Clepsidra_No_ 8 - Universidad Autónoma de Colombia

Facultad de Ingeniería
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Universidad Autónoma de Colombia
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Editor
Eduardo Ocampo Ferrer M.Sc. Universidad Nacional de Colombia
Universidad Autónoma de Colombia
Número 8 • 2009
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
11
21
31
37
51
61
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
Número 8 • 2009
Rafael A. Fonseca
Editorial
Rafael Camerano Fuentes
Decano Facultad de Ingeniería Universidad Autónoma de Colombia
L...
Número 8 • 2009
Clepsidra • Número 8 • 2009
Número 8 • 2009
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.
Número 8 • 2009
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.
Clepsidra • Número 8 • 2009
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
Número 8 • 2009
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
Número 8 • 2009
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
Clepsidra • Número 8 • 2009
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.
Número 8 • 2009
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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.
Número 8 • 2009
12
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.
Número 8 • 2009
14
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.
15
Número 8 • 2009
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)
Número 8 • 2009
16
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.
Figura4.Porcentajedereconocimientopara
diferentesvaloresdelfactordepenalización
depalabrasinsertadas
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.
Tabla4
Ejemplodeinsercióndepalabrasparadiferentes
valoresdelfactordepenalizacióncorrespondiente
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
Número 8 • 2009
Figura3.Porcentajedereconocimentopara
diferentesvaloresdelfactordelenguaje
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
Número 8 • 2009
18
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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Número 8 • 2009
20
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]
21
Número 8 • 2009
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
22
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:
23
Número 8 • 2009
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. ModelodeuncultIVoalIMentado
consAccHAROmYces ceReVIsAe
Para la elaboración de cualquier sistema de
control del proceso de fermentación de caña de
azúcar, lo primero que se requiere es elaborar
un modelo matemático que simule el 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
Número 8 • 2009
24
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. ModelaMIentodelproceso
deferMentacIón
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.
Figura2.DiagramadeBloquesdelSistema
enLazoabierto
Luini Leonardo Hurtado C. / Johanna maría rengifo J. / mauricio Andrés manrique o.
Los datos iníciales del sistema se muestran en
la tabla No. 1.
Tabla1
Datosinícialesdelprocesodefermentación
mNaCl
mCaCO3
mMgCl2
pH
Fi=Fe
Tin
cS_in
Tin_ag
500g
100g
100g
4,2
51h-1
28°C
35g/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.
Figura4.Respuestadinámicadelatemperatura
de la camisa y del reactor frente al cambio del flujo
derefrigerante.
Para el control del proceso de fermentación de
caña de azúcar y de acuerdo con la experiencia
de los ingenios, se establecieron los siguientes
requisitos de diseño:
• Mantener las variables constantes a lo
largo de un periodo determinado.
• Forzar las variables a seguir el camino
prescrito un periodo determinado.
• Optimizar las funciones de las 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. controldelproceso
deferMentacIón
Inicialmente se diseñó un sistema de control
clásico de temperatura del refrigerante en el
biorreactor, se determinaron las ganancias Kp,
Ti y Td del controlador PID por el método de
Ziegler-Nichols basado en la respuesta oscilatoria de la planta, ver tabla 2.
Tabla2
ConstantesdelcontroladorPID
Figura3.Respuestadinámicadelasvariables
del proceso frente al cambio del flujo de refrigerante.
Kp
Ti
Td
P
250
∞
0
PI
225
66.66
0
PID
500
40
10
2
Número 8 • 2009
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.
Figura5.DiagramadebloquesdeuncontroladorPID
paralatemperaturadelreactor.
La temperatura del reactor ante los cambios del
flujo de refrigerante se muestra en la figura 6.
Figura7.Respuestadelasvariablesdelproceso
frente al cambio del flujo de refrigerante con
ControladorPID.
Figura6.Temperaturadelreactorfrenteacambios
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.
Número 8 • 2009
2
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.
Figura8.Respuestadinámicadelatemperaturade
la camisa del reactor frente al cambio del flujo de
refrigerante,usandounControladorPID.
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.
Figura9.DiagramadeBloquesControladorDifuso
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
Figura11.Respuestadinámicadelasvariablesdel
proceso frente al cambio del flujo de refrigerante con
ControladorDifuso.
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.
Figura12.Respuestadinámicadelatemperatura
de la camisa del reactor frente al cambio del flujo
derefrigerante,usandouncontroladordifuso.
Figura10.SalidadelSistemadelControladorDifuso
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.
2
Número 8 • 2009
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.
Figura13.Controldelatemperaturadelreactor
consistemasinteligentes.
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.
referencIas
Número 8 • 2009
2
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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
Figura1.Probetacompactaredonda,
las dimensiones significativas se toman respecto
alejedelosagujeros.
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.
Número 8 • 2009
Dureza
4340
F
T°
Revenido
Acero
3
3
2
3
2
Tabla1
Cargaderoturaenrelaciónconeltratamiento
térmico,paralosaceros1040y4340.
2
Aplicación de la tenacidad de fractura en el diseño de elementos mecánicos
Tabla2
Tenacidaddefracturaenrelaciónconladurezadel
materialparalosaceros1040,4340,9840y4140
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
Figura2.Tenacidaddefracturavs.Dureza,
enaceros4340[cuadro];1040[rombo];9840[círculo]
y4140[triángulo]
5. análIsIsderesultadosydIscusIón
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.
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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).
Dibujo1–2009–
2. eldIBujoysuestudIo
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
DentrodelasPruebasdeEstadosepretendeevaluarcompetenciasasociadasaláreadematemáticasentérminosdeleje
conceptualde“medición”enlasqueseenmarcancompetenciasdeanálisisespacialygeométrico.GrupodeDivulgación
deResultados,SubdirecciónAcadémica-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 conAlejandro Otálora Castillo, Director del Programa de Diseño Industrial, Universidad Autónoma de
Colombia.Bogotá.Septiembrede2006.
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.
FormularioA.Elaboraciónpropia,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
Dibujos2y3. Deficiencias en la representación
devolúmenes
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. aplIcacIóndelaherraMIentapIloto
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
Diagrama1.Elaboraciónpropia
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.
Modelacióntridimensionalmediante
técnicascomputacionales
Diagrama2.Elaboraciónpropia
Diagrama4.Elaboraciónpropia
Diagrama3.Elaboraciónpropia
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
Diagrama5.Elaboraciónpropia
7. laManoalZada:
conclusIonesparcIales
Número 8 • 2009
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
Diagrama6.Elaboraciónpropia
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
Diagrama8.Elaboraciónpropia
Diagrama9.Elaboraciónpropia
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.
DelaprimeraherramientaformularioA1
Diagrama7.Elaboraciónpropia
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.
Número 8 • 2009
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. conclusIonesdelaprueBapIloto
(AplicacióndelaHerramienta-
FormularioA)
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.
Dibujo4.Escasacomprensiónespacial
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.
delgrupodeInVestIgacIón
Como su nombre lo denomina, el Centro de
Estudios Interdisciplinarios para la Educación,
CEIDE, se enfoca en problemas relacionados al
que hacer pedagógico centrándose en el estudio
y solución a 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
Dibujo5
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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.
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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]
51
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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
Número 8 • 2009
52
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-
53
Número 8 • 2009
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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54
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
55
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
Número 8 • 2009
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.
Número 8 • 2009
56
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
Fernando Sánchez Sánchez
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
57
Número 8 • 2009
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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58
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
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Janeiro.
Número 8 • 2009
59
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-
Número 8 • 2009
60
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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Número 8 • 2009
A
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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62
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).
63
Número 8 • 2009
y en la experticia productiva y/o comunicativa
(Tardif, J.G., 1992). He aquí algunas de estas
capacidades:
De la pedagogía en el diseño. En busca de la preparación de los jóvenes diseñadores para el siglo XXI
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64
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
65
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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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