Facultad de Ingeniería

Rector Juan Carlos Vergara Silva Vicerrector Académico Carlos Arturo Ramírez Escobar Vicerrector Administrativo Sara Ríos Gast Secretario General Adelsabel Chamorro Ramírez

Decano Rafael Camerano Fuentes Director Ingeniería de Sistemas Luis Antonio García Director Ingeniería Industrial Arturo Rojas Rincón Director Ingeniería Electrónica Jorge Enrique López Duarte Director Ingeniería Electromecánica Néstor Sergio Gutiérrez Director Ingeniería Ambiental Juan Benavides Martín Director Diseño Industrial Alejandro Otálora Castillo Director Postgrados en Ingeniería Fernando Sánchez Sánchez Coordinador de Investigaciones de Ingeniería Armando Fonseca Correa Director de la Revista Rafael Camerano Fuentes Consejo Editorial Rafael Camerano Fuentes Universidad Autónoma de Colombia Luini Leonardo Hurtado M.Sc. (Universidad Nacional de Colombia) Universidad Autónoma de Colombia Armando Fonseca Correa M.Sc. (Universidad Nacional de Colombia) Universidad Autónoma de Colombia Celso Libardo Mateus Pineda Ph.D. (Unversidad Complutense de Madrid) Universidad Autónoma de Colombia Fernando Sánchez Sánchez M.Sc. (Universidad Nacional de Colombia) Universidad Autónoma de Colombia Comité Científico Max Garzón Ph.D. (University of Illinois, Urbana, USA) University of Memphis, USA Ester Fecci M.Sc.(Universidad Diego Portales, Chile) Universidad Austral de Chile, Chile Germán Méndez Ph.D. (Universidad Central de las Villas, Cuba) Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Colombia Alfonso Reyes Alvarado Ph.D. (University of Lincoln, Inglaterra) Universidad de Los Andes, Colombia Editor Eduardo Ocampo Ferrer M.Sc. Universidad Nacional de Colombia Universidad Autónoma de Colombia

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Presidente Gelasio Cardona Serna

ISSN: 1900-1355 Suscripciones: Dirección Revista Clepsidra, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Colombia, Calle 12 # 4-31 Bloque 8, Bogotá, Colombia. Correo electrónico: [email protected] Teléfono: 3343696 Ext. 313 - 314. Fax: Ext. 314 El contenido de los artículos, reseñas y debates bibliográficos son responsabilidad de sus autores y no comprometen de ninguna forma a la Facultad de Ingeniería, ni a la Universidad Autónoma de Colombia. Público objetivo: Docentes, Investigadores y Estudiantes de Ingeniería. Diseño de carátula: Checkin Design Ltda. Diagramación: Doris Andrade B. Impresión: Digiprint Editores E.U. Calle 63Bis Nº 70-49 - Tel.: 251 70 60

Contenido Reconocedor de habla continua independiente del contexto para el español de Argentina Pedro Univaso, Jorge A. Gurlekian, Diego A. Evin Sistema de control para procesos de fermentación de caña de azúcar en la producción de alcohol carburante

Luini Leonardo Hurtado C., Johanna María Rengifo J., Mauricio Andrés Manrique O. Aplicación de la tenacidad de fractura en el diseño de elementos mecánicos Henry Hernando Suárez Soler Diagnóstico del estado de desarrollo del dibujo tridimensional en estudiantes del Programa de Diseño Industrial de la Universidad Autónoma de Colombia Boris Quintana, Ximena Barbosa El desarrollo sostenible y sustentable como factor de crecimiento económico y social Fernando Sánchez Sánchez

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

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21

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Análisis comparativo por espectroscopía de fluorescencia de rayos X de plata nacional y canadiense como materia prima para ser usada en joyería

Algoritmos genéticos: ¿cómo trabajan? Néstor Manuel Garzón Torres



Espacio estudiantil Análisis de desempeño de las implementaciones MPE-FEC y modo 4K en DVB-h Michel Andrés Rincón Castillo, Héctor Javier Espinosa Triana

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Rafael A. Fonseca

Editorial Rafael Camerano Fuentes Decano Facultad de Ingeniería Universidad Autónoma de Colombia L...

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Resúmenes RECONOCEDOR DE HABLA CONTINUA INDEPENDIENTE DEL CONTEXTO PARA EL ESPAÑOL DE ARGENTINA Pedro Univaso, Jorge A. Gurlekian, Diego A. Evin En este trabajo se presentan los resultados de los experimentos llevados a cabo con un sistema de reconocimiento automático de habla continua para el español de Argentina. El reconocedor implementado basado en palabras utilizó unidades independientes del contexto, denominadas en la literatura “monofonos”, como unidades básicas del modelo acústico. Para la creación de dichos modelos se emplearon modelos ocultos de Markov HMM (Hidden Markov Models) de 3 estados de izquierda a derecha del tipo semi-continuo “SC-HMM” asociados a cada uno de los 31 monofonos (30 fonemas + alófonos y un modelo de silencio). La base de datos acústica estuvo conformada por 741 oraciones con 2.837 palabras distintas, que cubren el 97% de las sílabas del español, emitidas en una cámara acústica por dos locutores profesionales. Los valores óptimos de los parámetros fueron seleccionados para maximizar la tasa de reconocimiento y simultáneamente reducir el tiempo de procesamiento. La tasa de reconocimiento promedio obtenida (%Acc), empleando la metodología de “validación cruzada de 10 particiones”, fue del 97.87% con una tasa de tiempo real (%RT) del 34.98%. SISTEMA DE CONTROL PARA PROCESOS DE FERMENTACIÓN DE CAÑA DE AZÚCAR EN LA PRODUCCIÓN DE ALCOHOL CARBURANTE Luini Leonardo Hurtado C., Johanna M. Rengifo J., Mauricio A. Manrique O.

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

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APLICACIÓN DE LA TENACIDAD DE FRACTURA EN EL DISEÑO DE ELEMENTOS MECÁNICOS Henry Hernando Suárez Soler En este trabajo se presentan los resultados de la tenacidad de fractura para aceros con 0,4% de C, de acuerdo con la norma ASTM E399 y se muestran algunos ejemplos de aplicación en el diseño de elementos mecánicos. DIAGNÓSTICO DEL ESTADO DE DESARROLLO DEL DIBUJO TRIDIMENSIONAL EN ESTUDIANTES DEL PROGRAMA DE DISEÑO INDUSTRIAL DE LA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE COLOMBIA Boris Quintana, Ximena Barbosa, Andrea Cuenca Este documento hace referencia al trabajo exploratorio desarrollado por el grupo de investigación CEIDE, sobre la problemática del deficiente desempeño en el dibujo a mano alzada de los estudiantes del programa Diseño Industrial en la Universidad Autónoma de Colombia. En primera instancia se expone la importancia del dibujo tridimensional a mano alzada, en diferentes niveles educativos y a continuación, algunas de las ventajas que presentan las herramientas computacionales frente al dibujo a mano alzada, adoptadas de corriente como las causantes de la problemática mencionada. Se comenta acerca de la forma en que se dio inicio al proyecto y se hace un énfasis especial en la toma de datos piloto desarrollada para probar un instrumento de medición cuantitativa. Se exponen los resultados de dicho estudio con algunas conclusiones preliminares, finalizando el texto con el señalamiento de algunas premisas con las cuales se abre paso a la investigación denominada “Optimización de ambientes pedagógicos que promuevan el desarrollo del dibujo tridimensional en estudiantes universitarios”. EL DESARROLLO SOSTENIBLE Y SUSTENTABLE COMO FACTOR DE CRECIMIENTO ECONOMICO Y SOCIAL Fernando Sánchez Sánchez

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

Resúmenes

DE LA PEDAGOGÍA EN EL DISEÑO. EN BUSCA DE LA PREPARACIÓN DE LOS JÓVENES DISEÑADORES PARA EL SIGLO XXI Alejandro Sánchez Guerrero Este artículo muestra algunas de las características que debería poseer el docente que está inmerso en el sistema educativo que forma los futuros diseñadores industriales, así como las características de la metodología incluidas las estrategias didácticas y su relación con el contexto donde se desarrolla el plan educativo, por último pero no menos importante hace referencia a las condiciones ideales del contexto social y su implicación en el aspecto formativo. ANÁLISIS COMPARATIVO POR ESPECTROSCOPIA DE FLUORESCENCIA DE RAYOS X DE PLATA NACIONAL Y CANADIENSE COMO MATERIA PRIMA PARA SER USADA EN JOYERÍA Rafael A. Fonseca En este artículo se evalúan por espectroscopia de fluorescencia de rayos x en un equipo Shimadzu EDX-720, dos muestras de plata metálica en dos calidades utilizada por los joyeros de la localidad de la Candelaria de Bogotá, plata nacional y plata canadiense, como materiales utilizados en la elaboración de sus artículos de joyería. Se utiliza el método de parámetros fundamentales y se realiza el análisis cuantitativo en atmosfera de vacio con un colimador de 1 mm. Se encontró que la plata canadiense tiene un 0.33 % más de pureza que la plata nacional. ALGORITMOS GENÉTICOS: ¿CÓMO TRABAJAN? Néstor Manuel Garzón Torres En este artículo se pretende hacer una descripción sencilla, de la manera como trabaja un Algoritmo Genético (AG) en la optimización de una función f(x1,…, xk) en un dominio determinado real. Inicialmente, se presenta una breve explicación en términos matemáticos de cada una de las fases por las cuales pasa cíclicamente un algoritmo genético (selección, cruzamiento, mutación). Posteriormente, se realiza una descripción paso a paso, tomando un ejemplo específico y con una notación computacional del proceso a seguir cuando se desee desarrollar e implementar un programa usando algoritmos genéticos. El documento no realiza una descripción general sobre el concepto de Algoritmo genético, pero en cambio, si muestra cómo trabaja un AG. ANÁLISIS DE DESEMPEÑO DE LAS IMPLEMENTACIONES MPE-FEC Y MODO 4K EN DVB-H Michel Andrés Rincón Castillo, Héctor Javier Espinosa Triana

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

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

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Reconocedor de habla continua independiente del contexto para el español de Argentina Pedro Univaso* Jorge A. Gurlekian** Diego A. Evin***

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

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

* Facultad de Ingeniería, Universidad Austral, [email protected] ** Laboratorio de Investigaciones Sensoriales Facultad de Medicina, U.B.A, [email protected] *** Laboratorio de Investigaciones Sensoriales Facultad de Medicina, U.B.A, [email protected]

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

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

1. Introducción

U

na de las condiciones más favorables para el reconocimiento automático de habla es el caso de las palabras aisladas, para el cual se han logrado, para el Español de Argentina, desempeños muy elevados > 99%, como lo muestran los trabajos que utilizan tanto técnicas de comparación de patrones (Univaso et al., 1986a, 1986b; Rosso et al., 1987) como HMM (Gurlekian et al., 1989, 1990) y donde se estudia como incorporar el conocimiento lingüístico en las condiciones iniciales de los modelos. Como paso intermedio al reconocimiento en habla continua, se ha estudiado extensamente la influencia del contexto en el reconocimiento de fonemas oclusivos del español utilizando HMM (Franco et al., 1987; Franco, 1988, 1989, 1990). Actualmente y después de 30 años de investigación, el desafío sigue siendo el reconocimiento de habla continua espontánea y con un vocabulario ilimitado. Sin embargo, no se encuentran muchos trabajos sobre reconocimiento de habla continua en Español (Villarubia et al., 1997; Zhan et al., 1996) y en Español de Argentina (de la Torre et al., 1996) de los que se puedan comparar resultados sobre tasas de reconocimiento y tiempos de procesamiento, como los realizados para el idioma inglés (Ravinshakar, 1996) los cuales además de comparar dichas figuras de mérito adicionan la capacidad de memoria de almacenamiento de los modelos acústicos.

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

zado en otras aplicaciones incluyendo la investigación de síntesis de voz, reconocimiento de caracteres y secuenciamiento de ADN. El empleo del sistema HTK y de bases de datos comparables para la lengua Española (Tapias et al., 1994; Casacuberta et al., 1991) nos permitirá evaluar el desempeño en el reconocimiento respecto de las diferentes pruebas estándar. Como trabajo inicial presentamos aquí, pruebas de referencia para habla continua, leída, en condiciones de laboratorio, con bajo ruido, gran ancho de banda y con dependencia del hablante utilizando el sistema HTK. En próximas publicaciones analizaremos el desempeño en situaciones más críticas: el reconocimiento en condiciones de habla telefónica y con independencia del hablante en bases de datos apropiadas como la obtenida en el proyecto SALA Speech Across Latin America (Gurlekian et al., 2001b) y en grandes bases de habla espontánea. El presente trabajo está organizado de la siguiente manera: en la Sección 2 se analizará el diseño de la base de datos acústica empleada en los experimentos; en la Sección 3 se describe la metodología empleada para el entrenamiento de los modelos y la etapa de reconocimiento, en la Sección 4 se presentan los resultados obtenidos de acuerdo a los diferentes valores de los parámetros del reconocedor y en la Sección 5 se discuten dichos resultados y se presentan las futuras líneas de trabajo.

2. Base de datos acústica La base de datos acústica de Español de Argentina, denominada SECYT, con la cual se realizaron los experimentos de este trabajo (Gurlekian et al., 2001a) fue desarrollada en el LIS con el objetivo de realizar estudios de entonación. Se seleccionaron 741 frases –compuestas por un total de 5.281 palabras, correspondientes a un vocabulario de 2.837 palabras distintas– las cuales cubren el 97% de todas las sílabas del español en las dos condiciones de acento y en todas las posiciones dentro de la palabra.

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

Dos locutores profesionales, un hombre y una mujer, nativos de Buenos Aires, grabaron en forma independiente las mismas 741 frases del corpus. Se ha de notar que el Español de Buenos Aires es el más frecuentemente empleado en los medios de comunicación masiva en Argentina. Dada la experiencia de los locutores, se les pidió que generaran variaciones de los parámetros de entonación, de manera de prevenir la monotonía en las emisiones generando movimientos tonales variados y naturales. Posteriormente la base acústica fue etiquetada por cuatro fonoaudiólogos, empleando un software de análisis de señales de habla desarrollado en el Laboratorio de Investigaciones Sensoriales y denominado ANAGRAF (Gurlekian, 1997), el cual muestra en forma sincronizada el espectrograma, la forma de onda, el perfil de energía, el contorno de la frecuencia fundamental F0 y trece niveles de etiquetado. Estos son: fonético, grafémico, de pausas, de acentos tonales, de acentos de frase y de juntura, de parámetros acústicos, de misceláneas, de partes de habla y cuatro niveles sintácticos, de manera de permitir una caracterización del texto y del audio más precisa. La base de datos acústica quedó finalmente conformada por las señales acústicas digitalizadas y las transcripciones fonéticas, fonémicas y prosódicas con su correlato temporal asociado.

3. Metodología empleada El sistema de reconocimiento se desarrolló en base al set de herramientas de modelos ocultos de Markov elaborado por la Universidad de Cambridge: HTK Toolkit ver. 3.4 (Young et al., 2006), de uso libre para usos académicos. El reconocedor se implementó en una computadora personal con 512MB DDR, bajo el sistema operativo LINUX

3.1. Procesamiento de la señal de habla La digitalización de la señal acústica se realizo a una frecuencia de muestreo de 16 KHz y con 16 bits, con sustracción de la media temporal, de manera de eliminar cualquier offset proveniente de la etapa de grabación analógica. Posteriormente, se empleó una ventana de análisis del tipo Hamming de 25ms a una frecuencia de ventaneo de 10 ms, empleando un filtro de preénfasis con coeficiente 0.97, habiéndose normalizado la energía de la frase y empleando una escala logarítmica para la energía. Los parámetros empleados para la creación de los modelos fueron la energía y 12 coeficientes MFCC: Mel-Frecuency Cepstral Coefficients, a los cuales se les adicionó la energía delta y la aceleración, conformando un total de 39 parámetros.

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

3.3. Etapa de entrenamiento El entrenamiento de los modelos acústicos siguió la metodología propuesta por Young et al., 2006 consistente en: 1. La creación de un Modelo Oculto de Markov simple de 3 estados de izquierda a derecha para cada uno de los 31 monofonos, exceptuando la pausa corta que es asociada al estado central del modelo de silencio.

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

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

2. El incremento de la cantidad de mezclas de Gaussianas de manera que cada modelo de monofono sea representado por la suma pesada de “n” funciones de densidad de probabilidad (PDF) obteniéndose un modelo de mezclas Gaussianas continuas.

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

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

Tabla 1 Características del modelo de lenguaje empleado

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

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

Esta etapa del reconocedor posee diversos parámetros configurables, de los cuales se estudiaron la influencia de tres de ellos: el “factor de lenguaje”, el “factor de penalización de palabras insertadas” y el “ancho del haz de decodificación”, dejando inalterados el resto de los parámetros.

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

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

Entropía = 5.408873, Perplejidad = 42.484743 1000 Frases: promedio long = 9.2, min=2, max=40

El “factor de lenguaje”, cuyo valor estándar es 1.0, post-multiplica la probabilidad de verosimilitud de la red de palabras, el cual al incrementarse, amplifica la importancia del modelo de lenguaje con respecto al modelo acústico. En el caso de un factor de lenguaje nulo se considera en el reconocimiento sólo el modelo acústico. El “factor de penalización de palabras insertadas”, incrementa la probabilidad de que una nueva palabra pueda ser insertada al finalizar el reconocimiento de una; se mide en incrementos logarítmicos y con un valor default nulo. Un aumento de este factor incrementa la cantidad de palabras a ser reconocidas, llegándose a un extremo a partir de cual también se incrementa la cantidad de palabras insertadas, generando una disminución en la precisión del reconocedor. El “ancho del haz de decodificación”, restringe el crecimiento de la red de reconocimiento a aquellos modelos HMM cuyas probabilidades de verosimilitud caen dentro de un ancho de haz con respecto al modelo más probable. De esta manera, disminuyendo el ancho de haz se

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

4. Resultados Para evaluar los resultados de reconocimiento de palabras se emplean generalmente algunas de las siguientes figuras de mérito: la Correctibilidad [%Corr], la Precisión [%Acc] y la Tasa de Error de Palabra [%WER] definidas como: %Corr = (N – D – S)/N x 100% = H/N x 100% %Acc = (N – D – S - I)/N x 100% = (H – I)/N x 100% %WER = 100 - %Acc Donde N es la cantidad total de palabras a reconocer, S es el numero de errores por substitución, D es el numero de errores por eliminación, I es el numero de errores de inserción y H = (N – D – S). De manera de poder comparar los diferentes resultados, en este trabajo se considerará a la Precisión [%Acc] como medida representativa del desempeño del reconocedor. Para poder medir la velocidad del procesamiento del reconocedor se empleará la Tasa de Tiempo Real [%RT] definida como: %RT = TReal / TRec x 100 Donde TReal es el tiempo real de duración de una frase y TRec es el tiempo de reconocimiento de dicha frase.

4.1. Parámetros del reconocedor En esta primera parte se realizaron experimentos con las emisiones de la locutora femenina, correspondiente a la base de datos SECYT. Debido al carácter exploratorio de estos experimentos se segmentó la base de datos conformada por las 741 frases en dos particiones: una para entrenar al sistema (602 frases) y otra

(139 frases) para la etapa de reconocimiento. Conociendo que esta metodología posee limitaciones, dado que introduce sesgos debidos a la evaluación del error en la partición particular elegida, para los experimentos finales se utilizó la metodología de validación cruzada de “n” particiones (ver 4.2) la cual permite realizar particiones múltiples de los datos para luego estimar el error en base al promedio sobre estas particiones. La etapa de entrenamiento del reconocedor tiene la posibilidad de emplear como estrategias de entrenamiento inicial dos tipos de metodologías de inicialización diferentes según si las frases están etiquetadas: método de “segmentación uniforme” o no lo están: método flat-start. Para etiquetar una frase se debe adjuntar a la emisión acústica la transcripción ortográfica y la posición temporal de cada fono, tarea que debe realizar un experto fonetista empleando un visualizador de señales acústicas. En nuestro caso se utilizó el software ANAGRAF para el etiquetado completo de la base de datos SECYT. El método de segmentación uniforme emplea el algoritmo de Viterbi partiendo de un modelo HMM prototipo para luego de sucesivas iteraciones converger en un modelo HMM inicializado. Tabla 2 Comparación de estrategias de inicialización en la etapa de entrenamiento

Metodología

%Corr

%Acc

Segmentación uniforme

91,03

87,18

Flat-start

92,31

92,31

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

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

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

Los resultados obtenidos (Tabla 2), muestran que el método flat-start supera en porcentaje de reconocimiento [%Acc] al del método de segmentación uniforme en un 5,1%. Es por eso que fue elegido este método de entrenamiento inicial para los futuros experimentos, lo cual permitirá reducir el trabajo de etiquetado previo de otras bases de datos a emplearse en futuros trabajos. Otro de los parámetros que deben fijarse en el reconocedor en la etapa de entrenamiento es la cantidad de mezclas de Gaussianas continuas (PDFs) que mejor representan a cada estado de los modelos HMM. En la Fig. 1 podemos ver cómo con 6 PDFs se obtiene el máximo de %Acc (91,04%). Se debe tener en cuenta que el incremento de PDFs aumenta el tiempo de procesamiento y la memoria requerida para almacenar los modelos HMM correspondientes. Dado el alcance de este trabajo no se analizaron las causas por las cuales se produjo un mínimo en 8 PDFs, resultados que difieren de otras investigaciones similares (Ragni, A., 2007).

Figura 1. Porcentaje de reconocimiento para diferente cantidad de mezclas Gaussianas (PDFs)

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

un %Acc del 94,78%. Debido al incremento, en este último caso, del tiempo de procesamiento y de la memoria de almacenamiento de los HMM y dado que el incremento en la tasa de reconocimiento no es muy importante, se optó por el uso de los modelos semi-continuos sin mezclas previas para las siguientes etapas. Tabla 3 Resultados del reconocimiento para diferentes metodologías de mezclas gaussianas

Mezclas Gaussianas

%Acc

%RT

Memoria [Kb]

6 PDFs

91,04

105,74

186,40

SC-HMM

93,70

130,24

89,60

6 PDFs + SC-HMM

94,78

289,18

105,60

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

Figura 2. %Acc y %RT para diferentes valores del ancho del haz de decodificación

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

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

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

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

De manera de poder capitalizar simultáneamente la mejor tasa de reconocimiento y un tiempo de procesamiento que permita desarrollar en el futuro un reconocedor de tiempo real, se seleccionó un ancho de haz de 100. En la Fig. 3 puede verse como un “factor de lenguaje” de 10 es el que produce un máximo en la tasa de reconocimiento %Acc de 93,00%; siendo éste el valor empleado en el reconocedor final. En este experimento se empleó un factor de penalización de palabras insertadas nulo y un ancho de haz de 250.

Figura 4. Porcentaje de reconocimiento para diferentes valores del factor de penalización de palabras insertadas

La mayor disminución de %Acc con respecto a %Corr, a medida que se incrementa el factor de penalización, es debida al incremento de inserciones de palabras en las frases reconocidas como puede verse en la Tabla 4. Tabla 4 Ejemplo de inserción de palabras para diferentes valores del factor de penalización correspondiente

Un valor nulo del factor de lenguaje elimina la influencia del modelo de lenguaje en el algoritmo de Viterbi haciendo que el reconocedor considere exclusivamente la información del modelo acústico. De los resultados obtenidos, para el reconocedor final, podemos inferir que un 55% del reconocimiento es debido al modelo acústico mientras que el modelo de lenguaje aporta el restante 45%. En la Fig. 4 pueden verse los resultados obtenidos al utilizar diferentes valores en el “factor de penalización de palabras insertadas”. El reconocedor final emplea un factor de 10 correspon-

Factor de penalización de palabras insertadas

Frase reconocida

Cantidad de inserciones (I)

0

“Sus colocaciones son de mil pesos con aún inferiores”

1

5

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

2

8

“Sus colocaciones son de mil pesos con a o aún inferiores un año”

4

10

“Sus colocaciones son de mil pesos con a o aún inferiores es un año”

5

11

“Sus colocaciones son de mil pesos con a o aún inferiores es un año”

5

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Figura 3. Porcentaje de reconocimento para diferentes valores del factor de lenguaje

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

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

4.2. Reconocedor final

Nº de partición

%Corr

%Acc

%RT

6

99,64

99,64

31,11

7

99,39

98,78

31,82

8

99,55

99,10

27,89

Etapa de Entrenamiento

9

99,41

98,83

30,66



10

99,01

98,51

30,29

Promedio

98,18

97,87

34,98

Desviación Estándar

2,31

2,25

8,01

En base a los resultados de la primera parte de los experimentos (Ver Sección 4.1), se implementó el reconocedor final con los siguientes parámetros:

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

Etapa de Reconocimiento

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

Para analizar la performance del reconocedor final se utilizaron las emisiones de ambos hablantes de la base de datos SECYT, quedando el corpus comprendido por 1.482 frases con un total de 10.562 palabras (2.837 palabras distintas), siendo las mismas frases las emitidas por el hombre y la mujer. La duración total de la grabación fue de 83.59 minutos. La base de datos fue segmentada empleando la metodología de validación cruzada de 10 particiones, considerando no incluir dentro de una partición las mismas emisiones de un hablante. En la Tabla 5 pueden verse los resultados finales, para toda la base de datos SECYT, que arrojaron una tasa de reconocimiento %Acc de 97,87% y una tasa de tiempo real %RT de 34,98%. Tabla 5 Resultados finales del reconocedor, empleando la metodología de validación cruzada de 10 particiones

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Nº de partición

%Corr

%Acc

%RT

1

96,70

96,51

43,45

2

99,71

99,43

31,54

3

96,06

95,89

40,36

4

92,77

92,57

52,94

5

99,54

99,42

29,78

5. Conclusiones En este trabajo se presentaron los resultados de un sistema de reconocimiento de habla continua de palabras empleando la base de datos SECYT para el Español de Argentina. Se comprobó que el empleo del método flatstart en la etapa de entrenamiento inicial permite incrementar la tasa de reconocimiento en un 5.1%, reduciendo a la vez las tareas de etiquetado previo de la base de datos. El uso de unidades básicas del modelo acústico independientes del contexto permitió lograr porcentajes de reconocimiento (97,87%) similares a los que se publican en la literatura (98,50%) con unidades dependientes del contexto (Villarrubia et al., 1996). El uso de unidades independientes del contexto posibilitó el empleo de modelos semi-continuos (SC-HMM) asociados a cada uno de los monofonos. Esta solución produjo un incremento en la tasa de reconocimiento del 2.7% y una disminución del 51.9% en la memoria a pesar de incrementarse en un 24.5% el tiempo de procesamiento con respecto al uso de modelos de mezclas Gaussianas continuas simples. Aunque se emplearon emisiones acústicas con un alto grado de calidad (bajo ruido y emitidas por locutores profesionales), los resultados mostraron que el modelo de lenguaje (45%) cumple un rol comparable con el modelo acústico (55%).

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

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

En el futuro también será necesario investigar el uso de unidades dependientes del contexto, como los trifonos, como unidades básicas acústicas y la extensión de los experimentos a multihablantes en canal telefónico con habla espontánea no leída.

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

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

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19

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

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Sistema de control para procesos de fermentación de caña de azúcar en la producción de alcohol carburante* Luini Leonardo Hurtado C.** Johanna María Rengifo J.*** Mauricio Andrés Manrique O.****

Resumen En este artículo se presenta el sistema de control automático para un proceso de fermentación de caña de azúcar en la producción de alcohol carburante con Saccharomyces Cerevisae. Para el diseño del controlador se utilizó el modelo de Monod, propuesto por “Zoltan Kalman Nagy”. El modelo tiene en cuenta el comportamiento oscilatorio del proceso de cultivo y fermentación continua de la Saccharomyces Cerevisae. Luego del análisis dinámico se proponen dos estructuras de control, un PID clásico y un sistema inteligente por lógica difusa. En la simulación de la aplicación se evidencia un adecuado desempeño para el proceso alrededor del punto de operación para la temperatura y la concentración de etanol. Palabras claves: Fermentación, alcohol carburante, control PID, sistemas no lineales, Levadura Saccharomyces Cerevisae.

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

* Este artículo es resultado de un trabajo de investigación dentro del grupo de Automática y Robótica. ** Ingeniero Mecánico, Magister en Ingeniería, Universidad Autónoma de Colombia. [email protected] *** Ingeniero Electromecánico, Universidad Autónoma de Colombia. [email protected] **** Ingeniero Electromecánico, Universidad Autónoma de Colombia. [email protected]

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

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

1. Introducción

E

l proceso de producción de etanol utilizado actualmente en Colombia aún no es el más eficiente, ya que la etapa en la que más perdidas y baja producción se presenta es en la fermentación. La baja eficiencia se debe a la técnica utilizada en el cultivo y control de las bacterias para la fermentación. Un sistema de control apropiado debe encargarse de mantener en los niveles adecuados, la temperatura, la adición de sustratos y el nivel de acidez en el tanque de fermentación, garantizando un ambiente ideal para el crecimiento de las bacterias encargadas de fermentar el jugo, aumentando la concentración y disminuyendo el tiempo de producción de etanol. Lo anterior plantea la necesidad de mejorar las estrategias de control del proceso de fermentación para hacerlo más eficiente. Algunos trabajos al respecto han sido desarrollados. Uno reciente presentado por el grupo de automática de la Universidad Nacional, Gaunal (Echeverry y otros, 2004) se basa en un reactor quimióstato para la fermentación continua utilizando Zymomonas mobilis. Dicho reactor se caracteriza por presentar un problema de difícil solución para el control, ya que los microorganismos usados para esta fermentación exhiben un comportamiento cinético altamente no lineal y oscilatorio. Se plantearon algunas soluciones para el control de las variables biotecnológicas del proceso usando el algoritmo tradicional PID, haciendo un análisis dinámico de los resultados y planteando estructuras multilazo y multivariable usando desacopladores entre algunas variables para la optimización del proceso.

Número 8 • 2009

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

melaza que sirve de alimentación, el flujo y la temperatura del aire de los sopladores que mantienen el proceso aeróbico y el calor generado por el mismo proceso de fermentación, que es proporcional a la cantidad de levadura producida. La temperatura óptima de fermentación de la Saccharomyces Cerevisae en régimen aeróbico es 32ºC lo que asegura el mejor rendimiento y calidad. La energía térmica es transportada rápidamente al interior de las células y el control de la temperatura es por consiguiente un parámetro importante del proceso. El agua caliente que sale del proceso se envía a tres torres de enfriamiento donde se reduce la temperatura al agua para ser reciclada. Evaluando los parámetros, se propone un controlador PID clásico que da respuestas apropiadas, pero no las mejores, entonces se plantea un control inteligente por lógica difusa para lograr un mejor tiempo de asentamiento y mitigar el comportamiento oscilatorio de sistema.

2. Proceso de producción del alcohol carburante El alcohol carburante es un compuesto inflamable que no tiene color y tiene el olor característico de los alcoholes. Se puede producir a partir de cultivos de maíz, yuca, papa, remolacha, sorgo y caña de azúcar, ya que contienen carbohidratos que se fermentan y se transforman en alcohol. El primer paso para la obtención del alcohol carburante, es el proceso de fermentación, donde los azúcares contenidos en los jugos y las mieles de los cultivos se transforman en alcohol con la ayuda de las levaduras. Una vez el alcohol es fermentado, pasa por unas columnas de destilación, donde se separan sus compuestos, obteniéndose alcohol más puro y vinazas. La etapa final es la deshidratación, donde se retira el agua del alcohol y se obtiene alcohol anhidro (alcohol sin agua) o alcohol carburante (UPME, 2002).

Luini Leonardo Hurtado C. / Johanna María Rengifo J. / Mauricio Andrés Manrique O.

La fermentación puede tener diversos significados según el contexto donde se aplique. En la microbiología industrial se ha definido como cualquier proceso que brinde un producto mediante el cultivo de un microorganismo (Bastidas y Arellano, 2001). El fermentador se carga inicialmente con el inoculo o levadura base y con una cantidad inicial de substrato que será fermentado produciendo más levadura. Este substrato compuesto por melaza de caña de azúcar es alimentado continuamente durante toda la etapa de fermentación, que en total tiene una duración de 100 horas. Como se desea conseguir una fermentación aerobia, se utilizan sopladores para introducir aire dentro del fermentador. El objetivo de un sistema de control automático es mantener la mezcla del fermentador en 32ºC y el pH en 4.5, para lo cual deben tenerse en cuenta la carga térmica del aire de los sopladores, de la melaza que se alimenta continuamente y del calor generado por la fermentación, que se estima alcanza los 1884 kJ/kg (Arias y otros, 2004). En la figura 1, se presenta una arquitectura de monitoreo del proceso de fermentación, donde se pueden apreciar las variables del proceso, que son la temperatura del reactor, la concentración del sustrato, la biomasa y el porcentaje de etanol y el sistema de adquisición de datos que permite tomar las muestras en tiempo continuo (Cha e Hitzmann, 2004).

Figura 1. Diagrama del proceso de Fermentación

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



Pm S

Ks  S

Cx

(1)



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



(2)

La velocidad específica máxima de crecimiento µm para la levadura, depende de su temperatura y del pH, a condiciones optimas, a saber T=30°C, y pH=4.5 (Fogler, 1992). Respecto a la dependencia de la velocidad específica de crecimiento con respecto a la temperatura, se puede determinar por medio de la siguiente ecuación:



P m (T )

§ E · § E · A1 exp¨  1 ¸  A2 exp¨  2 ¸ © RT ¹ © RT ¹



(3)

El primer término a la derecha muestra un aumento general en la velocidad de reacción, mientras que el segundo término, que tiene una energía de activación más rápida que el primero, está asociado a una rápida reducción de crecimiento de las levaduras a medida que la temperatura aumenta sobre el óptimo. El pH de la levadura tiene un efecto menos pronunciado sobre la actividad biológica de la levadura y existe un rango de pH suficientemente alto, el cual hace variar poco la velocidad de crecimiento. La relación matemática es la siguiente:

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3. Fermentación

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

Pm ( p H )

Pm § k 1  ¨¨ 1 © H

> @



(4)

> @

· ¸¸  k 2 H  ¹



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

5. Modelo de un cultIVo alIMentado con sAccHAROmYces ceReVIsAe Para la elaboración de cualquier sistema de control del proceso de fermentación de caña de azúcar, lo primero que se requiere es elaborar un modelo matemático que simule el comportamiento natural del sistema a controlar. Para la elaboración del modelo de la levadura, se usaron datos experimentales tomados de un cultivo de levadura Saccharomyces Cerevisae, que consistió en una toma de muestras de biomasa y etanol y medidas on-line de sustrato. Los Estados Funcionales (FS) correspondientes a las ratas de crecimiento celular, consumo de azúcar y producción de etanol en un proceso de crecimiento de la levadura para un lote alimentado se describen de acuerdo a un balance de masa son las siguientes: dcX dt

PxcX

cS Fe cX e  KpcP  Ks  cS V

dcS cS KpcP 1 cS Kp1cP Fi Fe 1 e e  PxcX  PpcX  cS, in cS dt Rsx KscS Rsp Ks1cS V V

dcP dt

PpcP

dcO2 dt

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cS Fe cP e  Kp1cP  Ks1  cS V

(kla)(c * O2  cO2 )rO2

(5)

(5)

(6)

(6)

(7)(7) (8)(8)

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

de levadura y etanol dejado en el reactor, y el primer y segundo término de la ecuación 7 representa la cantidad de sustrato consumido por la biomasa para el crecimiento de producción de etanol, el tercer término es la entrada de glucosa al reactor con un flujo de sustrato fresco y el ultimo termino es la cantidad de glucosa dejada en el reactor (Fogler, 1992). La concentración de oxigeno disuelto en el medio de reacción resulta de la cantidad de oxigeno suministrado al medio de reacción, el primer término expresa la cantidad de transferencia de masa y el último termino la cantidad consumida en la reacción de fermentación. Los balances energéticos para la camisa de refrigeración y del reactor se presentan en las ecuaciones 9 y 10: dTr dt

dTag dt

rO2 'Hr K A (Tr  Tag) Fi Fe (Tin  273)  (Tr  273)   T T V V 32UrCheat, r VUrCheat, r

K A (Tr  Tag ) Fag (Tin, ag  Tag )  T T VjUagCheat, ag Vj

(9)

(10)

(9) (10)

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

Figura 2. Diagrama de Bloques del Sistema en Lazo abierto

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

Los datos iníciales del sistema se muestran en la tabla No. 1. Tabla 1 Datos iníciales del proceso de fermentación

mNaCl mCaCO3 mMgCl2 pH Fi = Fe Tin cS_in Tin_ag

500 g 100 g 100 g 4,2 51h-1 28°C 35 g/l 15 °C

En las figuras 3 y 4 se puede observar la respuesta dinámica de las variables del sistema, con una consigna tipo escalón. Analizando el comportamiento de las variables del proceso, se determinan los puntos críticos del sistema los cuales se tomaron como referencia para el diseño del controlador. En este caso el diseño se enfocó al control de la temperatura debido a que es una variable esencial para aumentar y estabilizar la producción de etanol.

Figura 4. Respuesta dinámica de la temperatura de la camisa y del reactor frente al cambio del flujo de refrigerante.

Para el control del proceso de fermentación de caña de azúcar y de acuerdo con la experiencia de los ingenios, se establecieron los siguientes requisitos de diseño: • Mantener las variables constantes a lo largo de un periodo determinado. • Forzar las variables a seguir el camino prescrito un periodo determinado. • Optimizar las funciones de las variables del sistema para obtener un tiempo de asentamiento de la señal menor a 40 horas, que la señal no presente oscilaciones y tener un aumento en la producción de etanol.

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

Figura 3. Respuesta dinámica de las variables del proceso frente al cambio del flujo de refrigerante.

Kp

Ti

Td

P

250

∞

0

PI

225

66.66

0

PID

500

40

10

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Tipo de Controlador

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

En la figura 5 se muestra el diagrama de bloques que se configuró para el proceso.

Figura 5. Diagrama de bloques de un controlador PID para la temperatura del reactor.

La temperatura del reactor ante los cambios del flujo de refrigerante se muestra en la figura 6. Figura 7. Respuesta de las variables del proceso frente al cambio del flujo de refrigerante con Controlador PID.

Figura 6. Temperatura del reactor frente a cambios en el flujo del refrigerante.

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

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En las figuras 7 y 8 se observa la respuesta dinámica de las demás variables que intervienen en el proceso de fermentación usando el controlador clásico PID, donde se comparó principalmente el aumento en la producción de etanol y su comportamiento dando como resultado un incremento de 0.8 g/L del producto cada 80 horas.

Figura 8. Respuesta dinámica de la temperatura de la camisa del reactor frente al cambio del flujo de refrigerante, usando un Controlador PID.

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

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

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

Figura 9. Diagrama de Bloques Controlador Difuso

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

Figura 11. Respuesta dinámica de las variables del proceso frente al cambio del flujo de refrigerante con Controlador Difuso.

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

Figura 12. Respuesta dinámica de la temperatura de la camisa del reactor frente al cambio del flujo de refrigerante, usando un controlador difuso.

Figura 10. Salida del Sistema del Controlador Difuso

En las figuras 11 y 12 se observa el comportamiento de las demás variables que intervienen en el proceso, obtenidas por medio del con-

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

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

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

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

Figura 13. Control de la temperatura del reactor con sistemas inteligentes.

El lazo de control por Lógica Difusa permitió obtener del biorreactor las mejores condiciones para el proceso de fermentación, la estabilización de las oscilaciones, un tiempo de asentamiento menor y una mayor estabilidad en la producción de etanol, con respecto a los controladores PID y Red Neuronal.

conclusIones Los controladores diseñados cumplen con los requisitos esperados en la región de operación definida para el sistema, permitieron encontrar relaciones entre las variables manipuladas del biorreactor y las salidas que se desean controlar.

El lazo de control PID clásico proporciona una mayor cantidad en la producción de etanol y mantiene estable la concentración de alimento proporcionando un manejo parcial de los tópicos económicos del sistema. El lazo de control por Lógica Difusa permitió obtener las mejores condiciones de operación del biorreactor para el proceso de fermentación y la estabilización de las oscilaciones del sistema. Los controladores diseñados presentaron un buen comportamiento frente a perturbaciones constates dentro reactor, con lo que se puede concluir que el sistema se acopla rápidamente a las nuevas condiciones de trabajo manteniéndose dentro de los rangos establecidos. Al existir un rango de pH suficientemente alto, éste tiene un efecto menos pronunciado en la velocidad de crecimiento de la levadura, por esta razón no se tuvo en cuenta en el diseño del sistema de control.

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Luini Leonardo Hurtado C. / Johanna María Rengifo J. / Mauricio Andrés Manrique O.

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Número 8 • 2009

29

Aplicación de la tenacidad de fractura en el diseño de elementos mecánicos Henry Hernando Suárez Soler*

Resumen En este trabajo se presentan los resultados de la tenacidad de fractura para aceros con 0,4% de C, de acuerdo con la norma ASTM E399 y se muestran algunos ejemplos de aplicación en el diseño de elementos mecánicos. Palabras claves: tenacidad de fractura, crecimiento de grieta, fractura frágil, intensidad de esfuerzo

Abstract This paper presents the results of fracture toughness for steels with 0.4% of C, according to ASTM E399 and are examples of application in the design of mechanical elements. Keywords: fracture toughness, crack growth, brittle fracture, stress intensity

1. Introducción

*

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

Ingeniero Mecánico, Maestría en Ingeniería de Materiales y Procesos, Universidad Autónoma de Colombia. Correo electrónico: [email protected]

31 Número 8 • 2009

L

as propiedades mecánicas de los materiales están influenciadas por muchos factores, como la presencia de poros, huellas de maquinado, impurezas, esfuerzos residuales, etc., que en la mayoría de los casos bajo la acción de cargas desencadenan la formación de grietas, las cuales, presentan un avance lento inicialmente, pero, después de alcanzar un tamaño crítico, se desarrolla un crecimiento inestable de alta velocidad que da origen a una fractura súbita, de características similares a las de un material frágil.

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

propuesta por Griffith, quien consideró que un material frágil contiene una cantidad de finas grietas que actúan como concentradores de esfuerzos de suficiente intensidad, de manera que se alcanza la resistencia cohesiva teórica en regiones localizadas, donde el esfuerzo nominal es muy inferior al teórico. Cuando una de las grietas se extiende, se produce un incremento en el área superficial de los lados de la grieta, esto significa que se requiere energía para vencer la fuerza cohesiva entre los átomos. Griffith estableció que “una grieta se propagará cuando el decrecimiento en energía de deformación elástica sea, al menos, igual a la energía requerida para crear una nueva superficie de grieta” (Dieter, 1986). Este criterio se puede utilizar para determinar la magnitud del esfuerzo de tensión que causará la propagación inestable de una grieta, desde un tamaño determinado hasta una condición de fractura frágil. En los últimos años, se aprovechan los programas especializados de modelamiento, para realizar investigaciones relacionadas con el crecimiento inestable de las grietas. a partir de diferentes geometrías y condiciones de trabajo (Castillo, Yepez y Rodriguez, 2007). En este trabajo se presentan los resultados del estudio experimental realizado a los aceros AISI 4340, 9840, 4140 y 1040, para calcular el valor de tenacidad de fractura, de acuerdo con la metodología propuesta en la Norma ASTM E399. Además, estos datos se utilizan para predecir la carga límite de falla en un material al que se le generó una imperfección geométrica, con el objetivo de comparar dicho resultado con el correspondiente al que se obtiene utilizando los criterios normales de diseño que tienen en cuenta los factores de concentración de esfuerzo.

2. Mecánica de fractura

Número 8 • 2009

32

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

(Shigley y Mischke, 2002), (Rodríguez, Coronado y Anzola, 2006). Por lo general, el uso de los diferentes factores aplica cuando el material trabaja en la zona elástica y para imperfecciones que se puedan medir con relativa facilidad. Sin embargo, cuando el tamaño de los defectos es muy pequeño (una grieta por ejemplo), estos factores resultan inútiles debido a que en el borde el esfuerzo adquiere valores extraordinarios. Se propuso que el esfuerzo local cerca de una grieta depende del producto del esfuerzo nominal y la raíz cuadrada de la media longitud de la fisura, esta relación se llama Factor de Intensidad del esfuerzo (Campbell, Gerbercich, Underwood, 1982), (M. Gosz; B. Moran 1998), (Alshoaibi, Abdulnaser; Ariffin, Ahmad, 2006). Para una barra con muesca circunferencial, cargada axialmente, se define como: K



§d· ¸ ©D¹

V . S .D . f ¨



(1)

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

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

Figura 1. Probeta compacta redonda, las dimensiones significativas se toman respecto al eje de los agujeros.

a

w

B

PQ

1040

Fluencia

Acero

Dureza

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

T° Revenido

Henry Hernando Suárez Soler

°C

Rc

Kg/ mm2

mm

mm

mm

kg

0

57

200

17,3

32,1

22

850

150

54

188

19,6

30,5

22

860

250

50

170

20,1

31,4

22

1150

370

43

141

19,3

30,5

21

1470

650

32

103

17,6

33

22

1550

EE

23

84

20,2

31,1

22

2050

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

Después de generar la grieta, se realizan tratamientos térmicos (temple-revenido), con el objetivo de evaluar la tenacidad deª fractura a a a a º § § a a· ·ª a· § §a· §a· § a4,·8§¨º ·¸  11,58§¨ ·¸  11,43§¨ ·¸  4,08§¨ ·¸ » ¨ 2¨ ¸ ¸«04,,76 ,76  mate4,8¨ ¸  11,58¨ ¸  11,43 08 ¨ 2  ¸«0del ¨ ¸ ©»w ¹ para diferentes valores de resistencia w w w w © ¹ © ¹ © ¹ © ¹ »¼ a « § · w ¹¬« © w¹ © wf ¹¨ ¸ © w¹ ¬ © w ¹ ¼» §a· © f ¨ ¸ una de w © ¹ rial, finalmente, se somete cada las pro© w¹ § a· § a· ¨1  ¸ betas a un ensayo de tensión para obtener la ¨©1  w ¸¹ © w¹ (2) PQ carga de rotura (PQ). En la tabla 1 se muestran §a· PQ §a· .f ¨ ¸ KQ .f ¨ ¸ KQ B. w © w ¹ los resultados obtenidos para cada uno de los B. w © w ¹ aceros estudiados, es conveniente aclarar que la resistencia del material se deduce de la dureza, La norma recomienda que para comprobar si el teniendo en cuenta la metodología señalada en valor encontrado en la ecuación (2) corresponde Apraiz (Apraiz, 1971). al factor crítico de intensidad de esfuerzo, KIC, se debe calcular el siguiente factor: 2

3

4

Fluencia

a

w

B

PQ

°C

Rc

Kg/ mm2

mm

mm

mm

kg

0

57

200

14,2

31,1

22

1220

150

55

193

16,2

32,7

22

1450

250

50

174

16,5

31,9

22

1850

370

40

138

13,2

31,4

21,9

3450

650

35

116

13,47

31,6

22

3450

EE

22

82

16,4

32,4

22,2

3720

4

§ KQ 2,5¨ ¨V © fluencia

· ¸ ¸ ¹

2



(3)

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

4. resultados Para los aceros estudiados, la tabla 2 presenta un resumen del valor obtenido para la tenacidad de fractura, en relación con la dureza del material.

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Dureza

4340

F



T° Revenido

Acero

3

3 2

3 2

Tabla 1 Carga de rotura en relación con el tratamiento térmico, para los aceros 1040 y 4340.

2

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

Tabla 2 Tenacidad de fractura en relación con la dureza del material para los aceros 1040, 4340, 9840 y 4140 Aceros

Tenacidad de fractura, Kg.mm0,5/mm2

Dureza. Rc

4140

Tenacidad de fractura, Kg.mm0,5/mm2

Dureza. Rc

9840

Tenacidad de fractura, Kg.mm0,5/mm2

Dureza. Rc

4340

Tenacidad de fractura, Kg.mm0,5/mm2

Dureza. Rc

1040

23

234

33

221

33

197

27

221

32

229

34

227

37

224

31

262

39

172

40

191

42

173

40

214

43

200

44

149

45

150

45

154

50

117

48

181

49

171

49

148

54

122

51

160

51

116

53

136

56

94

55

115

52

157

57

79

57

88

57

67

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

Número 8 • 2009

4

Figura 2. Tenacidad de fractura vs. Dureza, en aceros 4340 [cuadro]; 1040 [rombo]; 9840 [círculo] y 4140 [triángulo]

5. análIsIs de resultados y dIscusIón Para aplicar los resultados dados, se estudiaron probetas normalizadas de tensión, tratadas térmicamente con el objeto de evaluar la tena-

cidad de fractura para diferentes valores de resistencia del material, el trabajo se desarrollo teniendo en cuenta dos situaciones, en la primera a las probetas se les hizo una muesca circunferencial, con el objetivo de calcular la carga máxima que podía soportar, en la segunda situación, para una aplicación de carga dada se determinó el tamaño crítico de grieta permisible antes de que se produzca una falla catastrófica. Finalmente, se realizaron los ensayos correspondientes, para verificar la validez del procedimiento. Situación 1 Se estudiaron probetas de tensión, de acero 4140, a las que se les hizo una muesca circunferencial, de un milímetro de profundidad, las muestras fueron sometidas a un tratamiento térmico de temple-revenido diferente, con el objetivo de evaluar la aplicación del factor de tenacidad para varias propiedades del material. Se tienen dos zonas críticas donde se puede presentar la falla: una en la muesca y otra en la parte roscada de la probeta. En cada caso, la posible carga de rotura se presenta cuando el factor de intensidad de esfuerzo sea igual a la tenacidad de fractura. Para cada una de las probetas estudiadas, de acuerdo con la dureza obtenida después del tratamiento térmico, y teniendo en cuenta la tenacidad de fractura consignada en la gráfica 2, se hizo un cálculo de la posible carga de rotura para dos situaciones que se pueden presentar: falla en la muesca o falla en la rosca. En la tabla 3 se consigna el resultado de estos cálculos. Al someter cada probeta al ensayo de tensión correspondiente, se obtuvieron los resultados reales de falla, que se consignan en las filas finales de la tabla 3. Es importante observar la gran aproximación de la carga calculada con respecto a la situación real, cuando las probetas fallaron en la muesca; pero, en el caso de falla en la rosca, se observó la presencia de múltiples grietas producto del tratamiento térmico, lo que sugiere datos reales más bajos, debido a que en los cálculos realizados no se consideró la existencia de este tipo de discontinuidad.

Henry Hernando Suárez Soler

Tabla 3 Carga de rotura esperada, para cualquiera de los posibles eventos de falla, en relación con la dureza del material. Acero 4140

1

2

3

4

5

6

Dureza, Rc

53

50

42

40

48

38

Tenacidad de fractura, kg.mm0.5/mm2

130

160

220

225

180

230

Frotura en la muesca, kg

8480

10365

13820

14134

11307

14448

Fractura en la rosca, kg

16124

19700

26276

26874

21500

27400

Carga real de falla, kg

12700

11150

15450

13900

15400

15800

Tipo de falla

Rosca

Muesca

Muesca

Muesca

Rosca

Muesca

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

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

Tabla 4 Carga de falla esperada, teniendo en cuenta el criterio esfuerzo normal máximo

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

Probeta

1

2

3

4

5

6

Dureza, Rc

53

50

42

40

48

38

Límite de fluencia, Kg/mm2

184

170

138

128

161

124

Carga límite de falla, Kg.

5512 5089 4136 3036 4840 3713

Es interesante observar que los valores calculados están muy por debajo de los reales, por lo tanto se puede concluir que el criterio tradicional para evaluar los componentes mecánicos es muy conservador. Situación 2 El concepto de tenacidad de fractura también se puede utilizar cuando se requiere conocer

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

35 Número 8 • 2009

Probeta

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

6. Conclusiones De acuerdo con las aplicaciones mostradas se observa que la Tenacidad de Fractura permite cálculos de resistencia más próximos a los reales de falla, en comparación con los obtenidos utilizando los criterios tradicionales de diseño. Es interesante observar para el conjunto de resultados obtenidos, que la Tenacidad de Fractura presenta un mejor comportamiento cuando

al material se le hizo un revenido a baja temperatura (inferior a 400 °C). Como el valor de tenacidad de fractura de los aceros estudiados se obtuvo a partir de pruebas de laboratorio, es conveniente tener en cuenta que su aplicación en el diseño debe considerar situaciones complejas, como cargas cíclicas incontrolables o condiciones ambientales agresivas.

Referencias Alshoaibi, Abdulnaser; Ariffin, Ahmad (2006). Finite element simulation of stress intensity factors in elastic-plastic crack growth. Journal of Zhejiang University Science A. Malasya. American Society for Testing and Materials. Standard Test Method for Plane-strain fracture toughness of Metallic Materials. ASTM 399. Apraiz Barreiro, José (1971). Tratamiento térmico de los aceros. 7ª edición. Dossat. Campbell, James; Gerbercich, William y Underwood, John (1982). Application of Fracture Mechanics. American Society for Metals. Metals Park, Ohio. Castillo, Yepez y Rodríguez Franco (2007). Estudio elástico plástico de mecánica de fractura mediante la modelación por elementos finitos. 8º Congreso Iberoamericano de Ingeniería Mecánica. Cuzco, Perú. Dieter, George (1986). Mechanical Metallurgy. 3ª edición. McGraw Hill. Tokyo. Hernández, Héctor (2003). Mecánica de fractura y análisis de falla. Unidad de publicaciones Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia. Bogotá. M. Gosz; B. Moran (1998). Stress Intensity Factors along three dimensional elliptical crack fronts. National Technical Information Service, federal aviation administration. U. S. Meza, Juan y Chaves, Cesar (2003). Estimación de la tenacidad a la fractura mediante el método de indentación. DYNA, Año 70, Nro. 139. Medellín. O. K. Chopra; E. E. Gruber; W. J. Shack (2003). Fracture Toughness and Crack Growth Rates of Irradiated Austenitic Stainless Steels. Argonne National Laboratory. U.S. Washington DC.

Número 8 • 2009

36

Rodríguez, Sara; Coronado, John; Arzola, Nelson (2006). Predicción de vida remanente en ejes de maza superior de molino de caña. Ingeniería e investigación, Año 26, Nro. 001. Bogotá. Shigley, Joseph y Mischke, Charles (2002). Diseño en ingeniería mecánica. Editorial McGraw Hill. Wulpi, Donald (1966). How Component Fail. American Society for Metals. Metals Park, Ohio.

Diagnóstico del estado de desarrollo del dibujo tridimensional en estudiantes del Programa de Diseño Industrial de la Universidad Autónoma de Colombia* Boris Quintana** Ximena Barbosa***

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

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



Grupo CEIDE: Profesores de tiempo completo UAC Boris Quintana (Director), Ximena Barbosa (Coinvestigadora 1), Andrea Cuenca (Coinvestigadora 2 - externa), las auxiliares de investigación 2007-2008 Nataly Cárdenas (egresada UAC), Luz Andrea Valbuena (estudiante X semestre UAC), las auxiliares de investigación 2008-2009 Ana María Galindo (estudiante IX semestre) e Isabel Piraquive (estudiante IX semestre) y el estudiante observador en trabajo de grado Hilbar Augusto López. ** Diseñador Industrial, Profesor Tiempo completo Universidad Autónoma de Colombia, [email protected] *** Diseñador Industrial, Profesor Tiempo completo Universidad Autónoma de Colombia, [email protected] *

Número 8 • 2009

37

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

1. IntroduccIón

E

l trabajo de investigación que aloja el estudio presentado a continuación surgió de la observación empírica de algunos profesores, que notaban el, cada vez más creciente, desinterés de parte de los estudiantes de diseño industrial con respecto a su desarrollo de la mano alzada, en especial los estudiantes de semestres superiores de pregrado. De modo que la preocupación, fuente de inspiración del proyecto, nace cuando se ve desarrollar recurrentemente prácticas erráticas en el ámbito del dibujo en un sector amplio de estudiantes de la carrera de diseño industrial (séptimo a décimo semestre) en un periodo de observación informal de dos años (2003-2005, año en el que se formula la investigación para entrar a concurso en el ISP). Dibujo 1 –2009–

2. el dIBujo y su estudIo

Número 8 • 2009



Tradicionalmente pensamos en el dibujo como un medio de expresión de exclusivo dominio de las artes y el diseño; sin embargo poco se piensa acerca de su importancia si se reflexiona a la luz de la educación básica o media en la cual las Pruebas de Estado pretenden valorarle1 sobre todo si se trata del dibujo que expresa volumen, al que llamaremos en adelante dibujo tridimensional. 1



Dentro de las Pruebas de Estado se pretende evaluar competencias asociadas al área de matemáticas en términos del eje conceptual de “medición” en las que se enmarcan competencias de análisis espacial y geométrico. Grupo de Divulgación de Resultados, Subdirección Académica - ICFES, 2001.

A grosso modo se podría decir que esta categoría de dibujos debería permitir entender a quien los visualiza, y mínimo a quien los dibuja, una gran variedad de fenómenos como las relaciones espaciales entre objetos, conjeturar sobre su dimensión o escala (medición), su posición (equilibrio), identificar posibilidades de ubicación en el espacio (rotaciones y traslaciones), deformaciones (inferir posibles alteraciones desde sus ejes), su taxonomía etcétera. En últimas, este dibujo tridimensional se convierte en nuestro contexto académico (y en la mayoría de contextos de la práctica profesional) en una herramienta de “modelado rápido” sobre el cual poder trabajar en términos espaciales con objetos representados en un espacio plano como lo es el papel o, como es común encontrarlo en nuestros días, el monitor de una estación de trabajo sistematizada. En diseño industrial se encuentra un poderoso enlace entre el dibujo a mano alzada y el uso de computadores puesto que unos y otros comparten un propósito común: la expresión gráfica. Se debe destacar que pese a este puente comunicacional se encuentran diferencias muy evidentes entre ellos; por ejemplo, con el uso permanente y cada vez más acelerado de los computadores en las instituciones de educación formal, “parece haberse anulado la intención y habilidades para dibujar manualmente”2. Parece entonces que no es casualidad el hecho que la actual generación de estudiantes entre más habilidades posee en el manejo de los computadores ha venido perdiendo destrezas en su dibujo a mano alzada en términos de medida, encuadre, perspectiva, proporción, trazo etc. Pero no se trata de una pérdida para lamentar e intentar recobrar, sino de un conjunto de habilidades para fortalecer durante el proceso de formación académica en diseño, pues (…) es casi una constante encontrar que los alumnos destacados en diseño, son los que

2



Entrevista con Alejandro Otálora Castillo, Director del Programa de Diseño Industrial, Universidad Autónoma de Colombia. Bogotá. Septiembre de 2006.

Boris Quintana / Ximena Barbosa

En palabras del profesor Mauricio Sánchez, (…) los profesores no sabemos qué es lo que pasa exactamente, pero interiormente sabemos que los alumnos han perdido capacidad de representación espacial, de pensamiento tridimensional y de plástica formal cuando han renunciado al dibujo a mano alzada y han acogido como única vía la representación digital. Según lo que he podido analizar en mis años de experiencia en la docencia, los alumnos con habilidades de representación a mano alzada son normalmente más hábiles para representar sus ideas y, paralelamente, cuentan con una mayor plástica o habilidad formal en el momento de encontrar alfabetos formales para expresar ciertas ideas o conceptos. (…) definitivamente no existe un proceso de representación más cercana al concepto o a la idea, a la mente del diseñador, que su propia mano 4. Este trabajo de investigación partió de observaciones empíricas sobre estudiantes de séptimo a décimo semestres de la carrera de Diseño Industrial quienes a pesar de encontrarse en el ciclo de síntesis5 de su formación, evidenciaron durante los semestres observados (segundo semestre de 2003 al segundo semestre de 2005) trabajos realizados a mano alzada con dificultades de concreción desde un punto de vista de 3



4



5



Palabras del profesor Gustavo Guerrero de la Universidad Nacional de Colombia en reunión de la reforma curricular de diseño industrial - Ciudad Universitaria, Bogotá. Enero 19 de 2009. Informe de evaluación del proyecto de investigación “Optimización de ambientes pedagógicos que promuevan el desarrollo del dibujo tridimensional en estudiantes universitarios” del profesor Mauricio Sánchez de la Universidad Jorge Tadeo Lozano, par investigador externo, dirigido al ISP. Octubre de 2008. Este ciclo comprende a los estudiantes de 7º a 10º semestres en los cuales ya se han trabajado y desarrollado herramientas de expresión como el dibujo básico y como su nombre lo indica, es un ciclo que recoge herramientas conceptuales del plan de estudios desarrollado en la carrera. Documento Maestro de Diseño Industrial, 2006.

su tridimensionalidad. De igual manera esta observación también venía replicándose en profesores del Área de Expresión responsables de estudiantes del primer ciclo de carrera donde el problema de la deficiencia en la grafía tridimensional también se presentaba de manera regular. Puesto este problema de relieve, se decide intervenir en los ambientes pedagógicos que componen las clases más comprometidas con el tema, y la decisión en primera instancia fue apuntar a la modificación de los ambientes pedagógicos actuales, por unos más propicios para el desarrollo del pensamiento espacial en los estudiantes de primer ciclo de carrera quienes por su vulnerabilidad (pues desde el comienzo de su carrera deben remontar la dificultad de dibujar) debían ser objeto principal de dicho trabajo. Desde el punto de vista metodológico de la investigación, nos encontramos inmersos en el hecho de la falta de documentación organizada que nos permitiera realizar un análisis concienzudo sobre las patologías y sus causas, por lo que la investigación adoptó un nuevo curso en primera instancia: hacer un análisis previo de una muestra significativa de la producción (dibujos) de la población de estudio, determinando con esto el estado del arte mismo que sirviera de base al trabajo investigativo. Con este objetivo en mente, se diseñó una herramienta de recolección de datos que nos permitiera capturar y organizar información para su posterior estudio. A continuación se expone el desarrollo de dicha herramienta, el modo en que se ha implementado y los principales resultados encontrados para inicios de 2008.

3. Metodología 3.1. Prueba piloto con la primera herramienta de evaluación

39

Es importante destacar que la primera herramienta utilizada surgió de tal manera que, en primera instancia, permitió evaluar trabajos de estudiantes de dos profesores del Programa de

Número 8 • 2009

mejor saben y pueden expresarse por medio de la representación gráfica, (…) por eso no es gratuito ver a estos estudiantes desarrollando los mejores proyectos del salón 3.

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

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

• 30 trabajos de expresión a mano alzada.

Vale la pena indicar que los dibujos seleccionados para iniciar este trabajo piloto, y la evaluación descrita, son resultado de ejercicios planteados por los docentes y elaborados por sus estudiantes, desarrollados entre 2006 y 2007.

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

La herramienta Formulario A que se realizó es la siguiente:

• 200 trabajos de expresión tridimensional en software.

Formulario A. Elaboración propia, 2007

Número 8 • 2009

40

Con esta herramienta se pensó dar una gran prelación a la identificación del dibujo, es decir, describirlo desde aquellas características básicas sobre las cuales se fundamenta, como la manera en la que fue concebido (método de representación), el tipo de construcción bidimensional que lo determina (si es axonometría, una perspectiva o una concepción de carácter libre), así como indagar sobre la técnica de dibujo propia para su realización (con marcador de ilustración, esfero, un carboncillo, el computador, etc.).

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

Boris Quintana / Ximena Barbosa

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

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

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

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

5. Análisis del dibujo Se entiende que el evaluador debe ser una persona entrenada para la observación de dibujos y las características que les permiten una comunicación adecuada según su planteamiento, por lo que este apartado es de especial cuidado dentro de la observación. Cada uno de los ítems se calificó con valores absolutos en una escala de evaluación trabajada al interior de la investigación; dichos ítems a estudiar en el dibujo son: Proporción y escala: En este estudio se pretende comparar las diferentes mediciones que permiten de una manera global entender los componentes dimensionales en los ejes naturales X, Y y Z de un objeto (anchura, altura y profundidad) en función de una composición equilibrada desde el volumen conformado. Volumen, luz y sombra: Este ítem pretende evaluar la comprensión del objeto desde su capacidad de transmitir información visual de la tridimensionalidad (veracidad tridimensional) lo cual se ve acentuado en existencia de luces y sombras, elementos que facilitan la lectura de volumen al interior de un dibujo.

Con este ítem se espera evidenciar la técnica de elaboración específica con la cual se ha construido el dibujo.

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

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

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

3. Técnicas de Dibujo: secas/ húmedas/ mixtas/ técnicas computacionales.

41 Número 8 • 2009

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

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

el momento de expresarse gráficamente. Dicha traducción es posible mediante tres (3) tipos diferentes de procesos como son: La réplica: (imitar algo que se observa de manera directa). Como ejemplos tenemos un calco, o la expresión gráfica de un florero que el sujeto observa y representa de manera fidedigna en el papel. La abstracción: este concepto se puede definir a partir de dos fuentes diferentes de información, estas son, desde su concepción a partir del arte y su definición en psicología cognitiva. La modelación rápida: llegar a la forma física mediante un proceso de dibujo de ensayo y error, sin que dicha modelación sea establecida de manera preliminar por algún estudio creativo o metodológico particular, boceto o plano. La abstracción desde el arte consiste en extraer de una imagen figurativa los elementos esenciales […], se busca una nueva expresión de la realidad, llegando a oscilar entre dos polos: el acercamiento a la realidad para entenderla y el alejamiento de ella al interpretarla (Velandia, 2009), y al tenor del dibujo en la escuela de la pintura abstracta, dice que […] no se configura una casa imitando a un árbol, que en algunas circunstancias puede hacer las veces de albergue; su aspecto responde a su misión; su forma sigue a su función. Se trata, al nivel más elemental, de un volumen abstracto y dimensional. Al igual que la abstracción se da

Número 8 • 2009

42

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

En el segundo abordaje, desde la psicología, se afirma que la abstracción es la capacidad mental superior que tiene todo ser humano para poder deducir la esencia de un concepto o situación determinada (Rodríguez, 2006), convirtiéndose en una capacidad de superviviencia esencial del profesional de diseño, pues con ella recrea, modela, reproduce, completa y genera elementos para definir espacios y formas. Las que se enuncian a continuación (Tabla 1.) son las diversas traducciones posibles, las cuales tienen como resultado (salida) una expresión gráfica bidimensional (2D) o dibujo.

Entrada

Salida

Traducc. Proceso

2D Ej. Foto

2D Ej. Un calco de la foto

Réplica mecánica

2D Ej. Vista anterior

2D Ej. Vista posterior

Abstracción

Objeto Tridimensional

2D

Réplica gracias a un método de representación

Material Conceptual (una imagen de lo imaginado)

2D

Abstracción (RM)

Tabla 1

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

Boris Quintana / Ximena Barbosa

Delineado

Dibujos 2 y 3. Deficiencias en la representación de volúmenes

28,36

40,38

25

6,25

Proporción y escala

11,53

36,53

48,07

3,84

Volumen, luz y sombra

10,57

33,65

51,44

4,32

Acabados visuales

Alto

Medio

Bajo

Nulo

Modelación tridimensional mediante técnicas computacionales

6. aplIcacIón de la herraMIenta pIloto

30,55

42,22

23,33

3,88

En esta fase de exploración preliminar se tomaron en cuenta solamente dibujos de la asignatura Expresión Básica, elaborados durante los periodos académicos 2007-2 y 2008-1. Con la herramienta se pretendió entonces validar el juicio emitido por varios profesores del Área de Expresión, según los cuales, los estudiantes no presentan destrezas suficientes para ser considerados como pensadores del objeto (en abstracto) y representadores de objetos y su espacio (en el que eventualmente se localizan y/o movilizan dichos objetos). En pocas palabras, este estudio piloto perseguía verificar la existencia o inexistencia de competencias necesarias en los estudiantes para expresar un volumen concreto en una situación espacial también concreta.

Proporción y escala

11,66

39,44

47,7

1,11

Volumen, luz y sombra

10,55

35,55

51,66

2,22

Acabados visuales

Alto

Medio

Bajo

Nulo

Desde un punto de vista de evaluación, • Alto se considera un nivel más que satisfactorio, sobresaliente. • Medio: un nivel satisfactorio.

promedio,

apenas

• Bajo: un nivel insuficiente, con poca claridad en el ítem estudiado.

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

• Nulo: un nivel dentro del que caben trabajos que desprecian el ítem contemplado o aparecen dentro del dibujo sin criterio o evidencia de reflexión.

Formulario A. Comparación porcentual entre métodos de representación:

Estudio porcentual en cada uno de los elementos de análisis del dibujo en los trabajos a mano alzada:

Mano alzada 28,57

37,71

21,42

Proporción y escala

10,71

17,85

50

21,42

Volumen, luz y sombra

10,71

21,42

50

17,85

Acabados visuales

Alto

Medio

Bajo

Nulo

4

Diagrama 1. Elaboración propia

Número 8 • 2009

14,28

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

objeto) visualizado y manipulado por el estudiante en el mismo salón de clase.

Modelación tridimensional mediante técnicas computacionales

Diagrama 2. Elaboración propia

Diagrama 4. Elaboración propia

Diagrama 3. Elaboración propia

14,28

28,57

37,71

21,42

Proporción y escala

10,71

17,85

50

21,42

Volumen, luz y sombra

10,71

21,42

50

17,85

Acabados visuales

Alto

Medio Bajo

Nulo Diagrama 5. Elaboración propia

7. la Mano alZada: conclusIones parcIales

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44

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

Diagrama 6. Elaboración propia

Boris Quintana / Ximena Barbosa

42,22

23,33

3,88

Proporción y escala

11,66

39,44

47,7

1,11

Volumen, luz y sombra

10,55

35,55

51,66

2,22

Acabados visuales

Alto

Medio

Bajo

Nulo

Se puede inferir gracias a lo anterior, que al momento de representar gráficamente la tridimensionalidad, desde su concepción en computador, es mejor el manejo de proporción y escala (con un 42% de la población en buen manejo a este tenor) en contraste con una mayoría del 37% que tiene un bajo dominio de la mano alzada en cuanto a su proporción y escala. Los programas de manejo (modelamiento) tridimensional cuentan con más herramientas predeterminadas de construcción, y visualización, permitiendo al estudiante apropiarse de ellas e ir evidenciando la forma a través de su uso. Esta situación precisamente no se presenta en la construcción a mano alzada, siendo un factor determinante en el momento de la constitución de un dibujo tridimensional. Los acabados visuales, volumen, luz y sombra, como conceptos, deben ser comprendidos por el estudiante desde unas herramientas básicas, predeterminadas en el software. Con ellas se comienza a dar una experimentación intuitiva de estos conceptos y una exploración simple de herramientas al momento de querer incorporar, por ejemplo, elementos como luces, y sombras que destaquen el resalte del dibujo modelado.

Delineado

Diagrama 8. Elaboración propia

Diagrama 9. Elaboración propia

28,36

40,38

25

6,25

Proporción y escala

11,53

36,53

48,07

3,84

Volumen, luz y sombra

10,57

33,65

51,44

4,32

Acabados visuales

Alto

Medio

Bajo

Nulo

Para la expresión gráfica de la tridimensionalidad, mediante el delineado, se observa un porcentaje bajo de dominio en el tema de dicha categoría de dibujos desde un punto de vista de la conformación de detalles (acabados visuales). Este hecho es de fácil inferencia por la fuerte preocupación del estudiante por el delineado mismo (realizado gracias a herramientas) que configura suficientemente el andamiaje estructural del dibujo tridimensional.

De la primera herramienta formulario A1 Diagrama 7. Elaboración propia

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

4 Número 8 • 2009

30,55

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

mulario A, la cual se empleó con dibujos seleccionados, resultado de ejercicios planteados por los docentes y elaborados por los estudiantes, desarrollados entre el segundo periodo de 2007 y el primer periodo de 2008. Como se enunció anteriormente se realizó un estudio de los trabajos de los alumnos, de las asignaturas de Expresión Básica, Dibujo Geométrico y Modelado 3D (software Rhinoceros), con el mismo propósito. Específicamente se encontró que el determinar los Acabados Visuales, como parámetro evaluador de la expresión gráfica de la tridimensionalidad no era del todo apropiado, puesto que el uso de los diferentes tratamientos dados a una superficie, permiten un acercamiento a la realidad representada por medio de tonalidades, texturas, materiales etc., pero éstos no tienen injerencia en la concreción estructural de elementos que representen la tridimensionalidad. En cuanto a los ítems de la Identificación del Dibujo, no se realizó modificación alguna. En lo que atañe al ítem denominado Traducciones se realizaron los siguientes cambios debido a que la lectura e interpretación dada a cada uno de los procesos que se presentan en el momento de dibujar, no explican claramente bajo qué referentes se fundamenta la estructura del dibujo. I. Caracterización del Trabajo: El apartado denominado “Método de Representación” en la Herramienta Formulario A, se reemplazó por el apartado “Caracterización del Dibujo” que comprende los ítems: mano alzada/ delineado/ software.

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4

II. Nivel de Complejidad (Análisis del dibujo): En este ítem, como se enunció anteriormente, se suprime como parámetro de análisis Volumen, Luz y Sombra y Acabados Visuales, conservando solamente Proporción y Medida a razón de encontrarlos como elementos estructurales en la conformación de dibujos tridimensionales.

III. Componente Estructural - Traducción: Luego de realizar el estudio correspondiente a las traducciones, se concluyó acerca de los procesos en los que se incurre en dichas traducciones, los cuales de manera simplificada se redujeron a “replica” y “abstracción”. Las posibles traducciones establecidas en la nueva herramienta son: 2D - 2D, 3D – 2D y RM – 2D.

8. conclusIones de la prueBa pIloto (Aplicación de la Herramienta - Formulario A) A modo de conclusión preliminar, posterior al análisis cualitativo y cuantitativo de información proveniente de primera fuente, se determinó que la representación dada de los objetos está enmarcada dentro de un contexto que dista de una representación adecuada de la tridimensionalidad, de lo cual da fe el estudio realizado con más de 250 trabajos de estudiantes activos del programa de Diseño Industrial de la Universidad Autónoma de Colombia. Las patologías más recurrentes en los dibujos analizados son la ausencia o escasa comprensión espacial, la difícil interpretación de volúmenes desde su composición y su posterior representación, manejo de un andamiaje estructural truncado desde el concepto mismo de estructura para el dibujo, y dificultad en el razonamiento espacial cuando entran en juego más de un objeto a ser representado.

Dibujo 4. Escasa comprensión espacial

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

Boris Quintana / Ximena Barbosa

• evaluaR en los estudiantes los conocimientos, en relación con la comprensión de la espacialidad. Más aún cuando la formación a impartir en los estudiantes está orientada hacia una adecuada representación de los objetos, elementos comunicantes en cualquier contexto. • DeteminaR en los estudiantes su capacidad de realizar procesos mentales que le permitan interpretar objetos para ser representados tridimensionalmente. • evaluaR las diferentes metodologías implementadas en el aula, para la representación gráfica de los objetos y su tridimensionalidad. • inDaGaR sobre los métodos de representación en su aplicación, en cuanto a la forma en que éstos están siendo abordados por los estudiantes. • CompRenDeR que el uso de estos métodos de representación, son medios comunicacionales, que le permitirán al alumno expresar gráficamente una idea y/o concepto. Pero estos métodos siempre deberán tener en cuenta conceptos básicos para la proporción, el volumen, la luz y la sombra. • DeteRminaR en el alumno las dificultades presentadas en la comprensión y aplicación de los conceptos de proporción, volumen, luz y sobra el momento de dibujar un objeto.

• inCuRsionaR en el uso de herramientas tecnológicas como elemento comunicacional que viabilice la práctica en la representación de la tridimensionalidad. • funDamentaR las plataformas metodológicas y tecnológicas que soportarán el quehacer pedagógico, mediante la asociación, comprensión, relación y conformación de un objeto y lo que esto implica en términos de realizar procesos mentales para la construcción del mismo.

del grupo de InVestIgacIón Como su nombre lo denomina, el Centro de Estudios Interdisciplinarios para la Educación, CEIDE, se enfoca en problemas relacionados al que hacer pedagógico centrándose en el estudio y solución a dificultades de cognición, diseño de metodologías pedagógicas, didácticas, desarrollo integral del estudiante, entre otros. La práctica investigativa de los integrantes de CEIDE les ha llevado a desarrollar y concluir diversos trabajos sobre poblaciones en educación formal básica y media, e incluso en espacios de educación no formal. CEIDE nace en agosto de 2005 luego de iniciar una apuesta sobre el trabajo inscrito en el contexto de las ciencias de la educación, formulando el proyecto de investigación optimizaCión De amBientes peDaGóGiCos que pRomuevan el DesaRRollo Del DiBujo tRiDimensional en estuDiantes univeRsitaRios en su etapa de

diagnóstico y primera propuesta (2006 a la fecha) inscrito en la Universidad Autónoma de Colombia.

• afianzaR los conceptos de volumetría a partir de la realización de ejercicios que induzcan al alumno en la comprensión de la espacialidad. • ReflexionaR, acerca del que hacer pedagógico del docente en torno, a las prácticas pedagógicas implementadas en el aula con el sentido ya enunciado.

4

Dibujo 5

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

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

Tabla de diagramas y dibujos • Dibujo 1: Estudiante Manuel Posada, 2009-1, pág. 3. • Dibujos 2 y 3: Estudiantes de Expresión Básica, 2006, pág. 12. • Dibujo 4: Estudiantes de Expresión Básica, 2007, pág. 22. • Dibujo 5: Estudiante Manuel Posada, 2009-1, pág. 25.

• Diagrama 4: Datos porcentuales “Proporción y Escala” frente a técnicas computacionales, pág. 16. • Diagrama 5: Datos porcentuales “Volumen, luz y sombra” frente a técnicas computacionales, pág 16. • Diagrama 6: Datos porcentuales “Acabados visuales” frente a técnicas computacionales, pág. 17.

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

• Diagrama 7: Datos porcentuales “Proporción y Escala” frente a técnicas de delineado, pág. 18.

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

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

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

• Diagrama 9: Datos porcentuales “Acabados visuales” frente a técnicas de delineado, pág. 19.

Referencias Icfes. 2001. ICFES. ¿Qué evalúan las pruebas? Grupo de Divulgación de Resultados - Subdirección Académica - ICFES.Bogotá, 2001. pp. 1-16. Dondis, D.A. 1992. La Sintaxis de la Imagen. Editorial Gustavo Gili, 10 edición, S.L. p. 75. Pérez, J., Albarracín, Jesús. 2007. Dibujo para diseñadores industriales. Parramón Ediciones. Perinat, Adolfo et al. 2004. Psicología del Desarrollo, un enfoque sistémico. En http://www.ediuoc. es/libroweb/3/91.htm Pierre Home-Douglas. 2006. A Mind for Design. Vol. 15, Iss. 5, pp. 30-33. Velandia, Lluvia. 2005. Historia del arte. http://site.ebrary.com/lib/bibliauautosp/Doc?id= 10092731&ppg=15

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48

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Boris Quintana / Ximena Barbosa

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El desarrollo sostenible y sustentable como factor de crecimiento económico y social Fernando Sánchez Sánchez*

Resumen Los factores del desarrollo están asociados a una serie de variables, que permiten que las regiones crezcan de manera sostenible y sustentable, factor que necesariamente se da cuando hay una conciencia directa alrededor de la cantidad de recursos naturales que tiene un ecosistema y de sus factores de explotación, preservación y conservación. Lo ambiental ha tenido un papel apenas marginal en la teoría del desarrollo, donde ha ocupado una posición subordinada respecto a la prioridad que se otorga al crecimiento económico. De este modo, lo ambiental se ha constituido en el convidado del piedra del desarrollo, un factor aludido y eludido al mismo tiempo que, sin embargo, ha terminado por convertirse en el elemento desencadenante de todas las contradicciones que esa teoría alberga en su seno. Por lo mismo, y más allá, esta tergiversación de lo ambiental apuntaba a otra de más amplio alcance: la del significado histórico del desarrollismo liberal de la II posguerra, en tanto de marco de relación entre las especie humana y el mundo natural, tal como se expresa en la situación de crecimiento económico sostenido –aunque mediocre e incierto– combinado con deterioro social y degradación social constantes, que caracteriza la evolución de nuestros países dentro del sistema mundial. Palabras claves: Medio ambiente, Desarrollo sustentable, Ecologismo, ambientalismo y conservacionalismo; Capital económico, Agenda 21. - 1 -

Abstract

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

*

Ingeniero Ambiental y Sanitario, Administrador Público, Especialista en Proyectos de Desarrollo, docente Universidad Autónoma de Colombia, correo electrónico [email protected]

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

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

1. Introducción

P

ensar en el crecimiento económico como factor condicionador del desarrollo, en términos de la sostenibilidad y sustentabilidad ambiental, se convierte en un reto de gran impacto dentro de los modelos de productividad y competitividad; pensar que los recursos naturales son bienes intangibles que dios se las dio al hombre para que él las usufructúe a su libre albedrio es hoy en día una utopía de la industrialización clásica. Dentro de esta reflexión se hace necesario contar con un modelo que cuantifique y cualifique la biodiversidad que soporta cada ecosistema y de esa forma mirar el soporte de biomasa que tiene un área determinada, estudiando de manera técnica los ciclos vegetativos y los ciclos de vida que nos permitan saber los factores de preservación, conservación y explotación de estos recursos que posteriormente serán convertidos en materias primas y llevados a un proceso de producción, para la generación de bienes y servicios. Es en este contexto que vale la pena leer algunos aportes del padre de la teoría de la evolución

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

Entendemos por Desarrollo Sostenible aquel modelo resultante de la interrelación equilibrada de fórmulas de desarrollo económico, social y ambiental que posibilita la satisfacción de las necesidades actuales del hombre sin poner en peligro la capacidad de las generaciones venideras de hacer lo mismo. Ese desarrollo, bautizado como sostenible por el Informe Brundtland en 1987, se convierte rápidamente en principio político fundamental para la Unión Europea en 1992, cuando el Tratado de la Unión lo inscribe entre sus grandes líneas, paralelamente, la Cumbre de Río consolida la evolución, desde el crecimiento hasta el desarrollo, aportando una herramienta de acción que materializa las concepciones, hasta entonces, meramente teóricas: la Agenda Local 21. Nace así un modelo de aplicación local para un efecto global cuyo bastón de mando se concede a las corporaciones locales, si bien involucra a las entidades municipales en su ejecución (Sanchez, 1991). La evaluación del impacto ambiental, en el diseño de obras y actividades de interés público o privado, es una herramienta técnica que se ha incorporado formalmente al complejo proceso de la planeación del desarrollo. Conocer a qué tipo de desarrollo se refiere y cuáles son los objetivos y estrategias y, en general, la visión conceptual de éste desarrollo, son materia de debate aún. Los indicadores sociales muestran un rostro heterogéneo en donde el reflejo de un mundo rural empobrecido, contrasta fuertemente con metrópolis relativamente ricas. En todo caso, se ha fortalecido una amplia capa de población media, empeñada en consolidar una posición socioeconómica duramente alcanzada y que recientemente se ha visto amenazada por las crisis económicas recurrentes que se viven. Hoy se confronta la amenaza ambiental más crítica de la historia: deterioro del suelo, del agua y de los recursos marinos, esenciales para la producción alimentaria en ascenso. Contaminación atmosférica con efectos directos sobre la salud, pérdida de biodiversidad y su modesta, pero no menos importante contribución a los daños a la capa de ozono y al cambio climático global. Simultáneamente, se encaran graves

Fernando Sánchez Sánchez

2. Desarrollo temático El concepto de desarrollo sustentable en su sentido más general, ha sido aceptado y apoyado ampliamente. Sin embargo, ha resultado más difícil el traducir este concepto en objetivos, programas y políticas prácticas alrededor de los cuales puedan - 2 - unirse las naciones, debido a que éstas enfrentan circunstancias muy variables. El marco conceptual y teórico del desarrollo sustentable presenta varias aproximaciones en función del enfoque disciplinario que la aborda. De este modo, para algunos lo importante es el uso de los recursos naturales renovables, de tal suerte que no los agote o degrade y devenga una reducción real de su utilidad renovable para las generaciones futuras, manteniendo constante los inventarios de recursos naturales. El desarrollo no significa necesariamente crecimiento económico, el tipo de actividad económica puede cambiar sin incrementar la cantidad de bienes y servicios. Se dice que el crecimiento económico no sólo es compatible con el desarrollo sustentable, sino que es necesario para mitigar la pobreza, generar los recursos para el desarrollo y prevenir la degradación ambiental. La cuestión es la calidad del crecimiento y cómo se distribuyen sus beneficios

no sólo la mera expansión Con frecuencia, el desarrollo sustentable se define también como el desarrollo que mejora la atención de la salud, la educación y el bienestar social. Actualmente se admite que el desarrollo humano es decisivo para el desarrollo económico y por la rápida estabilización de la población. Algunos autores han extendido aún más la teoría del desarrollo sustentable al incluir una rápida transformación de la base tecnológica de la civilización industrial; para la cual señalan que es necesario que la nueva tecnología sea más limpia, de mayor rendimiento y ahorre recursos naturales a fin de poder reducir la contaminación, ayudar a estabilizar el clima y ajustar el crecimiento de la población y la actividad económica. Un componente importante implícito en todas las definiciones de desarrollo sustentable se relaciona con la equidad: la equidad para las generaciones por venir, cuyos intereses no están representados en los análisis económicos estándares ni en las fuerzas que desestiman el futuro, y la equidad para la gente que vive actualmente, que no tiene un acceso igual a los recursos naturales o a los bienes sociales y económicos (Toledo, 1997). Existe, en efecto, cierto conflicto entre ambos tipos de equidad, mientras que por una parte se apunta que los problemas ambientales en los países en desarrollo no pueden resolverse sin mitigar la pobreza y demandar una redistribución de la riqueza o de los ingresos, tanto dentro de los países como entre las naciones ricas y pobres. Por otro lado, se enfatiza la equidad intergeneracional, la participación en el bienestar entre la gente de hoy y la del futuro y se concentra en la necesidad de reducir el consumo actual para proveer inversiones que formen recursos tales como conocimiento y tecnología para el futuro. La Unión Mundial de Conservación definió el desarrollo sustentable en términos de mejorar la calidad de la vida humana sin exceder la capacidad de carga de los ecosistemas que lo sustentan. Esto supone que el desarrollo sustentable es un proceso que requiere de progresos simultáneos en diversas dimensiones económica, humana, ambiental y tecnológica. El uso del término “desarrollo”, más que crecimiento económico, implica aceptar las limita-

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

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

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

2.1. Crecimiento económico

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Las teorías económicas deberían ser valoradas dentro del contexto de su más amplia estructura (paradigma). Hay una compleja interacción que toma lugar entre la evolución de la teoría científica (natural, física y social) y el orden social. La forma en que la investigación científica responde las cuestiones del mundo natural y humano busca explicar en qué momento serán influidas por los factores sociales, culturales y políticos. De aquí que las actitudes hacia la naturaleza y la preservación/conservación cambiarán conforme ésta y la humanidad evolucione. El Paradigma Marxista.- Karl Marx (1818-1883), adoptó la teoría del valor del trabajo de los economistas clásicos (los trabajadores eran la única fuente de producto económico neto) y fue igualmente pesimista sobre el futuro estándar de nivel de vida para la mayoría de la gente (la clase trabajadora) en la sociedad capitalista. De acuerdo a Marx, los economistas clásicos han fallado en la organización económica capitalista, en su contexto histórico. Procuró formular un modelo de producción de comodidad generalizado que caracterizara la producción de comodidad como una relación social. La historia se interpretaría como un fenómeno

dialéctico, un proceso de conflicto de fuerzas materiales y económicas del que surge una síntesis, una resolución del conflicto. El paradigma neoclásico y humanístico.- Al inicio de 1870 los economistas neoclásicos pensaron desarrollar el análisis dentro de la corriente economista principal. La teoría del valor del trabajo fue abandonada y un precio de comodidad fue visto, no como una medida del costo de trabajo sino de su escasez. La concentración en el valor de la escasez permitió analizar simultáneamente ambos lados del mercado. Los analistas compararon la cantidad de comodidad disponible (suministro) con la cantidad requerida (demanda). La interacción de la oferta y la demanda determinó el equilibrio del precio de mercado para la comodidad. La actividad económica que se observó en el mundo real fue vista como resultado de la interacción entre la actividad productiva (determinada por el progreso tecnológico) y las preferencias de los compradores individuales contraída por el rango factible de selección e ingreso (Coria, 2008). El teorema básico de la economía del bienestar busca legitimar la conducta racional como un bien socialmente deseable y también justificar alguna intervención del gobierno para proveer de condiciones bajo las que los individuos seleccionen. Se alega que en una economía con derechos de propiedad transferibles bien definidos, los individuos y las empresas tendrían cada vez más incentivos para usar los recursos naturales tan eficientemente como sea posible. De acuerdo a la aproximación de los derechos de propiedad, una creciente intervención del gobierno debería resistirse porque la propiedad pública de muchos recursos naturales figura como la raíz de los conflictos de control de recursos: hay fallas de Gobierno. Se asume que la teoría del sector público debería basarse en el mismas suposiciones motivacionales (auto-interés) usadas en el análisis de la conducta individual privada. De aquí que el tomador de decisiones vea maximizar su propia utilidad, no la de alguna institución o Estado. Según algunos autores, existen tres visiones del mundo contenidas

Fernando Sánchez Sánchez

• la visión liberal que parte de la idea de que la economía es autónoma, independiente de lo político, de lo social y de lo cultural y considera la pobreza como causa y efecto de la degradación ambiental sin discutir la dinámica social que provoca la pobreza y la exclusión; culpa a los países tercer mundistas por la crisis ecológica y no al modelo de vida de los países más ricos del planeta. • La segunda, la visión culturalista es una crítica al discurso liberal del desarrollo sostenible; considera que la cultura es la instancia fundamental de la relación de la sociedad con la naturaleza y cuestiona a la cultura economicista y científica de occidente. Sostiene también que en la cultura se origina la crisis ambiental, principalmente porque se trata a la naturaleza como mercancía de enriquecimiento. Por último cree imposible la protección de la naturaleza desde el punto de vista económico pues no encuentra la forma de conciliar el crecimiento económico y la protección de la naturaleza dentro del desarrollo sostenible • Una tercera posición, la visión eco socialista comparte algunas de las observaciones de los culturalistas; critica a los liberales, y se diferencia de las anteriores por la mayor atención que presta a la economía política reformada y centralizada en la teorización de la "naturaleza del capital en su fase ecológica". Para ellos, la visión liberal es la dominante de la ideología de donde nace la concepción del desarrollo sostenible, pues está orientada más al crecimiento económico que a la preservación ambiental, aunque éste sea un instrumento usado como pantalla del desarrollo económico puro y simple. Por otro lado, José de Souza Silva concibe también tres visiones que se plasman en el concepto de desarrollo sostenible:

• la primera es la que llama visión mecánica del mundo, heredada de la época del industrialismo y transformada por la revolución informática. • La segunda es una visión economicista del mundo, moldeada por los que están estableciendo un nuevo régimen de acumulación para el capital corporativo transnacional. • La tercera es la visión holística de mundo, que emerge de la interacción entre los actores que denuncian la vulnerabilidad del planeta y proponen la práctica sistémica de un desarrollo sostenible para todas las formas de vida en la Tierra. Desde otra perspectiva existe también una visión indígena y campesina del desarrollo sostenible que afirma que: • La cuestión central del desarrollo no está en el significado del crecimiento económico, sino en el sentido de un desarrollo humano integral y armónico. Se entiende que la calidad de vida debería ser cada vez mejor a nivel local y global. Por lo tanto esta visión cree importante tomar en consideración las políticas alternativas de desarrollo locales y globales, para ver si es posible iniciar un desarrollo desde abajo hacia arriba, que abarque lo económico, social y cultural, como una concepción más democrática y más justa. El término sostenibilidad no es nuevo en la economía pero sí es nuevo desde el punto de vista de la producción material o sea, de la producción medida en términos no económicos sino en términos materiales… (Europa Publications, 1995).

2.2. La Estrategia de la conservación

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

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

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

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

2.3. Sostenibilidad y permanencia En términos abstractos, ¿qué es la sostenibilidad, vista desde ese punto de vista muy amplio, no solamente económico sino de otras dimensiones? Se podría definir como la propiedad inherente de un proceso que lo hace perpetuo en un sistema dado.

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

el mundo. De esta manera se plantea la necesidad de dar bases de sustentabilidad ecológica y de equidad social al proceso de desarrollo. En la percepción de esta crisis ambiental se configuran las estrategias del eco desarrollo, postulando la necesidad de fundar nuevos modos de producción y estilos de vida en las condiciones y potencialidades ecológicas de cada región, así como en la diversidad étnica y la capacidad propia de las poblaciones para auto gestionar sus recursos naturales y sus procesos productivos. El eco desarrollo aparece en un momento en que las teorías de la dependencia, del intercambio desigual y de la acumulación interna de capital, orientan la planificación del desarrollo. Al mismo tiempo surge un movimiento intelectual que abre las fronteras de las ciencias para construir un conocimiento holístico, capaz de comprender las interrelaciones entre los procesos naturales y sociales. De allí emerge un pensamiento de la complejidad y la búsqueda de métodos interdisciplinarios para el estudio de una realidad compleja que no se deja aprehender por las visiones parcializadas de los paradigmas disciplinarios(Diaz, 1996). Desde esta nueva percepción del conocimiento y del desarrollo como procesos complejos, se construye el concepto de ambiente. Primero se plantea como una nueva dimensión que debe atravesar a todos los sectores de la economía, de las ciencias y del sistema educativo, de los valores éticos y el comportamiento humano, pero el ambiente es más que la ecología. El ambiente aparece como un nuevo potencial de desarrollo, basado en la articulación sinergética de la productividad ecológica del sistema de recursos naturales, de la productividad de sistemas tecnológicos apropiados, y de la productividad cultural que proviene de la movilización de los valores conservacionistas, de la creatividad social y de la diversidad cultural (Carrizosa, 1992). Las estrategias del eco desarrollo promovieron nuevos estilos de desarrollo, fundados en las condiciones y tencialidades de los ecosistemas y en el manejo prudente de los recursos. El proceso económico es condicionado por las

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

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

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

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leyes de la termodinámica que rigen la degradación de energía en todo proceso productivo. La economía es concebida dentro de un sistema físico-biológico más amplio. De allí surgieron los nuevos paradigmas de la economía ecologista que buscan integrar el proceso económico con la dinámica ecológica y poblacional. Las propuestas del eco desarrollo se fueron disolviendo ante la dificultad de flexibilizar a las instituciones y a los instrumentos de la planificación para internalizar esta visión transectorial del desarrollo. Sin embargo, el concepto de ambiente fue cobrando un sentido estratégico en el proceso político de supresión de las externalidades del desarrollo (la explotación económica de la naturaleza, la degradación ambiental, la desigual distribución social de los costos ecológicos y la marginación social), que persisten a pesar de los programas de ecologización de los procesos productivos y de capitalización de la naturaleza. La degradación ambiental es el síntoma de una crisis de civilización, marcada por el predominio de la tecnología sobre la naturaleza. La cuestión ambiental problematiza las bases mismas de la producción; apunta hacia la desconstrucción del paradigma económico de la modernidad y a la construcción de una nueva racionalidad productiva, fundada en los límites de las leyes de la naturaleza, así como en los potenciales ecológicos y en la creatividad humana La sustentabilidad ha llevado a propugnar por un crecimiento sostenido, sin una justificación rigurosa acerca de la capacidad del sistema económico para internalizar las condiciones ecológicas y sociales de equidad, justicia y democracia en este proceso (Droste, B. & P. Dogse, 1994).

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

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

3. Conclusiones Pensar en un modelo de desarrollo, cualquiera que él sea sin que se de una verdadera conciencia colectiva, termina siendo como arar en el desierto, razón por la cual se requiere de consolidad los proceso de concientización ciudadana a nivel sectorial donde se logren conciliar intereses, pero por encima de esto mejorar lo factores de preservación y conservación de los recursos naturales, para garantizar un verdadera producción sostenible y sustentable. El desarrollo centrado en los paradigmas del crecimiento no es sustentable y por lo tanto es necesario tomar en consideración la relación del crecimiento con equidad, de tal forma que se preserven los recursos naturales para las futuras generaciones mediante la generación de las condiciones de beneficio de todos dentro del ciclo de crecimiento. El impacto de las crisis financieras en la pobreza, la desigualdad y el desarrollo sustentable ha aumentado en la misma proporción en que las crisis se han profundizado y se han hecho más frecuentes. Para el movimiento altermundista el modelo de desarrollo económico neoliberal es inviable porque ha agotado sus alcances, los proceso de globalización se encuentra en crisis de legitimidad y credibilidad porque ha profundizado la depresión económica mundial y urge a cambiar el rumbo económico. Hasta ahora, la teoría del desarrollo sostenible ha fracasado porque

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entre algunos de sus resultados está dejando a más de una tercera parte de la humanidad con algún tipo de hambre y sin condiciones sanitarias, una deforestación creciente que aniquila a las selvas del amazonas y de África consideradas los pulmones del mundo, los gases crecen geométricamente causando daños irreparables a la capa de ozono y comprometiendo la salud de millones de habitantes, el agrandamiento de los hoyos negros en al Ártico, la lluvia ácida crece, los climas cambian... son algunas de las causas que traerán serias consecuencias para la supervivencia de las generaciones futuras. Los “bienes públicos globales” aseguran las capacidades para el desarrollo sustentable pero cuyos costos son evadidos por los pueblos más avanzados. La ecología política analiza las sociedades en pequeña escala, la división internacional del trabajo y contribuye al debate del desarrollo presentando conceptos tales como desarrollo sustentable y ambiente global. El capital humano y el social como factores determinantes del desarrollo sostenido tienen impactos en la equidad y la democracia. Los regímenes de política social con el fin de identificar los medios del desarrollo sustentable para construir la capacidad de las instituciones públicas, privadas, y cívicas permitirá responder y dar cuentas por referirse a las necesidades sociales. La creación de espacios para la toma de decisiones mediante mecanismos de gobernabilidad que democráticamente informen del bienestar, de los principios de derechos humanos, del desarrollo sustentable y del desarrollo social es un rol importante de la sociedad civil. Por lo tanto, el intercambio de la información es un componente para el desarrollo sustentable que mejora la calidad de vida y les da mayor control a las personas.

Fernando Sánchez Sánchez

Referencias Carrizosa, J. 1992. “La viabilidad del desarrollo sustentable en Colombia. Una contrapropuesta”. En: Tercer Mundo Gulh, E. (Eds). Díaz, A. 1996. “Economía ecológica, agro ecología y gestión de recursos naturales en comunidades rurales”. En: Apuntes del CENES. Droste, B. & P. Dogse. 1994. “Desarrollo sostenible en el papel de la inversión”. En: TM (Eds). Desarrollo económico sostenible avances sobre el informe Brundtland. Ediciones Uniandes. Colombia. Europa Publications. 1995. “Colombia, Introductory survey”. En: The europa world year book 1995. Europa Publications Limitada (Ed). Volume 1. England. Encarta. 2003. Enciclopedia Microsoft. Microsoft Corporation. Ministerio del Medio Ambiente. 1997. Política Nacional de Biodiversidad. Colombia. OECD. 2002. Working Together Towards Sustaintable Development: The OECD Experience. OECD (Eds). Osorio, N. 2002. La crisis mundial del café: una amenaza al desarrollo sostenible. Organización Mundial del Café. Rodríguez, M. 1994. “El desarrollo sostenible ¿Utopía o realidad para Colombia?”. En: La política ambiental de fin de siglo, una agenda para Colombia. CEREC (Eds). Colombia. Rodríguez, J. 2003. Mamíferos de Colombia. Conservación Internacional. Sánchez, P. 1991. Colombia y algunos aportes sobre la biodiversidad. Segunda reunión de los miembros gubernamentales y no gubernamentales de la unión mundial para la naturaleza. UICN en Sudamérica. Colombia. Coria, L.G.: 2008. La gestión local del desarrollo, < riqueza, la de producción práctico. Edición electrónica gratuita. Texto completo: ww.eumed.net/libros/2008a/344/ Toledo, V.M. 1997. “Sustainable development at the village community level: a Third World Perspective”. En: F. Smith (Ed). Environmental Sustainability. Documento: Conferencia de las Naciones Unidas sobre Medio Ambiente y Desarrollo, 1992, Río de Janeiro.

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

Glosario Medio ambiente: Entorno y circunstancias en las que un organismo, individuo u organización existe y con el cual interactúa. Esto incluye el aire, el agua, el suelo, la flora, la fauna, lo humano, lo socioeconómico, lo cultural, lo político, etc. Desarrollo sustentable: Es el proceso de mejoramiento sostenido y equitativo de la calidad de vida de las personas, fundado en medidas apropiadas de conservación y protección del medio ambiente, de manera de no comprometer las expectativas de las generaciones futuras. Ecologismo, ambientalismo y conservacionalismo: Movimientos y reacciones sociales que surgen ante la degradación de medio-

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ambiental que hacen referencia a un cambio radical del modelo de sociedad (ecologismo), a la consecución de una mejora del medio ambiente para los seres humanos (ambientalismo) y a la conservación de los espacios naturales por su valor intrínseco. Capital económico: Los recursos físicos y financieros, así como los activos inmateriales, que permiten acumular y producir valor económico a un individuo, a una empresa o a la sociedad en su conjunto. Agenda 21: Conjunto integrado de programas de acción para promover el desarrollo sostenible en el siglo XXI. Adoptada en 1992 por 178 países en la Conferencia de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y el Desarrollo celebrada en Río de Janeiro

De la pedagogía en el diseño. En busca de la preparación de los

jóvenes diseñadores para el siglo XXI Alejandro Sánchez Guerrero*

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

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

1. Introducción

*

complejos para soportar la demanda por este programa. Las “competencias como principios de organización de la formación” presentan un interés evidente por integrar los datos importantes de la evaluación en relación con la enseñanza y el aprendizaje de estos programas, que podremos analizar para definir o tratar de esclarecer un

Diseñador Industrial, Docente Universidad Autónoma de Colombia, [email protected]

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nte la aparición de nuevos programas de diseño gráfico e industrial y la cantidad de estudiantes inscritos, en los últimos años en este programa, hay que hacerse muchas preguntas que determinan el contexto de la educación en la formación de los futuros diseñadores y la primera pregunta general es: ¿existen o están las condiciones? frente a los desafíos educativos cada vez más

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

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

democracia, de la justicia social y de la responsabilidad necesaria del ciudadano.

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

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

2. De los docentes Frente a la explosión de conocimientos y tecnologías, se podría justificar el pensar que las personas más competentes, como docentes se caracterizarían por una capacidad de adaptarse continuamente al dominio de nuevos conocimientos, por la capacidad de utilizar las tecnologías de información, por la creatividad, la aptitud y actitud para la solución de problemas y la habilidad para relacionarse con sus compañeros de trabajo, pero esto no es suficiente para decir que un docente que posea estas características es idóneo para la labor docente en esta área disciplinar (Ouellet, A. 1998). Llegar al nivel de idoneidad requiere de un análisis más profundo, casi desde los orígenes mismos de la formación de los mismos docentes. Y es que la mayoría de ellos no se formaron con la premisa o el derrotero de llegar a ser docentes, en mi experiencia particular me he encontrado que esta es una de las tantas actividades que puede ejercer un diseñador, pero no basta con tomar un curso de pedagogía para encontrar las llaves que le permitirán formar diseñadores.

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

La preparación adecuada para el trabajo del docente en el área del diseño debe estar acompañada de una formación en los sistemas pedagógicos bajo los cuales se educan o los futuros diseñadores y con una formación en los sistemas productivos, tecnológicos y comunicativos en los cuales ese futuro diseñador se desempeñará. El docente requiere interiorizar muchas actitudes que le permiten trabajar bien con esta organización del trabajo llamada “educación superior”: la iniciativa, el sentido de la responsabilidad, la cooperación, la capacidad de comunicación, la innovación, son actitudes que se pueden desarrollar desde una formación temprana y se pueden reafirmar y estructurar en cursos de formación pedagógica. Las capacidades requeridas para un docente en el área de diseño y sólo hablando en términos pedagógicos, están íntimamente ligados a aquellas posibilidades de que sus capacidades sean trasmisibles, de hecho o de facto, por medios explícitos o por ejemplos de manera implícita, (como el sentido de identidad a veces existente entre la forma de vida del docente y el estudiante, que lo ve como un referente digno a seguir). La mayoría de estas capacidades que debe poseer el docente son de carácter metodológico, comunicacionales y tutoriales, ya que está involucrado en la transmisión de conocimiento

Alejandro Sánchez Guerrero

• La capacidad de guiar en la identificación de un problema, de definirlo, de analizarlo, de proponer una solución y de establecer la validez de esta solución. • La capacidad de guiar en la búsqueda de referentes, de explorar, de validar y utilizar diversas fuentes de información necesarias para un trabajo. • La capacidad de tutorar la formulación de objetivos y prioridades • La capacidad de guiar en darse un ambiente favorable, disciplinado, de imponerse hábitos de trabajo personal, de respetar el plan de trabajo establecido • La capacidad de pensar de manera clara y organizada diferenciando el hecho de la opinión, el concepto del hecho, la prueba de la afirmación, la hipótesis del hecho verificado, la causa de la condición, la condición necesaria de la condición suficiente, la causa del fin o del efecto. • La capacidad de guiar sobre el razonar de forma válida por inducción o por deducción, de identificar en sí mismo o en el otro, los errores de razonamiento y de modificar sus posiciones, si la evidencia lo justifica. • La capacidad de guiar en el análisis de sus propios procesos de reflexión y de invención y de identificar las condiciones que les aseguren el éxito. Como ya vimos enseñar en diseño tiene varios requerimientos o requiere de varios tipos de actitudes y aptitudes, elementales algunas y otras complejas pero que si no se cumplen en algún grado, pueden hacer que el sistema de enseñanza fracase, si bien es cierto que estas aptitudes y actitudes dependen del profesor a cargo del proceso de enseñanza, la metodología de acercamiento a el aprendizaje en diseño debe tener sus bases fundamentadas en la ins-

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

3. De la metodología El programa de diseño industrial requiere de un sistema pedagógico donde la metodología tenga sus bases en la resolución de problemas, algunos estudiosos del tema lo abrevian en la sigla ARP. Resolver problemas reales o no, dentro de un contexto determinado, le permite al estudiante abordar una problemática desde diferentes ópticas y cada una de ellas con una serie de variables que él debe tener en cuenta o descartar de acuerdo a los objetivos planteados por el problema a resolver, si los problemas se contextualizan con una situación geográfica, social, técnica o formal, entre otras, le permitirá al estudiante delimitar el área de trabajo con mayor precisión y así poder aclarar los grados de complejidad del proyecto en los que se encuentra inmerso su problema. Esta metodología le va dando al futuro diseñador variables cada vez más definidas que puede ir caracterizando en orden de importancia y su prioridad operativa, para la resolución del problema en cuestión. Este sistema de trabajo apoyado en la realización de proyectos, esta enmarcado dentro de las metodologías de autoformación y le permite al estudiante ir construyendo conocimiento sobre su propio conocimiento, lo que conocemos con la formación metacognitiva (Allal, 1993).

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

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

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

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

4. De lo social La formación en diseño industrial requiere de sistema social que soporte los parámetros pedagógicos anteriormente mencionados, sobre todo desde la comunicación. Este sistema social debe tener en cuenta las competencias asociadas a la socialización, aquí mencionamos algunas: • La aplicación, en la vida cotidiana, de las reglas de la vida en sociedad, la relación intercultural y el respeto por las diferencias. • El desarrollo de un sentido estético y moral. • La aplicación de las reglas relacionadas con el cuidado de la salud. • El respeto por el medio ambiente. • La apertura hacia la comprensión del contexto y los acontecimientos internacionales. • La comprensión y buen uso de los medios de comunicación. • Respetar el ambiente humano y biofísico.

Alejandro Sánchez Guerrero

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

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

• Comprender las reglas de vida en comunidad. Poseer sentido cívico. Abrirse al pluralismo cultural.

• Adoptar los comportamientos preventivos y que aseguren la manera de favorecer su crecimiento para vivir en armonía con los otros.

• Desarrollar la voluntad de tener éxito en los estudios. • Adquirir la capacidad de establecer los vínculos entre los aprendizajes escolares y el mundo del trabajo.

• Prever las consecuencias de sus actos sobre sí mismo, su familia y su comunidad. • Relacionarse con los otros, utilizando los medios apropiados a las situaciones y a los contextos.

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

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

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

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

• Explorar su mundo interior ejerciendo sus capacidades de maravillarse, de reflexión y de empatía. • Reconocer sus campos de interés, sus aptitudes, sus fortalezas y debilidades, su modo de funcionamiento, sus habilidades profesionales.

• Recibir y comprender las ideas comunicadas según las diferentes maneras.

Como podemos apreciar este tipo de competencias mencionadas anteriormente son complicadas de cumplirse, pero si empezamos a construirlas ahora, tal vez exista un posibilidad de hacer de este proceso de enseñanza aprendizaje algo mas integral, y ecuánime con los necesidad de nuestra sociedad

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

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

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