporacin de aplicativos mediados por TIC. Si bien estasherramientaspresentangrandespotencialidades en el rea educativa, no han sido miradas de manera in-tegralenlaconstruccindeprocesosdocentes-educa-tivos efectivos e innovadores. En este trabajo se lleva a cabo una reflexin que pone en un espacio privilegiado lainvestigacincualitativaporlaspotencialidadesque ofrece para construir relaciones criticas entre los objetos queintervienenenunprocesodeeducacinvirtual;se identifican los factores por relacionar y se evidencian las particularidadesdelosmismosapartirdelprocesode incorporacin de las TIC en la enseanza de la Fsica en el Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid.Palabras claveVirtualidad, enseanza de la Fsica, innovacinenero- junio de 2008, pp. 8 - 16 POLITCNICA No. 6La investigacin cualitativa: una herramienta para la reflexin integral sobre la insercin de las TIC en la enseanza de la fsicaJulin F. GmezJorge A. Gmez1. IntroduccinEnelmundomoderno,elacceso alainformacindesempeaun papel fundamental en la construc-cindesociedadesdeconocimientoyesah dondelasTIChantenidosurolprotagnico enlosprocesosdecreacin,gestinycomu-nicacin adecuada de todo tipo de estructuras paraeldesarrollo.Elavancetecnolgicoenel campo de las telecomunicaciones y la inform-tica permite que hoy se pueda tener acceso a cantidades asombrosas de informacin, la cual puedetransformarseatravsdeestrategias que permitan una insercin social integral. En este sentido, el escenario educativo no es aje-no a estos desafos y oportunidades, por lo cual es necesario incorporar las TIC en los aparatos educativos, dado que es una forma expedita de atacar el centralismo, ampliar la cobertura edu-cativayreducirlabrechadigitalentrelospa-ses en va de desarrollo y los pases del primer mundo. (Naciones Unidas, 2003; 46).DesdelasPolticasNacionalesdeCienciay TecnologaenColombia,sehandefinidocomo lneasdetrabajoestratgicoaqullasqueincor-porennuevosmtodosenlosprocesosdeen-seanza-aprendizaje(Colciencias,2007).Esas como el Grupo de Investigacin en Fsica Bsica y Aplicada del Politcnico Colombiano Jaime Isa-za Cadavid (GIFBA-PCJIC), atento a los retos que elmundocontemporneoofrece,yalllamado del Sistema de Ciencia y Tecnologa Nacional, ha puestogranpartedesusintereseseneldesa-rrollo de la virtualidad como complemento de los procesos de enseanza-aprendizaje de la Fsica. El grupo tiene como objeto de estudio la vir-tualidad en los procesos de enseanza-aprendi-zaje de la Fsica Universitaria, donde se preten-de, ms que continuar con la tendencia local de desarrollarherramientascomputacionalescol-gadasdelainternetconinformacinespecfi-ca,construirrelacionescrticasentretodoslos objetosinvolucradosenunprocesodeforma-cin mediado por las TIC.Paraeldesarrollointegraldeesteproceso se incorpora la investigacin cualitativa, ya que comosemencion,msquelasolucinaun problema de implementacin de nuevas tecno-logas en la enseanza de la Fsica, se pretende realizarunainvestigacinqueofrezcaotrashe-rramientas que orienten el problema de insercin efectiva e innovadora de las TIC en la formacin enFsicadeestudiantesuniversitarios.Apartir de estos elementos, en este trabajo se desarro-lla una reflexin sobre las generalidades de los procesoseducativosbasadosenherramientas virtuales que se llevan a cabo en Colombia.La investigacin cualitativa: una herramienta para la reflexin integral sobre la insercin de las TIC en la enseanza de la fsica12 enero - junio de 2008 U POLITCNICA No. 6 13 enero - junio de 2008 U2. Investigacin Cualitativa: La prctica como un modo particular de accinEl distanciamiento actual entre las prcticas de los maestros y las teoras pedaggicas en el ejercicio formativoenEducacinSuperiorhallevadoala falta de estrategias pedaggicas estructuradas en elauladeclase.Desdeestaperspectiva,esne-cesaria una reflexin consistente, metdica, siste-mtica de los acontecimientos y sucesos dentro de las aulas de clase, donde se puedan unir fuen-testericasconlaprcticaeducativaespecfica mediadaporlareflexin.Eseneldesarrollode estas actividades donde el camino lo han allana-do las prcticas de investigacin cualitativa, unas prcticasquetratandeidentificarlanaturaleza profunda de las realidades, su estructura dinmi-ca,aqullaquedaraznplenadesucomporta-miento y manifestaciones. (Martnez, 2006)Esnecesarioquelasprcticaspedaggicas, que se deben dar necesariamente en los proce-sos de formacin con apoyo de la virtualidad, sean reflexionadasdemanerasistemticayestructu-ral,parapoderasreconocerlasimplicaciones de su sentido y posibilitar sus transformaciones. Se debe entonces reconocer que toda actividad humana en el mbito del conocimiento no tiene otra posibilidad que reducirse a la rutina mientras lareflexinylaconstruccincontinuanosean los mediadores de estos procesos. De otro lado, no se pueden olvidar los elementos particulares que ofrece la cultura latinoamericana, ya que los procesos educativos reales se dan dentro de un proceso muy complejo e interdependiente de los procesos econmicos, polticos y sociales.Enlaeducacinsiempresedebeconstruir undilogo,unprocesocultural,unaesperanza comn.Estosuponereconocerquelaprctica docente requiere un intercambio de sentidos, del dilogo y no de la simple transmisin de informa-cin.Lainteraccinquesedaentremaestrosy alumnos construye una forma de relacin que est guiada de manera explcita a posibilitar, propiciar y promover la formacin (Restrepo y Campo, 2002).Lainoperanciadelosmodeloseducativos presencialesexistentes,tantodesdeelpunto de vista de adquisicin de conocimientos. como de manera ms fuerte, en el panorama de lo hu-mano,delosensible,delotico,deloartsti-co, de lo cotidiano, es evidente, puesto que los esfuerzos que se realizan en estos procesos de formacinprofesionalnoconsideranalserde una manera integral, limitndose a la formacin en procesos cientficos, que poco aportan a la construccin de un verdadero proyecto de vida delosestudiantes,queposibiliteunhorizonte claro de accin, un apasionamiento por el cono-cimiento y la ciencia y una tica para la vida.Si esto sucede en los procesos educativos de carcter presencial, donde existe una relacin di-recta de comunicacin entre el docente y el es-tudiante, donde el docente se constituye en un referente intelectual, humano, social, qu pasa conlosprocesosdeformacinvirtual?,stos slo se estn reduciendo a procesos de transmi-sin de informacin?, cul debe ser el rol de los docentesenlosprocesosdeformacinvirtual, eneldesarrollodeunaeducacinintegradora ycontextual?,dndequedaelaportedelos maestros en los procesos de formacin?, ser posibleeliminardemaneratotallapresenciali-dad?,esposibleunaformacindelohumano por medio de los procesos virtuales?Estaspreguntasmerecenserpensadas, analizadas,reflexionadasdemaneraabiertay contundente por las instituciones de educacin superior,porsusdirectivos,porsusinvestiga-doresenestasreas,porlosdocentesypor losmismosestudiantes,paraquesepuedan relacionar todos los desarrollos computaciona-les con el sentido de las mismas prcticas edu-cativos,conlocual,ojal,sepuedaconstruir un sentir comn que permita a todos los miem-bros de la institucin proyectarse de una mejor maneraparaasumirlosretosquenosdepara elfuturocercano,loscualesnosolamentera-dican en lo tecnolgico sino en la esencia de lo que somos, lo humano.3. Educacin virtualen Colombia: Aplicativos informticos sin contextoLa yuxtaposicin de infinita informacin es algo tan nulo y catico como la ausencia ms absolu-ta de ella, por lo cual se hace necesario que en cualquierprocesodeenseanzasepromueva que la informacin sea identificada, clasificada, analizada,evaluada,sintetizada,gestionaday puesta en contexto de manera adecuada. En los entornos virtuales, se debe lograr una formacin tcnica y de habilidades bsicas de seleccin y manejo de informacin para la colaboracin en grupos de trabajo, para que realmente estas he-rramientas puedan aportar de manera significati-va a los procesos de aprendizaje flexible-autno-mo tan necesarios en nuestra poca (Ballesta y Guardiola, 2001; Montoto y Montes, 2004). Enunprocesodeestandole,sedebeser conscientedequeelaccesoalainformacin mediante el uso de nuevas tecnologas no signi-fica adquisicin de conocimiento, ni haber desa-rrollado pautas de accin que permitan superar las dificultades ydiferencias culturales existen-tesenlaelaboracindeunproyectoorientado hacia la accin social. La utilizacin de las nue-vastecnologassinunbagajeprevioculturaly formativoysinunesprituformadoparaselec-cionaryevaluarlainformacinconlacualnos vamos a enfrentar, nos puede llevar a una colo-nizacin cultural (Wolton,2000). LasTIC,porellasmismas,noinstauranun nuevo paradigma educativo, como predica un ciertodiscursoquetiendeahacersedominan-te.Creemosqueestosnuevosrecursoscorren elriesgo,noslodesersobreestimados,sino tambin de ser desaprovechados, si se conciben como simples aparatos aislados del contexto so-ciocultural de los educandos y si no se explotan las ricas posibilidades que ellos abren para la in-terlocucin" (Raisa, 2006).Conundiagnsticoinicial,realizadoporel GIFBA-PCJICsobrelaconstruccindeherra-mientasvirtualesdeaprendizajeenColombia, se encuentra que estos procesos no desarrollan un trabajo previo, sistemtico y reflexivo alrede-dor de las nuevas condiciones que se presentan o se deben presentar para una adecuada intro-duccindenuevastecnologasenelambiente educativo. Algunos elementos que caracterizan estosprocesossepuedenresumirenlossi-guientes puntos: Sepiensaqueelaccesoalainformacin constituye,ens,construccindeconoci-miento.La docencia universitaria nunca ha estado de lamanodelosprocesospedaggicos,los cuales de la misma manera han sido desco-nocidosenlosprocesoseducativosmedia-dos por TIC. La prctica docente requiere un intercambio de sentidos, del dilogo y no de la simple trans-misin de informacin. La interaccin que se da entre maestros y alumnos construye una forma de relacin que est guiada de manera explcita a posibilitar, propiciar y promover la formacin.La investigacin cualitativa: una herramienta para la reflexin integral sobre la insercin de las TIC en la enseanza de la fsica14 enero - junio de 2008 U POLITCNICA No. 6 15 enero - junio de 2008 UNo hay uso y reflexin de las didcticas pro-piasyespecficasdelasreasdelconoci-miento,nidelasrealespotencialidadesde las TIC en el desarrollo de verdaderos proce-sos de formacin en la Educacin Superior. Nohayinterdisciplinariedadeneldesarrollo de los contenidos de estos procesos.Sepiensaqueponeradisposicinlainfor-macinenunaplataformaeninternetyaes un recurso pedaggico y didctico suficiente para remplazar la labor docenteFaltanestructurasmetodolgicasqueorien-tenlatransformacindelosnuevosroles quedebenasumirtantodocentescomo estudianteseneldesarrollodelprocesode enseanza-aprendizaje, en la comunicacin y en la misma presencialidad. No se analizan las condiciones reales de interac-cin tecnolgica del estudiante y del docente.Nosetienenconstruidosherramientasde evaluacin que den cuenta de la efectividad de los procesos.Esascomo,desdeelGIFBA-PCJIC,seha planteadoquesloapartirdeejerciciosserios de investigacin, que identifiquen, evalen, de-sarrollen, asocien de manera crtica e innoven en propuestas educativas para la consolidacin de verdaderosprocesosdeformacin,esposible aprovechar todos los recursos existentes y posi-bilidades que nos ofrecen las TIC. Slo mirando el problema de la incorporacin de las TIC y de la virtualidad en la educacin de forma integral, crticayreflexivaserposiblelaincorporacin novedosa de nuevos materiales diseados para losprocesosdeformacin,deformacinen nuestro caso particular, en el rea de la Fsica.Esaqudondelainvestigacincualitativa, comometodologacrticaeintegradora,orien-tada hacia la asociacin de objetos que integran procesos complejos, se propone como alterna-tivadeinvestigacineducativaeneldesarrollo deproyectosencaminadosalaincorporacin decursosvirtualesyeldesarrollodeaplicati-voswebparalaformacinuniversitaria.Nose puedepensarquesloconlaconstruccinde materialeseducativos,muchasvecesaislados delcontextosocialycultural,seresuelvenlos problemas que antes aquejaban al mismo siste-ma. La relacin entre los procesos psicolgicos superiores(elpensamiento,laatencinvolun-taria,lamemoria,lapercepcin,laconciencia) y la cultura, establecida por Vigotsky, es funda-mental tenerla en cuenta, con el fin de superar el errortradicionalmentecometido,queconsiste en desconocer la cultura local, regional y nacio-nalenloscontenidoscurriculares(Vigotoskyy Semionovitch, 1989).Particularmente el grupo GIFBA cree que tan-toeneldesarrollodecontenidos,comoespe-cialmenteenlosprocesosdeimplementacin de los mismos, stos deben realizarse por me-diodeprocesosdeinvestigacinquevaliden, orienten y den nuevos elementos de discusin y bsqueda. Encontramos en este campo de inda-gacin, de pregunta, la investigacin cualitativa comolaherramientaquenospermiteanalizar desdeotravisinlasprcticaseducativas,una visinquesealejadelosprocesoseducativos comoprcticasdeingenierahumana,visin quehasidolapreponderanteenelproyecto educativo de la modernidad (Pardo 2004).4. La incorporacinde las TIC en el procesode enseanza-aprendizaje de la Fsica en el PCJIC. ElGIFBA-PCJICvienetrabajandoarduamen-te en la construccin de estructuras virtuales de oportunidadesdereducirlabrechadigital,am-pliarla y generar desequilibrio y exclusin. EVALUACIN DEL PERFIL DOCENTE.LosdocentesdelPCJICsonensumayora personal dedicado a la labor docente en tiempo parcial bajo la figura de profesores de hora c-tedra ; adems, con una particularidad adicional que aparece en el promedio de edad por encima delos45aos.Estosdoselementosgeneran en la estructura de trabajo acadmico de la ins-titucin particularidades que se deben tener en cuenta como: Dificultad frente al cambio de pa-radigmaseducativos,disponibilidaddetiempo para generar e incorporar estrategias de trabajo orientado a la accin en el aula, entre otras. ESTRATEGIAS PEDAGGICAS ESPECFICAS.Lasparticularidadesdecadaprofesin,su-madas a las particularidades de cada rea del co-nocimiento y a las particularidades de la comu-nidad universitaria, deben generar herramientas quetrasciendanlotecnolgicoyseinvolucren con lo pedaggico. aprendizaje que fortalezcan los procesos de en-seanza aprendizaje de la Fsica en la institucin. Algunos de los elementos que se mencionaron deformageneralcomodificultadesdeincor-poracin de las TIC en educacin adquieren un perfilparticularquehacedestaunareflexin un poco ms especfica. A continuacin se men-cionarnalgunosdeloselementosparatener encuentacomopasoinicialparalareflexin desdelocualitativo,lacualpermitirdesarro-llarestrategiasdeasociacinentrelosobjetos mencionados, en la bsqueda de soluciones al problema de insercin efectiva de las TIC en el readelaFsicaenelPCJIC.Enestecasose incorporan inicialmente los aspectos dados por lastecnologas,loespecficoestudiantil,loes-pecfico docente y la didctica propia. EVALUACIN DEL COMPONENTE TCNICO Y TECNOLGICO.En el desarrollo de estrategias virtuales de edu-cacin existen muchas herramientas que pueden brindaroportunidadesdedesarrollodemateria-lesdiferentesalasimpleinformacincolgada delainternet.Aplicacionesinteractivas,simula-ciones, laboratorios virtuales, videos, entre otros, que deben orientarse hacia ganar la atencin del estudiante y dinamizar el papel del maestro. EVALUACIN DEL PERFIL SOCIO- ECONMICO DE LOS ESTUDIANTES.Uno de los elementos que han dado por sen-tado los desarrollos que en las universidades se hanadelantadoenlosprocesosdeenseanza endiferentesreasyniveles,eslaexcelente relacin de los jvenes con las herramientas de cmputo. El PCJIC es una institucin donde se tienenestudiantesquepertenecenalaclase media de la ciudad de Medelln, pero donde tam-bin una gran parte de su poblacin se encuen-traubicadaenlosestratosmsbajosyenlas regiones. Sin lugar a dudas esto crea una brecha tal que, si no se ataca, podra, en vez de generar La investigacin cualitativa: una herramienta para la reflexin integral sobre la insercin de las TIC en la enseanza de la fsica16 enero - junio de 2008 U POLITCNICA No. 6 17 enero - junio de 2008 UConclusinEl mundo globalizado nos muestra a diario para-digmas en todos los niveles que aparentemente debemos seguir para tener la posibilidad interac-tuardemaneraactivaennuestrassociedades. Los pases del tercer mundo, como Colombia, en esencia consumidores de tecnologa, a menudo sevenbombardeadospornuevastendencias queseincorporananuestrossistemassinuna reflexin crtica de las verdaderas posibilidades e impactos de stas en nuestras circunstancias. En el mbito educativo, en los ltimos aos se hapresentadounfuerteintersporlaincorpo-racindelasTICenlaeducacinentodoslos niveles. Sin embargo, se nota que an no existe una reflexin que permita dimensionar de forma completa hasta donde estas herramientas pue-den colaborar en la construccin de un sistema educativomseficiente,justoeincluyente.A partir de esta reflexin, y a partir de los elemen-tos dados por la investigacin cualitativa, fue po-sible identificar a travs de preguntas claves los elementosparatenerencuentaenelproceso de incorporacin de herramientas mediadas por TIC en la enseanza de la Fsica en el PCJIC. BibliografaBallesta Javier y Guardiola Plcido F. El profesorado ante lasnuevastecnologasylosmediosdecomunicacin. EnRevistaEnsaanza,N19,2001;http://e-espacio.uned.es/fez/wew.php?pid=biblaned:20456.Consultado el 2 de octubre de 2007MartnezM.Miguel,Lainvestigacincualitativa.EnRe-vista IPSI, Facultad de Psicologa, UNMSN, Vol. 9, - N 1, 2006, 123 146.Montoto,C.,yMontes,M.Aspectosagarantizarenla confeccin de cursos virtuales. Primer Congreso Virtual Latinoamericano de Educacin a Distancia. 2004. [http://www.ateneonline.net/datos/35_01_Fernandez_Monto-to_Carmen.pdf]NacionesUnidas,CEPAL,LosCaminoshaciaunaso-ciedad de la informacin en Amrica Latina y el Caribe. Conferencia ministerial regional preparatoria de Amrica Latina y el Caribe para la Cumbre Mundial sobre la Socie-daddelaInformacin,RepblicaDominicana,29al31 de enero de 2003, p. 46.Pardo, J., La regla del juego, Sobre la dificultad de apren-der filosofa. Galaxia Gutemberg, Barcelona, 2004.Raisa U., Dialogar con las TIC: una experiencia de forma-cin. En: Razn y Palabra. Febrero Marzo, 2006. http://www.razonypalabra.org.mx/anteriores/n49/mesa13.htmlRestrepoJ.Mariluz,yCampoV.,Rafael.Ladocencia como prctica, el concepto, un estilo, un modelo. Bogo-t, Universidad Javeriana, 2002.Vigotsky, C., y Semionovitch L. El desarrollo de los proce-sos psicolgicos superiores. Barcelona, Crtica, 1989.www.colciencias.gov.co; consultado el 22 de octubre de 2007.Wolton,Dominique.Internetydespus?.Gedisa,Bar-celona, 2000. Los proyectos, la toma de decisiones,el riesgo y la incertidumbreVicente Garca Quinteroenero - junio de 2008, pp.17 - 24 POLITCNICA No. 6 Los proyectos, la toma de decisiones, el riesgo y la incertidumbre18 ISSN 1900-2351 U Politcnico Jaime Isaza Cadavidenero - junio de 2008 Alo 4 Nmero 6 19 enero - junio de 2008 UAbstractBesideshighlightingprojectsasappropriateelements of well-known acceptance to establish and facilitate the processofrationaldecisionmaking.Itrecommendsa prudent perception of the planned estimations and pro-jections within its context in order to avoid an excessive trustinthecertaintyoftheresultsaimedat.Withthe concept that there will always be in the presence of risk and uncertainty to the decisions tied to future behavior, the search for valid techniques that support and deter-mine better values probability of the possible expected outcomes is recommended.Key WordsProject,Risk,Uncertainty,Probability,Estimationand Formulation.AutorVICENTE GARCA QUINTEROEconomistaAgrcola.EspecialistaenFinanzas,Pre-paracinyEvaluacindeProyectosUniversidaddeAn-tioquia.ProfesorAsociado,PolitcnicoColombianoJai-meIsazaCadavid.Correoelectrnico:vigarquin@une.net.coRecibido: 29 de octubre de 2007Aprobado: 24 de enero de 2008ResumenAdemsdedestacarlosproyectoscomoapropiados elementos de reconocida aceptacin general para fun-damentaryfacilitarelprocesodetomadedecisiones racionales, se recomienda una prudente percepcin de las estimaciones y proyecciones planteadas en su con-tenido,detalmaneraqueseeviteunaexcesivacon-fianza en la certeza de los resultados que se persiguen. Ante la evidencia de que siempre el riesgo y la incerti-dumbre subyacern a las decisiones sujetas a compor-tamientosfuturos,sesugierelaconsultadetcnicas vlidas que soporten y determinen mayores calores de probabilidad a los resultados posibles esperados.Palabras claveProyecto,riesgo,incertidumbre,probabilidad,estima-cin, formulacin.1. Los proyectosNo podemos corregir el pasado, pero s podemos cambiar el futuro. Win ZyovarinCuando se habla de proyectos, se hace referen-ciaalfuturo.Laurgenciadelosproyectosse originaenlanecesidaddeplanearcuandose vive con la mira puesta hacia adelante. Formular un proyecto consiste en expresar las acciones propuestas en un lengua-je inequvoco y de manera coherente; es decir, en trminos clarosyprecisosquenoadmitandistintasinterpretaciones y teniendo en cuenta la interrelacin entre las partes que lo componen. La formulacin permite el diseo de situaciones que no se dan en el presente, que responden a necesidades osolicitudesdiversasdelacotidianidad;losproyectosson entonces una forma de activar la realidad. Con las acciones propuestas, los proyectos se adelantan al futuro, simulan con diferentes grados de precisin todos los aspectos y actividades que podran darse si se llevaran a cabo. Su preparacin se inicia con la idea con la que se gestan y ter-mina al decidir sobre su realizacin, abandono o aplazamiento. Este recorrido est mediado por estudios de distinto carcter que deben realizarse (de perfil, prefactibilidad o factibilidad) y cuya diferencia radica en la profundidad y grado de desagrega-Los proyectos, la toma de decisiones,el riesgo y la incertidumbreVicente Garca Quinteroenero - junio de 2008, pp.17 - 24 POLITCNICA No. 6 Los proyectos, la toma de decisiones, el riesgo y la incertidumbre20 enero - junio de 2008 U POLITCNICA No. 6 21 enero - junio de 2008 Ucin de la informacin contenida. El nivel de deta-lle exigido en la informacin depende de ciertas consideraciones particulares propias del proyec-to especfico como por ejemplo, el monto de la inversinporcomprometeroaspectoscomple-jos que impliquen mltiples soluciones. En su preparacin, los proyectos anticipan el futuro,proveensolucionesaproblemasnore-sueltos o brindan satisfaccin a necesidades del ser humano, bien sea de la vida concreta o de la fantasa o autorizan el aprovechamiento de una oportunidad.2. Los proyectosy el proceso de tomade decisionesUsualmentesehacereferenciaalenfoquede proyectoscomolasistematizacindeprocedi-mientos cuyo propsito es orientar las inversio-nes, bien sea privadas o pblicas, hacia el mejor aprovechamiento de los escasos y costosos re-cursos disponibles. Se colige, entonces, que la toma de decisiones debe estar necesariamente precedidadelapresentacindeunainforma-cinarticuladademanerametdicasobrelo que contienen los proyectos. All se contemplan los parmetros sobre cmo hacer, con qu, con quienes, dnde, cundo, y cunto ha de costar unadeterminadaobraoactividad.Losproyec-tos, en su preparacin, y a travs de reiteradas evaluaciones,fundamentanlasdecisionesde aceptacin, rechazo o aplazamiento de una de-terminada alternativa de accin futura. Ademsdelaidentificacin,elanlisisyla escogenciadeposibilidadesdesolucinaun problema,desatisfaccinaunanecesidadhu-mana o de aprovechamiento de una oportunidad que ofrezca el mercado, los proyectos advierten Elfuturonoesnecesariamenteunaprolon-gacindelpasado.Elpuntodedondesepar-te tampoco determina el rumbo por seguir y el azar se debe aceptar en pie de igualdad con la causalidadyloscomportamientosnolineales. El futuro no est escrito en parte alguna; no se puede descartar ninguna posibilidad por efectos deparadigmasdelpasado.Ineluctablemente, en las proyecciones, la incertidumbre y el riesgo son la inseparable compaa. Quedaexpuestalaincapacidaddepredecir elfuturoconcertezayelprocesodetomade decisiones poco fiable, impreciso y complejo en presencia del riesgo y la incertidumbre.El riesgo en una situacin presente o futura implica el conocimiento de todos los posibles re-sultados as como de la probabilidad de ocurren-cia asociada a cada uno de ellos; es decir, los re-sultados pueden apreciarse previamente dentro de lmites aceptables de seguridad. Ilustran este concepto los resultados derivados del evento de echar los dados o lanzar al aire una moneda. En latomadedecisionesunasituacinderiesgo estrictamenteconsideradoraravezpodrexis-tir, dado que las probabilidades reales asociadas a las variables involucradas no se conocen. No obstante, cuando se tiene informacin histrica confiableysignificativaesposibleasignarpro-babilidades objetivas respecto a ocurrencia bajo diferentes estados de la naturaleza.La incertidumbre, en cambio, existe cuando sedesconocenlosposiblesresultadosolas probabilidadesdeocurrenciadestos,oam-bos; tal es el caso de decisiones en proyectos relacionados con el lanzamiento al mercado de unproductonuevo,endondesloesposible asignarprobabilidadessubjetivasrespectoal comportamiento de las variables del mercado. Seafirmaentoncesqueanteladificultadde precisarlasprobabilidades,yanconociendo los lista de posibles resultados, las decisiones se toman en situaciones de incertidumbre. En realidad,loquefrecuentementesepresenta eslaasignacindeprobabilidadessubjetivas, basadasenelconocimientodelimitadainfor-macin disponible y la experiencia en eventos pasados o decisiones anteriores de carcter si-milar. De esta forma, la probabilidad representa la creencia en la posibilidad de que se presente un evento especfico, determinada mediante el anlisisdelaevidenciadisponiblerelacionada con su ocurrencia. En consecuencia, como las Los proyectos, la toma de decisiones, el riesgo y la incertidumbreacerca de los impactos que pueden generar su ejecucin y operacin. Por su carcter, admiten modificacionesyajustesalosplanteamientos iniciales para determinar el camino ms adecua-do y contienen las pautas para el seguimiento y control en su implementacin y funcionamiento. Surigormetodolgicodeterminalafactibilidad yconvenienciadelasdistintasalternativasen consideracin a su riesgo.La investigacin que desarrollan los pro-yectos acopia informacin para mejorar el proceso de toma de decisionesPor la extendida cultura de los proyectos, s-tos se han convertido en la forma ms apropiada y exigida para la presentacin y demostracin de las bondades de una opcin ante inversionistas, intermediarios financieros, entidades de fomen-to, entre otras, con el propsito de proporcionar el mejor sustento a las aspiraciones de unos y a las decisiones de los otros. 3. El riesgoy la incertidumbreEs necesario afirmar que las acciones previstas en los proyectos, tanto como el escenario futu-ro en el cual se desarrollarn, estn atadas a lo imprevisto.Laestimacindelfuturoconsidera-daenelloslarealizanalgunosobservandocon atencin y cautela el pasado y el presente. Son los causalistas quienes ignoran que del mundo real ciertos aspectos son aleatorios, otros cati-cos y otros ms, accidentales, como lo susten-tan algunas corrientes.No es sabio rechazar lo improbable.Lo que hoy es impensable, maana es la regla convencional El futuro no es necesariamente una prolon-gacin del pasado. El punto de donde se parte tampocodeterminaelrumboporseguiryel azar se debe aceptar en pie de igualdad con la causalidad y los comportamientos no lineales.Comnmentelaprcticaconfirmaquelas prediccionesestablecidasenlaformulaciny contenidas en el flujo de fondos ex ante, ningn proyectolascumpleacabalidad:Losproyec-tos terminados tienen solo un 42% del enfoque originalpropuesto.El52.7%delosproyectos costarn189%omsdelestimadooriginal The Standish Group Report Chaos, 1.995.Lamejordecisintomadaenunmomento dado genera impactos positivos o negativos que se alejan de los propsitos iniciales del proyec-todebidoacomportamientosimprevistosen las variables involucradas, sucedidos durante el tiempo transcurrido entre el momento en que se decidellevarloacaboylaobtencindelosre-sultados; esto se presenta a pesar de las modifi-caciones y ajustes que en la etapa de ejecucin, el seguimiento y el control de las actividades se ordenen,cuandoindicanunalejamientodelo presupuestado. 22 enero - junio de 2008 U POLITCNICA No. 6 23 enero - junio de 2008 Uprobabilidadessubjetivasvarandeunindivi-duo a otro, se presentan decisiones diferentes ante una misma situacin o circunstancia.De todos modos hay quienes hacen referen-cia slo al riesgo porque consideran relevantes y vlidas las probabilidades subjetivas. Conbaseenloexpuesto,tenemosque elriesgoylaincertidumbrehacenpartecon-sustancialdelanlisisdelosproyectosensu componentefinancieroyporellosehaceim-perativo conocer las herramientas y los instru-mentos que se proponen para facilitar la toma de decisiones, advirtiendo que son difciles de cuantificarobjetivamentedebidoaque,como ya se anot, en proyectos nuevos no se cuenta con informacin a priori que la sustente, y, por otro lado, no se puede aducir que la experien-cia en proyectos realizados sean fiel reflejo de lo que ocurrir en el futuro en otros, ya que las variables involucradas pueden comportarse de manera diferente a travs del tiempo, afectan-do de uno u otro modo el proyecto actual, sin guardarnecesariamenterelacinosemejanza alguna con comportamientos anteriores. Para tratar el riesgo y la incertidumbre en la evaluacindeproyectos,sehandesarrollado tcnicas o mtodos con alto contenido matem-tico y probabilstico y otras ms simples. A guisa de ilustracin se mencionan los siguientes: Unprimermtodo,eldelvaloresperado, expresaelvalorpromediodelindicadorde rentabilidad utilizado para evaluar el proyecto. Para determinarlo se requiere conocer, en pri-mera instancia, la distribucin de probabilidad delindicadorderentabilidadcalculadopara cadaunodelosflujosdecajadelproyecto. Losdistintosflujosdecajaseestablecenso-bre la base de elementos inciertos o variables concomportamientosdenaturalezaaleatoria del proyecto como las variables, del mercado, lasdeordentcnico,laseconmicas,lasso-ciales, etc. (que bien pueden ser independien-tes o correlacionadas) e incluidas en trminos monetarios. Elpronsticodelcomportamientofuturode los estados de la naturaleza y del entorno puede hacerseenformaoptimista,denominadalame-jorestimacin;enformarealista,denominadala estimacinmsprobable;oenformapesimista, denominada la peor estimacin. stas se pueden presentar en casos como cuando la economa est en prosperidad, normal y en recesin (crisis). En la distribucin de probabilidad, a cada re-sultado posible se le asigna una probabilidad de tal manera que la suma de todas igual sea a 1. Luego de multiplicar el posible resultado por la probabilidad de que ste se presente, y suman-do los resultados obtenidos en la operacin, se hallalaexpectativaprobabilsticaovalorespe-radodelcriterioderentabilidadodemnimo costoutilizadocomoelvalorpresenteneto,la Tasa Interna de Retorno, o el Costo Anual Unifor-me Equivalente utilizado. Este clculo ayudar a determinar el rumbo por seguir, segn el grado de dispersin de los mismos en las alternativas posibles consideradas. La desviacin estndar es la medida ms ade-cuada para esta clase de dispersiones y obtener as el riesgo de que el proyecto no sea rentable. Cuandolosresultadosposiblesestnmuydis-persos se ve claramente que hay inseguridad en el resultado final de un proyecto; mientras ms concentradosestnlosresultadoshabrms confianzaenelresultadofinalymientrasms dispersos estn los resultados ms desconfian-za habr en el resultado final. Otro mtodo sugerido es el de la tasa incre-mentada por el riesgo o tasa ajustada al riesgo. ste considera, al evaluar el proyecto, la tasa li-bre de riesgo ms la tasa propia del riesgo para descontar el flujo de caja, a fin de tener un mar-gen de seguridad que compense posibles com-portamientos distintos de este ltimo. En este casocomocriteriodedecisin,ydeacuerdo conelnivelderiesgoalqueseexpone,elin-versionista ser ms exigente en proyectos de elevadoriesgoy,portanto,incorporarunin-cremento en la tasa de descuento proporcional al riesgo percibido; es decir, exigir una tasa de rendimiento mnima ms elevada a un proyecto conaltogradodevolatilidadovariabilidaden losresultadosoconflujosdecajacorrespon-dientesaproyectosconhorizonteslejanos,lo que hace evidentemente ms difcil que un pro-yecto de esta naturaleza sea aprobado.Un ltimo mtodo utilizado para medir la in-certidumbre es el mtodo de la probabilidad de prdidaenlaaceptacin.Consisteenhallarla probabilidad de que el valor presente neto espe-rado resulte menor que cero y, por lo tanto, no se tenga la rentabilidad mnima esperada. Para el efecto es necesario calcular la desvia-cinestndardetodoelproyectoynormalizar los resultados para poder aplicar la curva normal y as determinar el rea que corresponde a una abcisa menor de cero, para poder calcular as el riesgo del proyecto. La desviacin estndar del proyectoenestemtododependedelasdes-viaciones de los flujos de caja de cada perodo y puede calcularse as:Los proyectos, la toma de decisiones, el riesgo y la incertidumbre 221 1nkp kk i , endondep =Desviacinestndar detodo el proyectok =Desviacinestndar del flujodecaja del perodokn=Nmero deper odosi =Tasadeinters (tasadedescuentodel proyecto)Tambin se ha considerado como una tcni-ca vlida para los casos con incertidumbre o de relaciones complejas entre variables, la simula-cin. Esta desarrolla un modelo lgico-matem-tico para manipular experimentalmente un siste-ma del mundo real, que permite inferir sobre su comportamiento a travs de largos perodos de tiempo. En gestin de proyectos no es tan em-pleada como las anteriormente aludidas.Eludir en la prctica, por cualquier motivo, las herramientasenunciadasuotrasderigorma-temtico y tratar de determinar el riesgo o la in-certidumbre de modo intuitivo, no es recomen-dable ni serio. La investigacin que desarrolla la formulacindeproyectostienecomofinalidad reducir los riesgos y la incertidumbre en las de-cisiones.Loshallazgoslogradosenlainforma-cinreunidaminimizannuestraignoranciaen algunos aspectos y advierten probabilidades de ocurrenciaenotrosperonogarantizanningn resultado.La decisin de implementar un proyecto implica, necesariamente, la asuncin de riesgosSin lugar a dudas, la preparacin y evaluacin de proyectos no constituye ciencia exacta algu-na. Sin embargo, a pesar de que el riesgo cero no exista, y de que la informacin perfecta sea imposible deobtener, se justifica la preparacin de los proyectos como base de la toma de de-cisiones.Estprobadoestadsticamenteque siempreesmejorladecisinquesetomacon mayor informacin, siempre y cuando sta sea veraz y oportuna.24 enero - junio de 2008 U POLITCNICA No. 6 25 enero - junio de 2008 ULa yuca como alternativa para la produccin dealcohol carburanteBibliografaArboleda, Germn. Proyectos, Formulacin, Evaluacin y Control. Cali, AC Editores, 2001.Bunge,Mario.Azar,causalidad,caosyaccidente.En: Dominical,Medelln,ElColombiano,25deAgostode 1996, p. 11.Calvo, Flix. Estadstica Aplicada con el planteamiento y solucin de 450 Deusto, 1978. Problemas,2da edicin, Bilbao.CosBu,Ral.Anlisisyevaluacindeproyectosdein-versin. Mxico, 2da edicin Limusa, 1986.Garcia Mendoza, Alberto. Evaluacin de proyectos de in-versin. Mxico, Mc Graw-Hill, 1998.Kay D., Ronald, Edwards William M., y Duffy Patricia Ann. 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Cassava crop is an alternative for thealcoholproductioninthecountry,duetothelittle requirementsofsoilqualityandgoodagriculturalpro-ductivities.Theintegralcropallowstheproductionof the alcohol from the tuber starch, and the crop residue (stalkandleaves).Ifwetakea30ton/hayearproduc-tivityandanratioofcropstoresidueof0.163asa reference, 6500 liters of ethanol can be obtained from tuber and 500 liters from aerial residue, increasing the productivity in 7,6%. Key WordsBiofuel, Starch, Colombia, Lignocellulosic Residue, Cas-sava.AutorHDER IVN CASTAO PELEZIngenieroQumicoUniversidadNacionaldeColom-bia, sede Medelln. Especialista en Alta Gerencia con n-fasisenCalidad,UniversidaddeAntioquia.Especialista en Gerencia de Mercadeo, Institucin Universitaria ESU-MER. M.Sc en Biotecnologa. Universidad de Antioquia. Docente,PolitcnicoColombianoJaimeIsazaCadavid. Facultad de Administracin. hicastano@elpoli.edu.coRecibido: 24 de septiembre de 2007Aprobado: 24 de enero de 2008ResumenColombiapresentaundficitde10millonesdelitros/mesdealcoholcarburanteparasuplirlademandade la ley 693 de 2001. En la actualidad la oferta de alcohol carburantesesoportanicamenteenelcultivodela caa de azcar. El cultivo de la yuca es una alternativa para la produccin de alcohol en el pas, ya que es un cultivopocoexigenteencalidaddelsueloyconbue-nasproductividadesagrcolas.Laexplotacinintegral del cultivo permite la produccin del alcohol a partir del almidn del tubrculo, ydel residuo del cultivo (tallos yhojas).Teniendocomoreferenteuncultivodeyuca con una productividad de 30 ton/ha ao y con un ndice decosecha/residuode0.162sepuedenobtener6500 litros de etanol del tubrculo y 500 litros a partir del resi-duo areo, incrementando la productividad en un 7,6% en el modelo de aprovechamiento del residuo.Palabras claveAlcoholcarburante,almidn,colombia,residuoligno-celulsico, yuca. La yuca como alternativa para la produccin dealcohol carburanteenero -junio de 2008, pp. 25 - 38 POLITCNICA No. 6 La yuca como alternativa parala produccin dealcohol carburanteHader Ivn Castao Pelez IntroduccinCon el objetivo de prevenir cambios irreversiblesyreducirelimpacto de los gases invernadero sobre el climadelplaneta,muchospaseshandecidido definir estrategias de produccin de energa utili-zando fuentes renovables. La primera estrategia ha sido la sustitucin de combustibles derivados del petrleo por biocombustibles, que producen una reduccin en las emisiones de CO por emi-sionesdefuentesmviles(Ljunggren,2004). Uno de los candidatos que puede ser sustituto de los combustibles fsiles es el alcohol etlico. Enlaactualidadeletanolesproducidoagran escalaa partir del maz (Estados Unidos) y de la caa de azcar (Brasil, India y Colombia); nues-tro pas tiene alta potencialidad en la produccin deazcarapartirdecaa,perosuproduccin se ha concentrado en modelos agroindustriales y est concentrada en manos de pocas empre-sas pertenecientes a grupos econmicos de re-conocida trayectoria. Con la puesta en vigencia delaley693de2001,porlaquesedebeco-mercializarlagasolinaconun10%dealcohol carburante, se crea una demanda representativa 28 enero - junio de 2008 U POLITCNICA No. 6 29 enero - junio de 2008 U La yuca (Manihot esculenta crantz), junto con el maz, la caa de azcar y el arroz, constituye una de las fuentes de energa ms importantes en las regiones tropicales del mundo.nacional en la produccin de etanol. La produc-cin nacional diaria es de un milln de litros de etanolcarburante,quesatisfacelosmercados del Valle del Cauca, eje Cafetero y altiplano cun-diboyacense, lo que arroja un dficit mensual de 10 millones de litros para abastecer el mercado de Antioquia, los Santanderes y la Costa Atlnti-ca (Corpodib, 2006).Enlaactualidad,lacrisisgeopolticadeEs-tados Unidos con pases petroleros, como Irn, IrakyVenezuela,ylasnoticiasdedisminucin enlasreservasmundiales,haninfluidoenlos preciosdelpetrleo,quehanexperimentado valoresrcorddeUS$105porbarril,loque pone en riesgo la estabilidadde muchas econo-mas no autoabastecidas energticamente (Por-tafolio,2007).Adems,elconsumodeenerga sehaidoincrementandogradualmenteconel aumento de la poblacin mundial, y las fuentes deenergaconvencionalesnodanrespuestaa estas demandas. Una salida tecnolgica a dicha problemtica es el uso de biocombustibles; sin embargo, la competitividad en materia de precio de stos frente a la gasolina sigue siendo objeto de discusin. Uno de los principales elementos de restriccin de los biocombustibles es el cos-to de la materia prima y su pretratamiento, por lo queserequierensustratosdebajopreciopara alcanzar los niveles de precio competitivos (Mo-jovic y otros, 2006). En Colombia, a diferencia de la caa de azcar, la yuca tiene alta potencialidad como materia prima para la produccin de eta-nol. La yuca se caracteriza por ser un tubrculo conaltocontenidodealmidnenbaseseca, que la hacen potencialmente til como materia prima para la produccin de etanol, adems de im-pactar positivamente las reas de influencia don-dees cultivada (Consorcio latinoamericano y del Caribe de apoyo a la investigacin y desarrollo de la yuca, 2006). Existen variedades de yuca con po-tencialidad de producir 25-30 ton/ha ao; de cada tonelada de yuca pueden extraerse entre 180 y 200 litros de etanol, una ventaja frente a la caa, de la cual slo se obtienen de 70 a 80 litros por hectrea en el mundo (Cerat, 2007). Los resultados anterio-ressedebencontrastarconlosaltosvaloresde productividad del cultivo de la caa en Colombia (120 ton/ha ao). La yuca constituye una excelente fuente para la produccin de alcohol, gracias a su rendimiento,disponibilidaddeterritoriostropica-lesyrentabilidad(ConsorcioLatinoamericanoy del Caribe de apoyo a la investigacin y desarrollo de la yuca, 2007). A la fecha no existe en Colombia antecedentesdelusodelosresiduosdelcultivo de la yuca, como materia prima para la produccin de etanol, hecho, que de materializarse tcnica y econmicamente,permitirincrementarlapro-ductividaddelaagroindustriadeproduccinde etanol a partir del cultivo de la yuca. Es necesario realizar un acercamiento terico de la produccin de alcohol a partir de los residuos del cultivo, que permita evaluar el incremento en los rendimientos y productividades del proceso, que den soporte al desarrollodeproyectosdeinvestigacinqueva-lidenloshallazgostericosyquehaciaelfuturo permitan el desarrollo de unpaquete tecnolgico deproduccindealcoholapartirdelaprovecha-miento integral del cultivo de la yuca (tubrculo y residuos del cultivo).El cultivo de layucaLayuca(ManihotesculentaCrantz),junto con el maz, la caa de azcar y el arroz, consti-La yuca como alternativa para la produccin dealcohol carburantetuyeunadelasfuentesdeenergamsimpor-tantes en las regiones tropicales del mundo. Es elcuarto producto bsico ms importante des-pus de arroz, trigo y maz, y es el componente principaldeladietademsde1000millones de personas, principalmente en Asia, en pases comoTailandia,MalasiayVietnam,yenfrica en pases como Nigeria, Camern,y el Congo, entreotros(Zhuetal,2005).Layucaesorigi-nariadeAmricadelSuryfuedomesticada hace unos 5000 aos; desde entonces ha sido cultivadaenformaextensivaenlasregiones tropicalesysubtropicalesdelmundo(Ariaset al,1997).Comocultivo,laproduccindeyuca tieneventajas,comosugranrendimientopor hectrea, su tolerancia a la sequa y a los sue-losdegradados,yunagranflexibilidadparala siembra y la cosecha. Como fuente de almidn, layucaesmuycompetitiva;larazcontiene ms almidn por peso seco que casi cualquier otro cultivo alimentario, y su almidn es fcil de obtenercontecnologassencillas(Wagneret al, 1993). La yuca presenta en su composicin una variada distribucin de estos compuestos. (Vasetabla1).Enlaproduccindealcohol carburante son importantes los contenidos de minerales y vitaminas, as como los contenidos de protenas.Componente mayores Raz (%) Follaje (%)Materia seca 35,00 28,00Protena cruda 1,10 6,80Lpidos 0,47 1,80Fibra cruda 1,10 5,80Ceniza 0,70 1,70Calcio 0,10 0,43Fsforo 0,15 0,08Potasio 0,25 0,35Magnesio 0,03 0,12Hierro 0,17 2,46Cobre 0,02 0,03Zinc 0,14 0,71Magnesio 0,03 0,72Sodio 0,76 0,51Nutrimentos menoresVitamina A 0.01950 0,020Tiamina (B-1) 0,00005 0,00013Riboflavina (B-2) 0,00003 0,00026Niacina 0,00006 0,00160cido ascrbico 0,03000 0,290Tabla 1. Composicinqumica de la raz y el follaje de la yuca (Porcentaje en peso) (Arias y otros, 1997)30 enero - junio de 2008 U POLITCNICA No. 6 31 enero - junio de 2008 UEn el mbito internacional, el continente africa-no lidera la produccin de yuca, que soporta las ne-cesidades calricas de la poblacin. Nigeria es el principal productor mundial de yuca, con una pro-duccin de 38,1 millones de toneladas; le siguen ensuordenBrasil,IndonesiayTailandia.Enlos ltimos aos China ha venido emergiendo como un gran productor de yuca, fruto de los programas gubernamentales de produccin de alcohol carbu-rante a partir de ste insumo. (Vase tabla 2).Tabla 2. Produccin Mundial de yuca. (Balczar y Mancilla, 2007)Total mundial 2003 2004 2005192,3 203,1 203,0Nigeria 32,9 38,1 38,1Brasil 21,9 23,9 26,6Indonesia 18,5 19,4 19,4Tailandia 19,7 21,4 16,9Repblica Democrtica del Congo 14,9 14,9 14,9Ghana 10,2 9,7 9,7Angola 6,8 6,6 8,6Tanzania 6,8 6,8 7,0India 7,0 6,7 6,7Mozambique 6,1 6,4 6,1Vietnam5,3 5,5 5,7Uganda 5,2 5,5 5,5Paraguay 4,6 5,5 4,9China 4,0 4,2 4,2Benn 3,0 2,9 3,1Colombia 1,8 1,9 2,1Millones de toneladasLayuca en Colombia Colombiaeseltercerproductordeyuca enAmrica,despusdeBrasilyParaguay,y su produccin se ha dirigido prcticamente al consumo local. En las ltimas dos dcadas, el gobiernocolombiano,enasocioconorganis-mosinternacionales,haestimuladoelmejo-ramientodelosprocesosdetransformacin deyucafrescaatravsdeproyectosagroin-dustriales en diferentes reas del pas, con el objetivo de mejorar los indicadores decalidad de vida de los agricultores (Amutha y Gunare-karan, 2001). 155.000160.000165.000170.000175.000180.000185.000190.000195.000200.000Hectreas1993 1995 1997 1999 2001 2003AoSuperficiecultivadadeyucaFigura 1. Superficie cultivada de yuca en Colombia, periodo 1993-2004 (Mielenz, 2001)La superficie cultivada de yuca en Colombia hapresentadofluctuacionesimportantesenel periodo de anlisis, pasando de un promedio de 195000 ha en el periodo 1993-1996 a 175000 ha en el periodo 2000-2004, lo que representa una reduccin de 20000 ha en el rea de siembra. Su efecto en la produccin se evala analizando los niveles de productividad en estos periodos.Figura 2. Produccin de yuca en Colombia, periodo 1993-2004 (Mielenz, 2001)Produccin0500.0001.000.0001.500.0002.000.0002.500.000199319941995199619971998199920002001200220032004AoToneladasProduccinLineal (Produccin)Se observa, por medio de la lnea de tenden-cia, cmo la produccin nacional de yuca se ha mantenido en valores promedio de 1,8 millones detoneladasypresentandisminucionesatal comportamientoenlosaosde1997y1998. La reduccin en el rea de siembra y el sosteni-miento en la produccin nacional en los ltimos aos se explica por el incremento, aunque leve, La yuca como alternativa para la produccin dealcohol carburante32 enero - junio de 2008 U POLITCNICA No. 6 33 enero - junio de 2008 Uen los niveles de productividad. La productividad mediadelcultivoenColombiaseencuentraal-rededorde11ton/haao,valorrelativamente bajo frente a las productividades alcanzadas por pases como Tailandia y Brasil (Mielenz, 13; Mon-tesinos y Navarro, 2000). (Vanse figuras 2 y 3).Figura 2. Produccin de yuca en Colombia, periodo 1993-2004 (Mielenz, 2001)02.0004.0006.0008.00010.00012.000Ton/haao1.993 1.9941.9951.996 1.9971.9981.999 2.0002.0012.002 2.0032.004AoRendimientoLaregindelUrabantioqueoposeegran potencialparaeldesarrolloagroindustrialcon cultivos propios de la regin, tales como plta-no, banano y yuca. Es necesario definir modelos de generacin devaloren lascadenasproduc-tivasdedichosproductos,conelpropsitode generar valor agregado, adems de crear fuen-tesdeempleoadicionalesalasconvenciona-lesreferidasalasplantacionesextensivas.Los rendimientosenlaproduccindeyucaenla zona alcanzan en promedio 21 ton/ha (Surek et al,1998),peroconvariedadescomercialesde consumo se han logrado 25 ton/ha. Variedades como Vernica y Gines, transferidas a los agri-cultores,hanalcanzadoproductividadeshasta de30ton/ha(Alkasrawietal,2003).Esimpor-tante resaltar el hecho de que la mayor producti-vidad agrcola y los altos contenidos de almidn hacen que las variedades de yucacitadas arriba ofrezcan ventajas como fuente de materia prima para la produccin de biocombustibles, compa-radas con otras fuentes de biomasa. La evalua-cin de clones de alto rendimiento en la regin deUrabhapermitidoalcanzarrendimientos de70ton/haenelcasodelavariedadHMC1 (evaluacioneshechasenelao1991).Apartir de 2001 se iniciaron las evaluaciones de 40 hbri-dos en 3 municipios de Urab. (Vase tabla 3).Tabla 3. Rendimientos de clones evaluados en Urab (Alkasrawi et al, 2003)Variedad Rendimiento por planta kg/planta Rendimiento,ton/ha % de materia secaSM1565-17 5,1 73,1 34,8SGB 765_4 6,6 60,6 37,1SM 805 _15 5.5 55,1 36,1HMC1 6,0 70,0 40,0Produccin de etanol a partir deyucaLos rendimientos tericos de produccin de etanolporhectreadecultivosefundamentan en los siguientes clculos:A. A partir del tubrculo (fuente amilcea)Etapa de hidrlisis del almidna glucosaEl proceso de hidrlisis de almidn a glucosa se desarrollapor medio de dos etapas enzim-ticas secuenciales; la primera de ellas se deno-minalicuefaccinytransformalamolculade almidnenmaltodextrinas;lasegundaetapa hidroliza las maltodextrinas en glucosa. La reac-cinhidrolticaglobalsepresentamediantela siguiente ecuacin estequiomtricaC6H10O5 + H2O C 6H12O6Almidn + Agua Glucosa 162g + 18g 180g 1000kg+ 111kg 1.111 kgPor efecto de la hidrlisis enzimtica se pre-senta un incremento de masa de glucosa fren-tealalmidn,enunfactorde1,11,graciasa la inclusin de una molcula de agua por cada enlace glucosdico hidrolizado.Transformacinde glucosa a etanolElprocesodetransformacindeglucosaa etanol es un proceso biolgico denimonado fer-mentacinalcohlica,enelque,porlamedia-cin del metabolismo energtico de microorga-nismos como levaduras y bacterias, la fuente de carbonoseoxidadaparcialmentehastaetanol. Laestequiometriadelareaccin,suponiendo un rendimiento del 100%, se presentaen la si-guinte ecuacin:C6H12O6 2C2H6O+2CO2100g 51,1g + 48,9 g De esta forma se obtiene un rendimiento te-rico de 0,511g etanol/g glucosa.Conbaseenestosclculosestequiomtri-cos y las productividades de los cultivos para la produccin de etanol (vase tabla 4), se pueden calcular los rendimientos de etanol por hectrea y por tonelada de biomasa. Se muestra el balan-ceglobaldetransformacinalmidnaetanol, a travs de un proceso de hidrlisis enzimtico conunaeficienciadel95%yunprocesofer-mentativo con una conversin de 0,46 g etanol/g glucosa (eficiencia de 90%)La yuca como alternativa para la produccin dealcohol carburante34 enero - junio de 2008 U POLITCNICA No. 6 35 enero - junio de 2008 UTabla 4. Fraccinde almidn,rendimiento de almidn/hectrea y productividad en toneladas/ hectrea ao, de fuentes amilceas (Amaral y Jaigobind, 2007)Biomasa Almidn/ materia prima(fraccin en peso)Almidn/rea(ton/ha)Productividad(ton/ha ao)Arroz 0,77 2,93 3,80Batata 0,12 2,68 22,30Yuca 0,35 9,00 30,0Maz 0.56 5,00 4,50ame 0,17 6,80 40,0No obstante no tener la yuca la mayor com-posicin de almidn (35%), presentael mayor rendimientodealmidnenton/ha(Ariasetal, 1997), gracias a su alto valor de productividad agrcola(30ton/ha);esteindicadorestsupe-rado por el ame, quepresenta una productivi-dad de 40 ton/ha. Clculo de la productividad de etanolen litros/hectreacultivadaen yucaAmaneradeejemplosepresentanloscl-culos de productividad de etanol para el cultivo de la yuca; clculos que se utilizan para las otras biomasas energticas con el objetivo de adelan-tar anlisis comparativos en su potencialidad de produccin de etanol (clculos no mostrados).Base de clculo para la yucaRendimiento del cultivo(ton/ha ao): 30Contenido de almidn (%): 35Conversinen la fermentacin alcohlica: 0,511 g etanol/g glucosaConversindealmidnenglucosa:1.11gglu-cosa/ galmidnDensidad del etanol: 0,78 ton/m3(30ton/haao).(0,35tonalmidn/ton yuca).(1,11tonglucosa/tonalmidn).(0,511ton etanol/tonglucosa).(m3etanol/0,78toneta-nol).(1000 litros/m3 )=7.634 l/ha ao(0,35tonalmidn/tonyuca).(1,11tonglu-cosa/tonalmidn).(0,511tonetanol/tongluco-sa).(1000litrosetanol/0,78tonetanol)=254 litros etanol/tonelada yuca frescaSi se suponen eficiencias del 95% en el pro-cesoenzimticoydel90%enlafermentacin alcohlica, los resultados anteriores se transfor-man en:6500 litros etanol/hectrea ao y217litros de etanol/ tonelada de yucaLos datos que arrojan los clculos de produc-tividaddeetanolenlitros/haaoparaloscul-tivosdeyuca,caaymazsepresentanenla tabla 5. La caa de azcar presenta la mayor pro-ductividad en la obtencin de etanol, en litros/ha ao,graciasasualtorendimientoagrcola(85 ton/ha),superandoalayucaen1000litros/ha ao.Comomateriaprimaparalaobtencinde etanol,loscultivosdeyucaycaatienenbon-dadesevidentes,yaqueduplicansusniveles deproductividadfrentealmaz(6500,7200vs. 3000 respectivamente). (Vase tabla 5)Tabla5. Anlisis comparativo de yuca, maz y caa en la produccin de etanol (Amaral y Jaigobind, 2007).Cultivo Yuca Maz CaaProductividad (ton/ha ao) 30,0 8,0 85,0Azcares fermentables totales (%) 35,0 62,0 14,5Productividad en azcares (ton/ha ao) 10,5 5,0 12,3Productividad de etanol (litros/ha ao) 6500 3000 7200B.Potencialidaddeproduccindealcohol carburante a partir deresiduos agrcolas de yucaEn Colombia, de la planta de la yuca se utiliza eltubrculo,perolaplantapresentapotenciali-dades en lostallos y follajes para ser utilizados como biomasas energticas y en la alimentacin animal, dadas su composicin qumica ylos fac-toresnutricionalesqueposee.Laproductividad de la biomasa area del cultivo de la yuca presen-ta un ndiceCRR (Relacin de cosecha a residuo, por sus siglas en ingls) de 0,162 (FAO, 1998), lo querepresentaquedeuncultivoconunrendi-miento de 30 ton/ha ao de tubrculo se obtienen 4,8 ton/ha ao de biomasa area. En Colombia es difcil disponer de informacin de la composicin de la parte area de la yuca, como celulosa, he-micelulosaylignina,carbohidratossusceptibles de biotransformarse en alcohol carburante. Si se supone que su composicin es similar a la de los tallos del maz (Vase tabla 6) sepueden calcular los valores de productividad de etanol a partir de los residuos agrcolas del cultivo.Tabla 6. Composicin de biomasas energticas (Sun, 2002)Material Celulosa Hemicelulosa Lignina Cenizas ExtractosAlgas verdes 20-40 20-50 - - -Algodn 80-95 5-20 - - -Pastos 25-45 25-50 10-30 - -rboles duros 45+/-2 30+-5 20+/-4 0.6+/-0.2 5+/-3Corteza de rboles duros 22-40 20-38 30-55 0.8+/-0.2 6+/-2Madera blanda 42+/-2 27+/-2 28+/-3 0.5+/-0.1 3+/-2Corteza de rbolesde madera blanda18-38 15-33 30-60 0.8+/-02 4+/-2Tallos demaz 39-49 26-31 3-5 12-16 1-3Paja detrigo 37-41 27-32 13-15 11-14 7+/-2Papel peridico 40-55 25-40 18-30 - -Pulpa qumica 60-80 20-30 2-10 - -La yuca como alternativa para la produccin dealcohol carburante36 enero - junio de 2008 U POLITCNICA No. 6 37 enero - junio de 2008 ULos procesos de hidrlisis de la celulosa y he-micelulosasedesarrollansegnlassiguientes ecuacionesestequiomtricas,quedescribenel procesodeconversindeloscelulooligosacri-dos en carbohidratos de cinco y seis carbonos, por medio de procesos hidrolticosenzimticos otratamientos en medio cidos o alcalinos.Hidrlisisdepentosanosapentosas:nC5H8O4 + nH2O----------- nC5H10O5nC6H10O5 +nH2O--------------- nC6H12O6Hidrlisisdehexosanosahexosas:Fermentacinde hexosas y pentosas a eta-nol. Base 0,51 g etanol/ g carbohidrato3C5H10O5 ------------------ 5 C2H5OH + 5CO21g 0,511g 0,489gC6H12O6------------------------ 2C2H5OH + 2CO21g 0,511g 0,489 gPorcada1000kg(baseseca)debiomasa areadeyucaseobtienen390kgdecelulosa y 290kg de hemicelulosa y si se suponen ren-dimientos de hidrlisis de la celulosa y hemice-lulosaaazcaresfermentablesdel76y90%, respectivamente, y una conversin de glucosa y xilosa a etanol del 75 y 50%,respectivamente, se obtienen258 litros de etanol, como se pre-sentaen los clculos siguientes:Conversin de celulosa a etanol Base de clculo: 1000 kg de biomasa secaCelulosa 390 kg390kgcelulosax(1.111kgdeglucosa/kgcelulosa)x0.76x(0,51kgEtanol/kgglucosa)x(0,75)=126kg etanol =161 litros de etanolHemicelulosa 290 Kg290kgHemicelulosax(1.136kgxilosa/kghemicelulosa)x(0.90)x(0,511kgetanol/kgxilosa)x(0.5)= 75,6 kg de etanol=97 litros de etanolTotaldelitrosdeetanol/tonbiomasaseca = 258 litrosRealizando la conversin a base hmeda (hu-medad de la biomasaarea de yuca: 60%), se obtiene:258litrosetanol/tonbiomasasecax(0.4tonbiomasa seca/ton biomasa hmeda) = 103,2 litros de etanol ton biomasa area hmeda de yuca. Conestacifrasepuedecalcularlacantidad total de etanol a partir de una hectrea de cultivo de yuca como se presenta a continuacin:103,2 litros de etanol /ton biomasa area hmeda x (4.8 ton biomasa area hmeda /ha) = 494 litros de etanol / haCantidad total (toda la planta) de etanol pro-ducidaporhectreadeyuca(basedeclculo: 30 ton/ha ao de tubrculo y 4.8 ton parte area /ha ao)Total:6500litrosetanol/haao+494litrosetanol/ha ao=6994 litros /ha aoSeincrementaen7.6%lacantidaddealco-hol que se puede obtener por ha ao si se utili-zala biomasa rea de la planta. Los resultados anteriores son conservadores frente a los rendi-mientos de los procesos de hidrlisis de la celu-losa y hemicelulosa a azcares reductores y su posterior transformacin a etanol. Es importante resaltar el hecho de que la parte del tallo que se une a la raz de la yucapresenta un contenido alto de almidn en base seca; variedades brasi-leras como las IAC 13 y Fibra tienen valores de almidn de 55 y 60 % respectivamente, adems deun38y27%defibracruda;componentes con valores interesantes para evaluar la produc-cin de alcohol a partirde estos residuos (Cerat, 2007).Alincrementarlaproduccindeetanol por hectrea, se mejoran los ndices energticos deestecultivocomomateriaprimaalternativa para la produccin de alcohol carburante.ConclusionesEl aprovechamiento integralde los residuos agrcolasdel cultivo permite obtener 500 litros deetanolporhectrea,partiendodeunpro-ductividadmediade30tondeyuca/ha;este valor representa un incremento de 7.6% frente a la cantidad de etanol obtenidasi solo se uti-liza el tubrculo. El uso de la parte area de la yuca permitir mejorar los flujos de caja de los proyectos de produccin de alcohol a partir de yuca.Elniveldeproductividadtotalsegnel aprovechamientointegraldetodalaplantade yucaalcanzalos7000litrosetanol/haao,un valor muy similar a los alcanzados en el mbito internacionaldeproduccindeetanolapartir de caa de azcar (7200 litros/ha ao). Es nece-sario adelantar evaluaciones de tipo experimen-tal que validen los clculoshallados en lo que respecta con la transformacin de los residuos delcultivoenetanol,yaquelatransformacin deltubrculoenetanolesunprocesoyavali-dadotecnolgicayeconmicamente.Conel incrementoenlaproduccindeetanolsein-crementa el ndice energtico (energa obtenida delbiocombustible/energarequeridaparala produccindelbiocombustible)deproduccin de etanol a partir de yuca.La yuca como alternativa para la produccin dealcohol carburante38 enero - junio de 2008 U POLITCNICA No. 6 39 enero - junio de 2008 USistema de control y comando de un robot mvil para terrenos irregularesBibliografaAlkasrawiMalek,ErikssonTorny,BorjenssonJohan, WigrenAnders,GalbeMalts,TjerneldFolkeetal.The Effect of Tween 20 on Simultaneous Saccharification and FermentationofSoftwoodtoEthanol.En:Enzymeand Microbial Technology (33):71-78, 2003.AmaralLucia,JaigobindSamaray.Processamentoda mandioca.:http://www.sbrt.ibict.br.(19deabrilde 2007)AmuthaRamasamy,yGunareskaranParamasamy.Pro-duction of Ethanol from Liquiefied Cassava Strach Using Co-ImmobilizedCellsofZymomonasMobilisandSac-charomyyces Diastaticus. 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Ingeniero Electrnico, miembro del Grupo de Inves-tigacin en Manejo Eficiente de la energa GIMEL de la Universidad de Antioquia. jbcano@gmail.comMARIBEL ARROYAVE GIRALDO.Ingeniera en Instrumentacin y Control, miembro del Grupo de Investigacin en Control Automtico y Robti-ca ICARO del Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cada-vid, maribelarroyavegiraldo@yahoo.esDIANA LUCA MAZO. Ingeniera Electrnica, miembro de ICARO, dianalma-zo@gmail.comNELSON LONDOO OSPINA.IngenieroElectrnicoPh.D.(c),profesordecontrol automtico y electrnica del Departamento. de Ingenie-ra Elctrica de la Universidad de Antioquia, Miembro de GIMEL, nlondono@udea.edu.coNELSON DAVID MUOZ C.Ingeniero Electrnico M.Sc., profesor de Robtica y Mecatrnica del Politcnico Colombiano Jaime Isaza Ca-david, Miembro de ICARO, ndmunoz@elpoli.edu.coRecibido: 9 de octubre de 2007Aprobado: 4 de frebrero de 2008ResumenEl artculo describe el sistema electrnico diseado para teleoperar y monitorear una plataforma mvil, construi-daparapermitirsulocomocinendiversosterrenos. EnsudiseoseimplementunasuspensintipoRo-cker Bogie con seis ruedas de traccin independiente. Sedescribelaimplementacindelsistemasensrico propioceptivo, de accionamiento, potencia, de comuni-caciones y de control. Palabras claveMicrocontroladores,robticamvil,sensores,trans-ceptores.enero -junio de 2008, pp. 39 - 52 POLITCNICA No. 6 Sistema de control y comando de un robot mvil para terrenos irregularesJuan Bernardo Cano. Maribel Arroyave Giraldo. Diana Luca Mazo. Nelson Londoo Ospina. Nelson David Muoz C. IntroduccinLas aplicaciones de los robots mviles cubren un amplio es-pectrodeposibilidades,ntimamenterelacionadasconlas caractersticasdehardwareysoftwarequeloconformany queporsucomplejidadinvolucrandiferentesreasdelaingeniera.En general, una plataforma robtica debe contar con un sistema de locomo-cin que le confiera la capacidad de moverse en el medio para el cual fue concebido, un sistema sensorial que le permita interactuar con el entorno y un sistema de control apropiado para las tareas por realizar. A su vez, se requiere un sistema de comunicaciones inalmbricas que permitainteractuarconelrobotsinlimitarsuscapacidadesdedespla-zamiento. Se ilustra,en forma general, la estructura bsica del sistema diseado y construido, la interrelacin entre los diferentes mdulos que lo componen y el anlisis de la informacin obtenida de los sensores.Sistema de control y comando de un robot mvil para terrenos irregulares42 enero - junio de 2008 U POLITCNICA No. 6 43 enero - junio de 2008 U2. Descripcinde la plataformaLa plataforma (Figura 1) cuenta con una suspen-sin tipo Rocker Bogie, la cual le da la capacidad de desplazamiento en terrenos irregulares (Thianwibo-on et al, 2001), un sistema de potencia alimentado por bateras para el adecuado suministro a los mo-tores de direccin y traccin, un sistema de sensa-do de corriente para evaluar el consumo de cada unodelosmotores,unsistemadecontrolreali-mentado de velocidad de los motores de traccin, unabrjulaelectrnicaquelepermitealoperario conocer la orientacin del robot, una red de micro-controladores encargada del manejo de las sea-lesentreelPCylaplataformamedianteunaco-municacin inalmbrica ypor ltimo, un software de alto nivel que permite monitorear y teleoperar el vehculo (Lzaro y del Rio, 2005] (Figura 2). Fig. 1. Plataforma mvil2.1. Sistema de suspensinUnvehculoconsuspensinRockerBogie cuenta con seis ruedas de traccin independien-te,agrupadasendostrenes,cadaunodelos cuales est conformado por tres ruedassujeta-das por medio de una estructura articulada. Las ruedas traseras estn ligadas al cuerpo del robot pormediodeunbrazorgidoconocidocomo Rocker y a este mismo se fija, por medio de un pivote, un segundo brazo conocido como Bogie, elcualsostienelasruedasmediaydelantera, (Millar y Lee, 2002). (Figura 3).Fig 2. Arquitectura de hardwareFig 3. Esquema del sistema de suspensin.Sistema de control y comando de un robot mvil para terrenos irregulares44 enero - junio de 2008 U POLITCNICA No. 6 45 enero - junio de 2008 UFig. 4. Corriente vs Torque.Adems,existeunmecanismodiferencial que conecta los dos brazos rocker con el cuerpo delvehculo;estaestructurapermitemantener balanceado el vehculo, incluso cuando los dos trenes se encuentran a diferentes alturas. Elconjunto,sistemadiferencialyestructura articulada, busca que las seis ruedas se manten-gansiempreencontactoconelsuelo,garanti-zando una permanente traccin (Thianwiboon et al, 2001).2.2. Estructura mecnicaAparte del sistema de suspensin, el vehculo tiene las siguientes caractersticas mecnicas:0.64 m de largo, 0.48 m de ancho y 0.28 m de alto (0.17 m de altura con respecto al suelo). Dimensionessuficientesparaalbergarlos componenteselectrnicos,baterasyposi-bles ampliaciones (brazos, soporte de senso-res, cmaras).Ruedasde0.15mdedimetro.Estoseha determinadoteniendoencuentaeltamao mximo de obstculo que la plataforma esta-r en capacidad de superar. El centro de gravedad se encuentra en la parte central del vehculo, a una altura de 0.10 m so-bre el suelo. Este aspecto es muy importante para la estabilidad de la plataforma en el mo-mento de sobrepasar diferentes obstculos. A. MOTORES DE TRACCIN:La plataforma es accionada por seis motores deDCparaloscualessehanutilizadoservos de aeromodelismo modificados para obtener un movimiento continuo. Sus caractersticas principales son:Referencia: TOWER HOBBIES TS-80Dimensiones: 2,6 x 1,2 x 2,3 inAlimentacin: 6Vdc o 4,5VdcPeso: 5.4 oz.Torque: 275 oz-in (a 4,8V).343 oz-in (a 6V).Velocidad: 0.19 sec/60 (a 4,8V).0.14 sec/60 (a 6V).Consumo: Sin carga: 700mAMximo aproximado: 3,5A.B. MOTORES DE DIRECCIN:Cuatroservomotoresdeaeromodelismo controlanladireccinenlasruedasdelanteras y traseras.Suscaractersticasprincipalessonlassi-guientes:Referencia: FUTABA S3010 (anlogo)Tipo de pionera: NylonDimensiones: 1.6 x 0.8 x 1.5 in. (standard size)Alimentacin: 6Vdc o 4,5VdcPeso: 1.4 oz.Torque: 72,2 oz-in (a 4,8V).90,2 oz-in (a 6V).Velocidad: 0.20 sec/60 (a 4,8V).0.16 sec/60 (a 6V).Consumo: Mximo aproximado 2A 2.3. Sistema de potenciay accionamientoConelobjetodeproporcionarunaautono-ma tpica de 90 minutos, el vehculo es alimen-tadopordosbaterasde6Vplomo-cido,con unacapacidadnominalde7,2Ah.yunpeso aproximado de 1,34Kg. Las dos bateras se dis-tribuyenparaalimentarlosdiferentessistemas del robot de forma que el consumo se distribuya uniformemente entre stas. La alimentacin de los motores se deriva di-rectamentedelasbateras.Adicionalmentese utilizan reguladores de baja cada, con el fin de obtener alimentaciones de 5V y 3.3V para los mi-crocontroladores yel sistema de comunicacin inalmbrica, respectivamente.El accionamiento de los motores de traccin se logra por medio de circuitos puente H y sea-les de control tipo PWM. Los servomotores de direccinsoncontroladosporunasealPWM que contiene el set point de posicin.2.4. Sensado de corrienteLamedicindelacorrienteconsumidapor un motor DC es importante por varias razones:Medicin indirecta del torque. (Rashid, 2004)Estimacindelconsumo,principalmenteen sistemas mviles que dependen de bateras.Proteccin contra sobre corrientes.Comoelementosensorsehanutilizadore-sistencias de bajo valor en serie con la armadura delmotor(Rylee,2003)dadoqueestemtodo presentaunbajocosto,ofrecefacilidaddeim-plementacinyseadaptaalosrangosdeco-rrientemanejadosenestaaplicacin.Lacada de voltaje sobre el resistor (Microchip, 2004) es amplificada,filtradayllevadaaunconvertidor analgico digital de un microcontrolador para su posterior procesamiento.Si se vara el torque al cual es sometiendo el motor y se mide la corriente consumida, puede obtenerselarelacintorque-corriente.Segn elmodelodeunmotordeDC,dicharelacin debe ser directamente proporcional. En la figu-ra4seilustranlosdatosobtenidosylalnea deregresinlinealqueconfirmanlodichoan-teriormente.Ladeterminacindeltorquesirveparaeva-luareldesempeomecnicodelaplataforma antediferentescondicionescomo:inclinacio-nes, obstculos, terrenos rocosos, etc.024681012140 500 1000 1500 2000 2500ConsumodecorrientevstorqueDatospromedio LineadetendenciaTorque(KF-cm)Corriente(mA)Sistema de control y comando de un robot mvil para terrenos irregulares46 enero - junio de 2008 U POLITCNICA No. 6 47 enero - junio de 2008 UCon el objeto de evaluar las prestaciones y el comportamiento de la plataforma, se realiz el anlisis del par requerido por los actuadores de traccin cuando la plataforma enfrenta diferentes inclinaciones.03691215Plano 5 10 15 20 25 30 35MOTOR1 MOTOR2 MOTOR3MOTOR4 MOTOR5 MOTOR6TorqueVsInclinacinTorque(KF-cm)Fig. 5. Torque ejercido por cada motor vs inclinacin.De la figura 5 se deduce que, al aumentar el ngulo de la pendiente, se exige ms corriente y,porlotantomstraccindelosactuadores. La diferencia en el consumo de corriente delos motores tiene que ver con la ubicacin de stos dentro del vehculo, ya que las ruedas de la parte delantera (motores 1 y 4) tienden a perder con-tactoconlasuperficie,locualseevidenciaen una disminucin de la corriente consumida por los actuadores correspondientes. Losanlisisdeestetipopermitendeterminar las condiciones mximas de trabajo del robot, as como los elementos sometidos a mayor exigencia.2.5. Sensado de velocidadLavelocidaddecadaunodelosmotores de traccin es sensada por medio de encoders incrementales.Enlaimplementacindelos encoderssetuvoencuentalascondicionesa lascualesestarexpuestoelprototipo(polvo, vibraciones,humedad)yporellosemontaron sobreunodelospionesdelacajadereduc-cin del motor (figura 6); con ello se logra pro-tegerlos con la misma carcasa del motor y ob-tener una buena resolucin (debido a la fuerte reduccin de la caja de engranajes).Fig. 5. Encoder implementado.Los encoder estn conformados por seis ima-nesdeneodimiode3mmdedimetroyelele-mento sensor utilizadose basa enel efecto Hall para detectar el campo magntico de stos.2.6. Sensado de orientacinLa orientacin del vehculo respecto al norte magntico terrestre se mide por medio de una brjula electrnica. A dicha brjula (CMPS-3) se accesa por medio del protocolo I2C, y permite realizar mediciones con una precisin de 0.1.Elsensadodeorientacinmejoralate-leoperacin del vehculo al permitirle al opera-rio realizar giros de forma precisa. Adems, en futurasimplementacionesservircomobase paraoperacionesdeseguimientoautnomo de trayectorias.Fig. 6. Brjula electrnica.2.7. Redde microcontroladoresLaestructuradehardwaredelsistemaest soportadaenunaredI2C(InterIntegratedCir-cuit)demicrocontroladoresPIC18FXX31,en configuracin maestro-esclavo, como se ilustr en la figura 2.ElprotocoloI2Cesunestndarutilizadoen comunicacionesdesistemasembebidos;gra-cias a ello es posible acoplar una gran cantidad de dispositivos compatibles con dicho protoco-lo, lo que facilita la ampliabilidad y manejo vers-til de nuevos perifricos. Lautilizacindelosrecursosdelosmicro-controladoresestaampliamentedocumentada en (Microchip, 2004), (Microchip, 2005), (Micro-chip, 2006) ; aprovechando estas caractersticas yconsiderandolosrequerimientosdelsistema se configur la red as: A.MICROCONTROLADORMAESTROGestionalaredI2C,iniciandoyfinalizando todaslastransferenciasdedatosentremicro-controladoresyleelosdatosdelabrjulaydel microcontrolador dedicado a RF; adems, lee los sensores de estado de bateras, enva las seales de control a los motores de traccin y direccin deltrenizquierdoycapturalassealesdelos sensores (corriente y velocidad) de dicho tren.B. MICROCONTROLADOR ESCLAVO 0 Enva las seales de control a los motores de traccinydireccindeltrenderechoycaptura las seales de los sensores correspondientes.Sistema de control y comando de un robot mvil para terrenos irregulares48 enero - junio de 2008 U POLITCNICA No. 6 49 enero - junio de 2008 U3. Comunicacin inalmbricaLa comunicacin entre el software del PC y la plataformase realiza por medio de dos tipos de comando claramente diferenciados:Entrada:paralecturadesensoresyestado del robot Salida: rdenes para llevar a cabo una tarea es-pecficacomo:girodemotoresdedireccin, accionamientodelosmotoresdetraccin, cambio de direccin del vehculo, entre otros.Elsistemadecomunicacionesinalmbricas vaRFtienecomofuncinpermitirelenvode comandos y la recepcin de telemetra, evitando el uso de cables que dificulten el desplazamien-to de la plataforma.El diseo del sistema de comunicaciones se ha hecho de forma modular, de modo que per-mita su utilizacin en otros desarrollos en rob-ticamvilpormediodeprotocolosconocidos (RS-232 / I2C).El sistema est basado en los transceptores RFintegradosreferenciaRF-24G,basadaenel chipnRF2401delaempresaNordicSemicon-ductor(Laipxctech,2004);loscualespermiten una fcil comunicacin con microcontroladores y se caracterizan por:Rango de frecuencias entre 2,4 2,524 Ghz (Banda ISM)Modulacin GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying)Rata de datos 1Mbps o 250KbpsIncluyedecodificador,codificador,bufferde datos y clculo de CRC.Alcance hasta 150 metros, lnea de vista.Losprotocolosyelmanejodeltransceptor sehanimplementadoenunmicrocontrolador PIC18F258dedicado,elcualfueseleccionado por su disponibilidad de mdulos de comunica-cin (UART, CAN, I2C / SPI) y espacio de almace-namiento en RAM para servir como buffer a los datos.A. DETECCINDE ERRORESLa deteccin de errores en la comunicacin sellevaacabopormediodelalgoritmoCRC el cual est incorporado en los mdulos trans-ceptores.B. PROTOCOLO DE ENLACE DE DATOSEs el encargado de segmentar la informacin en paquetes y garantiza la correctatransmisin de estos.El mtodo utilizado se denomina ARQ (Auto-matic Repeat Request Solicitud automtica de repeticin) en el cual el receptor debe confirmar la llegada de un paquete correcto de datos, en-viando al transmisor un acuse de recibo o ACK (Acknowledgeoreconocimiento)(Tanenbaum, 2003).Elprotocoloutilizadoseconocecomopro-tocolodeparadayesperayconsisteenlosi-guiente:El transmisor enva un paquete al receptor e inmediatamente inicializa un temporizador.Si el paquete enviado llega al receptor, lo ve-rifica, y en caso de estar libre de errores, res-ponde con un ACK al transmisor.Si el ACK llega al transmisor, lo verifica y en caso afirmativo detiene el temporizador y se preparaaenviarelsiguientepaquete.Siel ACK no llega al transmisor, ste espera a que eltemporizadorsedesbordeyentoncesre-transmite el paquete.Adems, para evitar la duplicidad de paque-tes,tantoeltransmisorcomoelreceptor manejanuncontadordeunbitquepermite diferenciar entre trama siguiente o repetida. 4. Control de velocidadSeimplementaroncontroladoresPI(propor-cionalintegrativo)independientesparacada uno de los motores de traccin.Losmodelosusadosparaeldiseoseob-tuvieron experimentalmente, capturando la res-puesta de los motores a un estmulo tipo esca-ln;laidentificacindelsistemaserealizpor mtodosparamtricosynoparamtricosyse obtuvo un modelo de primer orden con retardo.Uno de los controladores fue diseado utili-zando el criterio de Ziegler Nichols. Adicional-mente, se implement un control adaptativo con ganancia programable para compensar algunas faltas de linealidad detectadas en el modelo.5. Softwarede interfaz de usuarioLainterfazdeusuariofueelaboradasegn elambientededesarrollodesoftwareparains-trumentacinvirtualLabView(LzaroyDelRo, 2005). La figura 6 ilustra la interfaz desarrollada, la cual est compuesta de los siguientes mdulos:Pestaas de comandos de escritura: Permiten asignar valores a parmetros de operacin del prototipocomo:Controldelosmotoresde traccin (controlar la velocidad en lazo abierto o por cualquiera d