10.06.2014 Views

XIX 54

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

<strong>XIX</strong><br />

<strong>54</strong>


REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN<br />

Es una publicación trimestral de la División de Estudios de Posgrado e Investigación del<br />

Instituto Tecnológico de Mérida. Los artículos firmados son responsabilidad de su autor. Se<br />

autoriza la reproducción si se cita la Fuente, edición de 250 ejemplares, Avenida Tecnológico<br />

S/N., Mérida, Yucatán, C.P. 97118, Tel (999) 964-5000<br />

CONSEJO EDITORIAL DEL INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA<br />

MC. MIRNA MANZANILLA ROMERO<br />

PRESIDENTA<br />

DRA. ALMA ROSA CENTURIÓN YAH<br />

ING. MANUEL SOLÍS TREJO<br />

ING. FÉLIX J. AGUILAR VIVAS<br />

ING. CARLOS BERMEJO SABBACH<br />

MC OMAR E. SALAZAR SANTANA<br />

ING. VICENTE RIVERA CORONADO<br />

ING. LUIS JOAQUÍN MOTA PINO<br />

ING. JACQUELINE MELO GARCÍA<br />

SECRETARIA ACADÉMICA<br />

SECRETARIO DE RELACIONES INTERNAS Y EXTERNAS<br />

SECRETARIO DE FINANZAS Y COMERCIALIZACIÓN<br />

SECRETARIO TÉCNICO<br />

JEFE DE INFORMACIÓN<br />

JEFE DE EDICIÓN Y PRODUCCIÓN<br />

JEFE DE EDICIÓN DIGITAL<br />

JEFE DE RESGUARDO Y DISTRIBUCIÓN DE PUBLICACIONES<br />

COMITÉ EDITORIAL<br />

MANUEL A. SOLÍS TREJO<br />

ENRIQUE SAURI DUCH<br />

MARÍA INÉS QUINTAL AVILÉS<br />

GERARDO RIVERA MUÑOZ<br />

IVÁN RIVAS RUIZ<br />

GUSTAVO MONFORTE MÉNDEZ<br />

LUIS A. RODRÍGUEZ GIL<br />

BENIGNO ESCAMILLA SÁNCHEZ<br />

Portada: CHAC, DIOS DE LA LLUVIA<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN NÚM <strong>54</strong> ISSN 0185-6294


CONTENIDO<br />

CONSERVACIÓN DE REBANADAS DE PITAHAYA (Hylocereus<br />

undatus) POR ATMÓSFERAS MODIFICADAS<br />

Vargas y Vargas, Lourdes *; Lizama Uc Gabriel; Aranda Ontiveros Z.;<br />

Centurión Yah Alma Rosa; Tamayo Cortez, Jorge y Sauri Duch, Enrique. ...... 1<br />

DISEÑO Y CARACTERIZACIÓN ELÉCTRICA DE CAPTURADORES<br />

DE ENERGÍA BASADOS EN LA ENERGÍA GRAVITATORIA<br />

Ceh Soberanis, Oscar a ; Hernández, Daniel; Chan y Díaz, Enrique a ; Chi<br />

Loeza, Jorge a ; Argáez Aguilar, Marco a ; Díaz Mendoza, Alfredo b y Argáez<br />

Gutiérrez, José c ................................................................................................. 20<br />

LA INNOVACIÓN Y LA CREATIVIDAD EN LA INGENIERÍA<br />

INDUSTRIAL<br />

Díaz Mendoza, Alfredo 1 ; Pérez Canto, Julieta 2 y Moreno Gómez, Nidia 3 . ..... 29<br />

INHIBICIÓN Y REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA DE<br />

Phytophthora capsici USANDO QUITOSANO DE BAJA<br />

POLIMERIZACIÓN<br />

Lizama Uc, Gabriel 1 ; Arjona Sabido, Raúl 1 ; Moguel Salazar, Fernando 2 ;<br />

Ortiz Vázquez, Elizabeth 1 y Rincón Arriaga, Susana 1 ..................................... 40<br />

ALGORITMO PARA EL DISEÑO BÁSICO DE SISTEMAS DE<br />

EVAPORACIÓN DE EFECTO MÚLTIPLE. (GENERACIÓN Y<br />

RESOLUCIÓN AUTOMÁTICA DEL MODELO MATEMÁTICO)<br />

Peraza González, Enrique E.; Pantí Canché, Ángel A.; Reyes Sosa, Carlos<br />

F.; Ceh Espinosa, Ricardo y Castro Álvarez, Manuel. .................................. 55<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN NÚM. <strong>54</strong> i


VALIDACIÓN DE LA TASA DE CONVERSIÓN DE PESO PROCESADO<br />

A PESO VIVO DEL PEPINO DE MAR, Isostichopus badionotus, POR<br />

MEDIO DEL CONTENIDO DE LA HUMEDAD<br />

Rodríguez Gil, Luis Alfonso; Reyes Sosa, Carlos Francisco; Ruiz May,<br />

Aurea Luisa y Lucio Ramírez, Cynthia Paulina .............................................. 65<br />

ESTUDIO DE SUSTANCIAS ANTIOXIDANTES PARA EL CONTROL<br />

DE LA FENOLIZACIÓN EN EL CULTIVO IN VITRO DE ORQUÍDEAS<br />

(Cattleyopsis lindenii, Laelia rubescens y Myrmecophila tibicinis)<br />

Nahuat Dzib, Sara Luz 1 ; S.L., Santana-Buzzy, Nancy 2 ; Giorgana-<br />

Figueroa, José Luis 1 ; Reyes-Sosa, Carlos Francisco 1 ; Rodríguez-Gil, Luis<br />

Alfonso 1 y Hernández-Espinosa, Margarita M 3 . ........................................... 79<br />

INDICADORES DE LA TRAYECTORIA ESCOLAR DE LOS<br />

ESTUDIANTES<br />

Perera Alcocer, Carlos; Rodríguez Vázquez; Laura y Salazar Santana<br />

Omar. ............................................................................................................... 90<br />

DIBUJO EN INGENIERÍA CIVIL<br />

Ramírez Valenzuela Centeno, Raúl Iñigo ....................................................... 99<br />

DISEÑO DE UN REACTOR SECO PRODUCTOR DE HIDRÓGENO<br />

Oscar Ceh Soberanis, Eduardo Denis Alcocer, Enrique Chan y Díaz, Jorge<br />

Alberto Chi Loeza y Marco Humberto Argáez Aguilar ................................ 115<br />

ii REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN NÚM. <strong>54</strong>


ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN<br />

REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN NOV. 2013 VOL. 19, NÚM. <strong>54</strong>, PP. 01-19. ISSN 0185-6294<br />

CONSERVACIÓN DE REBANADAS DE PITAHAYA (Hylocereus<br />

undatus) POR ATMÓSFERAS MODIFICADAS.<br />

Vargas y Vargas, Lourdes *; Lizama Uc Gabriel; Aranda Ontiveros Z.;<br />

Centurión Yah Alma Rosa; Tamayo Cortez, Jorge y Sauri Duch, Enrique.<br />

Unidad de Posgrado e Investigación,<br />

Instituto Tecnológico de Mérida Avenida Tecnológico S/N Apdo. Postal 9 -11 C.P. 97118,<br />

Mérida, Yucatán, México.<br />

*Autor responsable: correo electrónico: acras_99@yahoo.com<br />

Recibido: 26/Agosto/2013 Aceptado: 23/septiembre/2013 Publicado: 12/noviembre/2013<br />

RESUMEN<br />

La pitahaya (Hylocereus undatus) es una cactácea con alto potencial económico<br />

originaria de América. La producción se comercializa principalmente en los<br />

mercados nacionales y también se coloca con éxito en el mercado internacional<br />

de frutos exóticos, en mayor medida como fruto fresco. Su conservación a bajas<br />

temperaturas hace que desarrollen daño por frío principalmente en la cáscara no<br />

obstante la pulpa presenta una buena calidad interna. El presente estudio tuvo<br />

como objetivo evaluar la conservación en fresco de rebanadas de pitahaya<br />

utilizando dos temperaturas de refrigeración (4 y 8ºC) y atmósferas modificadas<br />

pasivas con 2 diferentes películas plásticas polipropileno (PP) y polietileno de<br />

baja densidad (PEBD), para lo cual, se efectuaron determinaciones físicas,<br />

químicas y microbiológicas, así como la medición de los cambios en la<br />

composición atmosférica dentro de las películas. Se encontró que la mayor<br />

modificación de la atmósfera se alcanzó con las películas de polipropileno en<br />

ambas temperaturas, lo cual influyó en la conservación de la acidez y de la<br />

firmeza de las rebanadas, así como en el retraso del crecimiento microbiano y<br />

aunque la producción de etanol y acetaldehído fue mayor en esta película no se<br />

observó un efecto negativo en la aceptación de las rebanadas, lográndose<br />

conservar la vida útil hasta por 28 días.<br />

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA


CONSERVACIÓN DE REBANAS DE PITAHAYA (HYLOCEREUS UNDATUS) POR ATMÓSFERAS CONTROLADAS<br />

Palabras clave: Pitahaya, rebanadas, atmósfera, refrigeración<br />

ABSTRACT<br />

The pitahaya (Hylocereus undatus) is a cactus native of America with high<br />

economic potential. The production is mainly traded in domestic markets and<br />

also placed successfully in the international market of exotic fruits, mainly as<br />

fresh fruit. Conservation at low temperatures develops chilling injury, mostly in<br />

the shell, however the pulp has good internal quality. The present study aimed to<br />

assess the conservation fresh slices of pitahaya using two refrigeration<br />

temperatures (4 and 8ºC) and passive modified atmosphere with 2 different<br />

polyethylene plastic films polypropylene (PP) and low density (LDPE ), for<br />

which , physical , chemical and microbiological determinations were carried out<br />

and the measurement of changes in atmospheric composition within the films .<br />

We found that the major modification of the atmosphere was reached with<br />

polypropylene films at both temperatures, which influenced the conservation of<br />

acidity and firmness of the slices as well as in retarding microbial growth and<br />

production while ethanol and acetaldehyde was higher in this film does not have<br />

a negative effect on the acceptance of the slices was observed, achieving keep<br />

life up to 28 days<br />

Key words: Pitahaya slices, atmosphere, cooling<br />

INTRODUCCIÓN<br />

La pitahaya (Hylocereus undatus), es una fruta tropical, de color rojo<br />

característico, su cáscara está cubierta por formaciones salientes llamadas<br />

brácteas, su pulpa es blanca y firme con una gran cantidad de semillas pequeñas<br />

de color negro esparcidas en toda la pulpa, el sabor característico es agridulce y<br />

tiene un suave y delicado aroma, este fruto es ampliamente consumido en varias<br />

2 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


Vargas y Vargas, L.; Lizama Uc, G.; Aranda Ontiveros, Z.; Centurión Yah, A., Tamayo Cortez J. y Sauri Duch. E.<br />

partes de México y tiene un promisorio futuro comercial. Su vida útil a 20 ºC es<br />

de alrededor de 10 a 12 días, ya que disminuye su calidad interna principalmente<br />

por pérdida de su sabor agridulce característico. Durante su almacenamiento<br />

refrigerado a 4 y 8 °C, después de 15 a 18 días, su cáscara comienza a presentar<br />

pequeños daños como hendiduras de la piel o marchitamiento de las brácteas, lo<br />

cual disminuyen su calidad externa, sin que su pulpa presente cambios<br />

significativos en su aceptación sensorial, (Centurión et al., 2002).<br />

Una alternativa para la comercialización de la pulpa la representa la tecnología<br />

del procesamiento mínimo. Los frutos frescos cortados (FFC), son un tipo de<br />

productos preparados mediante operaciones unitarias de selección, lavado,<br />

pelado, deshuesado, cortado, etc.; higienizados mediante derivados clorados,<br />

peróxido de hidrógeno, ozono, antimicrobianos naturales y otros; tratados con<br />

agentes estabilizadores de color tales como ácido ascórbico y eritórbico,<br />

retenedores de firmeza (sales de calcio) y envasados en bolsas o bandejas con la<br />

inyección de distintos sistemas gaseosos que permitan mantener una atmósfera<br />

modificada en su interior (Soliva-Fortuny y Martín Belloso, 2003). Son<br />

conservados, distribuidos y comercializados bajo refrigeración (2-5ºC) y están<br />

listos para ser consumidos durante 7 a 14 días según el producto y técnica de<br />

conservación utilizada (Ahvenainen, 2000).<br />

La aparición de los productos mínimamente procesador, también llamados de IV<br />

gama, está asociada a los cambios en los hábitos de consumo en donde la<br />

comodidad se presenta como una característica preferida por los consumidores<br />

por cuanto estos alimentos presentan practicidad de consumo y facilidad de<br />

preparación.<br />

El mercado de IV gama aprovecha nuevas tecnologías para proporcionar al<br />

consumidor un producto hortícola o frutícola, con un valor añadido, listo para<br />

comer y que, al mismo tiempo, garantiza su seguridad y una alta calidad nutritiva<br />

y sensorial (Rodríguez y col., 2006)<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 3


CONSERVACIÓN DE REBANAS DE PITAHAYA (HYLOCEREUS UNDATUS) POR ATMÓSFERAS CONTROLADAS<br />

El daño físico inherente en la preparación de productos mínimamente procesados<br />

provoca una inmediata respuesta fisiológica y bioquímica que se manifiesta con<br />

una aceleración de su metabolismo. Así, aumenta la actividad respiratoria y la<br />

velocidad de consumo de ácidos tricarboxílicos (acortando la supervivencia<br />

comercial), crece la emisión de etileno (que acelera la maduración y la<br />

senescencia) y se incrementa la transpiración (con pérdida de peso y riesgo de<br />

marchitamiento).Igualmente se aceleran una serie de cambios bioquímicos<br />

indeseables tales como pardeamiento, ablandamiento y diversas modificaciones<br />

organolépticas, nutritivas y un incremento en el crecimiento microbiano. El<br />

control de la respuesta a este daño físico es clave para obtener un producto de<br />

buena calidad. El impacto de estos efectos puede ser reducido mediante el<br />

enfriamiento de la muestra, por lo que estos alimentos requieren de conservación<br />

a temperaturas de refrigeración (Artés, 2006).<br />

Una tecnología usada como coadyuvante de la refrigeración la representa el<br />

almacenamiento en atmósferas modificadas. Una vez envasado el alimento en<br />

aire o en una mezcla de gases diferentes, la atmósfera evoluciona como<br />

consecuencia de la propia fisiología del alimentos y de las características del<br />

material de envase hasta alcanzar un estado de equilibrio dinámico o estado<br />

estacionario (Jacxsens et al., 2002). Si el producto está encerrado en una película<br />

impermeable, los niveles de oxígeno en el interior del paquete podrían descender<br />

a concentraciones muy bajas en las que se podría iniciar la respiración anaerobia.<br />

La anaerobiosis, con acumulación de etanol, acetaldehído y ácidos orgánicos,<br />

normalmente se asocia con olores y sabores desagradables y con una marcada<br />

degradación en la calidad. A la inversa, si las frutas u hortalizas se encierran en<br />

películas con permeabilidad excesiva, se producirá poca o ninguna modificación<br />

de la atmósfera en el interior del envase. Esta técnica es un procedimiento<br />

flexible, barato, aplicable a pequeña escala para prolongar la supervivencia<br />

comercial de productos hortofrutícolas frescos (Artés, 2000) Los productos<br />

frescos cortados por lo general son comercializados en bolsas de polietileno o<br />

4 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


Vargas y Vargas, L.; Lizama Uc, G.; Aranda Ontiveros, Z.; Centurión Yah, A., Tamayo Cortez J. y Sauri Duch. E.<br />

bandejas de poliestireno cubiertas con películas plásticas, con apropiada<br />

permeabilidad a los distintos gases de interés. En pitahaya aún no hay la<br />

información acerca del efecto de los gases y del almacenamiento en películas<br />

plásticas sobre su calidad y vida útil. Por todo lo anterior el objetivo de este<br />

trabajo fue evaluar la conservación de rebanadas de pitahaya mediante<br />

refrigeración y atmósferas modificadas utilizando películas plásticas de<br />

polipropileno (PP) y polietileno de baja densidad (PEBD).<br />

MATERIALES Y MÉTODOS<br />

Materia prima Las pitahayas se cosecharon de manera manual en un huerto de<br />

Yaxcopoil, Yucatán, durante el mes de agosto, con una coloración roja en un<br />

70% de la cáscara lo que indica el grado de madurez con el cual la fruta alcanza<br />

sus mejores características de calidad sensorial (Centurión, 2002), con tamaños<br />

homogéneos y libres de daños. Después de la cosecha se transportaron al<br />

laboratorio de Alimentos del Tecnológico de Mérida en contenedores de 20 kg,<br />

se lavaron con agua y detergente comercial, se remojaron durante 5 minutos en<br />

una solución de 1000 ppm de cloro, dejándose secar al ambiente y se<br />

almacenaron a 8ºC hasta su procesamiento al día siguiente.<br />

Preparación de las rebanadas Las frutas fueron peladas de manera manual con<br />

un cuchillo de acero inoxidable y cada fruto se cortó en 4 o 5 rebanadas<br />

longitudinales de aproximadamente 2 cm de grosor. Todas las rebanadas se<br />

remojaron durante 5 minutos en una solución a 4 ºC conteniendo 500 ppm de<br />

cloro, 1 % de ácido ascórbico y 1% de cloruro de calcio, se dejaron escurrir para<br />

luego secarlas con gasas estériles, las rebanadas se dividieron en dos lotes y se<br />

empacaron en 78 recipientes de polipropileno rígido de un litro conteniendo cada<br />

uno aproximadamente 320 g de las rebanadas, los recipientes del primer lote se<br />

taparon con una película de polietileno de baja densidad (PEBD) con un grosor<br />

de 70 µ y el segundo con una película de polipropileno (PP) de 30 µ de grosor,<br />

en ambos casos las películas se sellaron con calor, y se almacenaron a 4 y 8 ºC.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 5


CONSERVACIÓN DE REBANAS DE PITAHAYA (HYLOCEREUS UNDATUS) POR ATMÓSFERAS CONTROLADAS<br />

Durante el almacenamiento se tomaron muestras de los tratamientos al inicio y<br />

cada 7 días durante 35 días tomando 3 recipientes por temperatura y película<br />

como unidad experimental, estudiando como variables de respuesta la<br />

concentración de O2 y CO2 de la atmósfera dentro de la película, la acidez total,<br />

pérdida de peso, firmeza, conteo microbiano (bacterias, hongos y levaduras),<br />

contenido de etanol y acetaldehído y la aceptación general de las rebanadas de<br />

pitahaya.<br />

Cambios en la concentración atmosférica Los cambios en las concentraciones de<br />

O2 y CO2 dentro de los empaque fueron monitoreados usando un cromatógrafo<br />

de gases Varian Star 3400CX equipado con un detector de ionización de flama y<br />

una columna Porapak Q para el CO2,, para el caso del O2 el cromatógrafo<br />

constaba de un detector de conductividad térmica y una columna de tamiz<br />

molecular. En ambos casos se utilizó helio como gas portador. Para el cálculo de<br />

las concentraciones se utilizó un patrón de 5000 ppm de CO2 (PRAXAIR) y de<br />

21% para el O2. El resultado se expresó como % de CO2 o de O2 en la<br />

atmósfera dentro de las películas.<br />

Contenido de etanol y acetaldehído Se determinó de acuerdo a la metodología de<br />

espacio de cabeza propuesta por Davis y Chase (1969) expresando los resultados<br />

como mg de acetaldehído o etanol/ 100 g de pulpa.<br />

Pérdida de peso Se determinó durante el almacenamiento monitoreando el peso<br />

de las rebanadas dentro de las películas, antes y después del período de<br />

almacenamiento. El resultado se expresó como porcentaje de pérdida de peso<br />

(%)<br />

Acidez total Determinada por titulación volumétrica con NaOH 0.1 N de acuerdo<br />

al método oficial de la A.O.A.C. (1990). El resultado se expresó como % de<br />

ácido málico, que es el ácido predominante.<br />

Firmeza Se evaluó utilizando una prensa INSTRON serie 4440 usando una<br />

probeta cilíndrica de 1.2 cm de diámetro, con una velocidad de 25 mm/min de<br />

6 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


Vargas y Vargas, L.; Lizama Uc, G.; Aranda Ontiveros, Z.; Centurión Yah, A., Tamayo Cortez J. y Sauri Duch. E.<br />

avance hasta una penetración de 3mm. La firmeza es expresada como la fuerza<br />

máxima aplicada en kilogramos-fuerza (kgf)<br />

Aceptación general de las rebanadas se realizó con la ayuda de 12 panelistas, sin<br />

previo entrenamiento (Bai et al., 2001), La aceptación se registró como el valor<br />

medio de las calificaciones de los 12 catadores utilizando una escala hedónica<br />

del 1 al 9 (Sancho et al.1999)<br />

Evaluación microbiana Para el análisis microbiológico se utilizó la técnica de<br />

cultivo en placa. Para hongos se utilizó el medio agar dextrosa y papa (PDA)<br />

incubando a 25°C x 72 horas, para levaduras se usó el medio YPG (levadura,<br />

peptona y glucosa) incubando a 25°C por 48 horas y para el recuento de<br />

bacterias se usó caldo de soya tripticaseína incubando a 30°C por 48 horas,<br />

expresando los resultados como unidades formadoras de colonias por gramo de<br />

muestra (ufc/ g) (Izumi, 1999)<br />

Análisis Estadístico El efecto de la temperatura y las películas sobre la calidad de<br />

las rebanadas de pitahaya se realizó utilizando el paquete Statgraphics Plus®<br />

para Windows mediante un análisis de varianza (ANOVA) comparando las<br />

diferencias significativas entre los valores de las medias por medio de una prueba<br />

de Tukey utilizando un nivel de significancia de P=0.05 (Artés y Aguayo, 2000)<br />

RESULTADOS Y DISCUSIÓN<br />

El cambio en la composición gaseosa de O 2 y CO 2 dentro de empaques (Figuras<br />

1 y 2) muestra que la concentración de estos gases varió a través del tiempo, lo<br />

cual se debe fundamentalmente a la respiración de las rebanadas de pitahaya<br />

dentro de las películas y al intercambio gaseoso entre la atmósfera por dentro y<br />

fuera del empaque según las características de permeabilidad del material de la<br />

película, dando como resultado la disminución en el consumo de O 2 y la<br />

acumulación de CO 2 . Los cambios en la composición gaseosa dependieron de la<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 7


CONSERVACIÓN DE REBANAS DE PITAHAYA (HYLOCEREUS UNDATUS) POR ATMÓSFERAS CONTROLADAS<br />

temperatura, ya que fueron las muestras conservadas a 8ºC quienes presentaron<br />

la concentración más alta de CO 2 y los valores más bajos de O 2 durante el<br />

almacenamiento, siendo la película de PP quien alcanzó la mayor modificación<br />

de la atmósfera a diferencia del PEBD, lo cual es debido a los valores más bajos<br />

de permeabilidad al O 2 y CO 2 .<br />

Los porcentajes obtenidos de CO 2 en las películas mantenidas tanto a 4 como<br />

8ºC resultaron benéficos en la conservación de la vida útil, concentraciones<br />

alrededor del producto entre 2-5% de O 2 y 3-8% de CO 2 .se ha observado que son<br />

eficaces para ampliar la vida útil de una amplia gama de frutas y hortalizas<br />

retrasando los procesos de maduración y de senescencia, tales como degradación<br />

de la clorofila, ablandamiento, oscurecimiento enzimático y disminución de los<br />

síntomas de daño por frío (Ospina y col, 2008)<br />

Bióxido de carbono (%)<br />

7<br />

6<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

PEBD-CO2<br />

PEBD-O2<br />

PP-CO2<br />

PP-O2<br />

25<br />

20<br />

15<br />

10<br />

5<br />

Oxígeno (%)<br />

0<br />

0 7 14 21 28 35<br />

Tiempo (días)<br />

0<br />

Figura 1. Cambios en las concentraciones de bióxido de carbono y oxígeno dentro de los<br />

empaques con rebanadas de pitahaya almacenadas a 4 ºC. Líneas verticales representan la<br />

desviación estándar<br />

8 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


Vargas y Vargas, L.; Lizama Uc, G.; Aranda Ontiveros, Z.; Centurión Yah, A., Tamayo Cortez J. y Sauri Duch. E.<br />

PEBD-CO2<br />

PP-CO2<br />

Bioxido de carbono (%)<br />

18<br />

16<br />

14<br />

12<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

0<br />

PEBD-O2<br />

PP-O2<br />

0 7 14 21 28<br />

Tiempo (días)<br />

25<br />

20<br />

15<br />

10<br />

5<br />

0<br />

Oxìgeno (%)<br />

Figura 2. Cambios en las concentraciones de bióxido de carbono y oxígeno dentro de los<br />

empaques con rebanadas de pitahaya almacenadas a 8ºC. Líneas verticales representan la<br />

desviación estándar<br />

En tanto, que la disminución de la intensidad respiratoria ocurre cuando los<br />

niveles de oxígeno están por debajo del 12% (Romojaro et al., 1996) por lo que<br />

los porcentajes obtenidos en las diferentes películas (a excepción del PEBD a<br />

4ºC) se mantuvieron por debajo de este nivel indicando que se logró disminuir la<br />

actividad respiratoria de las rebanadas repercutiendo en el mantenimiento<br />

durante un mayor tiempo de las características de calidad.<br />

El metabolismo anaerobio es una de las manifestaciones más importantes del<br />

cambio de la respiración aerobia a anaerobia de los frutos siendo el contenido de<br />

etanol en los tejidos un indicador del grado de fermentación. Los resultados<br />

encontrados muestran que la composición atmosférica creada dentro de los<br />

empaques estimuló la producción de acetaldehído y etanol siendo las rebanadas<br />

mantenidas en bolsas de PP las que presentaron la mayor producción de estos<br />

metabolitos, comenzándose a detectar a partir de los 14 días tanto a 4 como a 8<br />

ºC, en tanto que la producción de etanol se dio a partir de los 21 y a los 14 días a<br />

4ºC a 8 ºC, respectivamente.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 9


CONSERVACIÓN DE REBANAS DE PITAHAYA (HYLOCEREUS UNDATUS) POR ATMÓSFERAS CONTROLADAS<br />

En las bolsas de PEBD (Figura 3), el contenido de estos metabolitos se comenzó<br />

a detectar a los 21 y 14 días a 4 y 8 ºC para el acetaldehído, y para el etanol a los<br />

28 y 21 días para las mismas temperaturas, respectivamente (Figura 4). En ambas<br />

películas y temperaturas los valores de estos metabolitos se fueron<br />

incrementando a lo largo del almacenamiento pero los valores encontrados en las<br />

muestras mantenidas en PEBD fueron significativamente más pequeños que los<br />

encontrados en las rebanadas de PP.<br />

Lo anterior nos indica que película de PP al presentar menor permeabilidad, las<br />

concentraciones de oxígeno y bióxido de carbono creados en el interior fueron<br />

más estresantes lo que dio lugar a una mayor producción de etanol y<br />

acetaldehído indicando una mayor desviación metabólica hacia el metabolismo<br />

fermentativo.<br />

mg de acetaldehído/100 g<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

0<br />

PEBD-8°C<br />

PEBD-4°C<br />

PP-8°C<br />

PP-4°C<br />

0 7 14 21 28 35<br />

Tiempo (días)<br />

Figura 3. Efecto de las atmósferas modificadas sobre el contenido de acetaldehído en rebanadas<br />

de pitahaya mantenidas a 4 y 8 ºC Líneas verticales representan la desviación estándar<br />

10 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


Vargas y Vargas, L.; Lizama Uc, G.; Aranda Ontiveros, Z.; Centurión Yah, A., Tamayo Cortez J. y Sauri Duch. E.<br />

mgde etanol/ 100 g<br />

6000<br />

5000<br />

4000<br />

3000<br />

2000<br />

1000<br />

PEBD-8°C<br />

PP-4°C<br />

PP-8°C<br />

PEBD-4°C<br />

0<br />

0 7 14 21 28<br />

Tiempo (días)<br />

Figura 4. Efecto de las atmósferas modificadas sobre el contenido de etanol en rebanadas de<br />

pitahaya mantenidas a 4 y 8 ºC Líneas verticales representan la desviación estándar<br />

El incremento de etanol en el periodo de almacenamiento es debido al estrés<br />

(atmósfera, temperatura) al que son sometidas las frutas, ya que al incrementarse<br />

el periodo de frigo conservación las condiciones de anaerobiosis se agudizan en<br />

virtud de que el tejido al estar vivo sigue respirando pero la disponibilidad de<br />

oxigeno va disminuyendo, ya que el producto está confinado dentro de una<br />

película plástica, además de haber experimentado un daño físico antes del<br />

almacenamiento. En resumen, tanto las películas, la temperatura y el tiempo de<br />

almacenamiento presentaron un efecto significativo sobre el contenido de etanol<br />

y acetaldehído, siendo las rebanadas conservadas en películas de PP en ambas<br />

temperaturas quienes presentaron la mayor concentración de estos metabolitos<br />

anaerobios.<br />

La pérdida de peso de las rebanadas (Figura 5), se empezó a detectar a partir de<br />

los 28 y 14 días para las temperaturas de 4 y 8 ºC, respectivamente, para ambas<br />

películas, aumentando a lo largo del almacenamiento siendo mayor en las<br />

rebanadas empacadas con películas de PEBD a 8ºC, relacionándose con la mayor<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 11


CONSERVACIÓN DE REBANAS DE PITAHAYA (HYLOCEREUS UNDATUS) POR ATMÓSFERAS CONTROLADAS<br />

permeabilidad, y con la temperatura ya que al incrementarse la temperatura<br />

aumenta la actividad metabólica (Artés. 2006). Sin embargo, las pérdidas fueron<br />

menor al 0.5% en todos los casos, debido a la formación de una atmósfera<br />

saturada de vapor de agua dentro de los empaques y a la baja permeabilidad de<br />

las películas al vapor de agua lo cual ayudó a evitar la pérdida de peso por<br />

transpiración.<br />

La pérdida de peso de las rebanadas aunque se fue incrementando a lo largo del<br />

almacenamiento fue menor al 1%, lo cual habla del efecto favorecedor de las<br />

atmósferas creadas con las dos películas diferentes, ya que se han reportado para<br />

pitahayas enteras embolsadas en películas plásticas de polietileno de alta<br />

densidad pérdidas de peso de 3.9% después de 25 días de almacenamiento a 8ºC<br />

(Zebadua, 2005), así mismo, Alique y Zamorano (2000) reportan que en<br />

productos vegetales se deben de producir pérdidas superiores al 8% para<br />

producir una alteración irreversible en la calidad del producto.<br />

0,6<br />

0,5<br />

PEBD-4ºC<br />

PEBD-8ºC<br />

PP-4ºC<br />

PP-8ºC<br />

% de pérdida<br />

0,4<br />

0,3<br />

0,2<br />

0,1<br />

0<br />

0 7 14 21 28 35<br />

Tiempo (días)<br />

Figura 5. Pérdida de peso en rebanadas de pitahaya almacenadas bajo condiciones de atmósfera<br />

modificada a diferentes temperaturas. Líneas verticales representan la desviación estándar<br />

12 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


Vargas y Vargas, L.; Lizama Uc, G.; Aranda Ontiveros, Z.; Centurión Yah, A., Tamayo Cortez J. y Sauri Duch. E.<br />

La conservación de la acidez estuvo relacionada con la permeabilidad de las<br />

películas utilizadas (Figura 6). En la película de PEBD, al haber una menor<br />

modificación de la atmósfera, la pérdida de acidez fue significativamente mayor<br />

con respecto a las rebanadas mantenidas en PP, sin embargo, los valores de<br />

acidez encontrados en las películas de PEBD se mantuvieron constantes a partir<br />

de los 14 días y 7 días para las temperaturas de 4 y 8ºC respectivamente. En las<br />

rebanadas de almacenadas en PP a 8ºC, hay una disminución de la acidez en los<br />

primeros 7días de almacenamiento, para luego permanecer constante hasta el<br />

final de los 28 días, en tanto que a 4ºC con la misma película, el comportamiento<br />

de la acidez es similar al encontrado a 8ºC y a partir de los 7 días empieza a<br />

darse un incremento en la acidez, el cual aunque numéricamente va aumentando<br />

estadísticamente no es significativo con respecto a los valores de acidez<br />

encontrados a partir de los 14 días. Este incremento pudo deberse a la<br />

acumulación de ácidos orgánicos por efecto de la baja temperatura.<br />

% de acidez<br />

0,8<br />

0,75<br />

0,7<br />

0,65<br />

0,6<br />

0,55<br />

0,5<br />

0,45<br />

0,4<br />

0,35<br />

0,3<br />

PEBD-8ºC<br />

PP-4ºC<br />

PP-8ºC<br />

PEBD-4ºC<br />

0 7 14 21 28<br />

Tiempo (días)<br />

Figura 6. Acidez en rebanadas de pitahaya almacenadas bajo condiciones de atmósfera<br />

modificada a diferentes temperaturas. Líneas verticales representan la desviación estándar<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 13


CONSERVACIÓN DE REBANAS DE PITAHAYA (HYLOCEREUS UNDATUS) POR ATMÓSFERAS CONTROLADAS<br />

Una de las ventajas de almacenamiento en atmósfera modificada es la de<br />

disminuir más lentamente el contenido de ácidos orgánicos en los productos. En<br />

los frutos de pitahaya el contenido de acidez es un parámetro importante para<br />

determinar la calidad organoléptica, manteniéndose este parámetro en un rango<br />

de 0.35 a 0.7% ya que fuera de estos el fruto empieza a perder su sabor agridulce<br />

volviéndose insípida (Centurión.2002), los valores de acidez de las rebanadas se<br />

mantuvieron dentro de este rango aún con el aumento en este contenido a 4ºC en<br />

PP por lo tanto los frutos tiende a mantener su calidad organoléptica.<br />

La firmeza, junto con el sabor, es un parámetro de importancia en la calidad del<br />

producto con procesamiento mínimo, las sales de calcio han jugado un papel<br />

importante como agentes de firmeza en una gran variedad de frutas frescas<br />

cortadas ya que la mantienen al formar entrecruzamientos con la pared celular y<br />

las pectinas de la laminilla media estabilizando membranas celulares (Saftner et<br />

al., 2003), en las rebanadas de pitahaya una concentración de 1% de cloruro de<br />

calcio durante el remojo fue usada para prevenir o disminuir los cambios de<br />

textura manteniéndola por mayor tiempo junto con las atmósferas se logró un<br />

incremento de la textura al inicio del almacenamiento, y las concentraciones de<br />

O 2 y CO 2 alcanzadas con las películas de PP afectaron de manera positiva la<br />

textura<br />

La firmeza de las muestras conservadas en PEBD, en ambas temperaturas,<br />

presentaron valores de textura más bajos que el de las rebanadas conservadas<br />

con películas de PP. Siendo las rebanadas mantenidas a 4ºC con PP quienes<br />

presentaron valores más altos con respecto a la primera película (Figura 7). En<br />

ambas temperaturas y bajo condiciones diferentes se dio un incremento en la<br />

textura a los 7 días de almacenamiento, lo cual pudo ser efecto los cambios<br />

sufridos por las rebanadas al momento del procesamiento, ya que las actividades<br />

enzimáticas se incrementan notablemente como una respuesta al daño mecánico (<br />

Mercado & Aquino. 2005), así mismo el calcio también puede activar a esta<br />

enzima, lo cual permitiría una mayor proporción de grupos _COOH en la<br />

14 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


Vargas y Vargas, L.; Lizama Uc, G.; Aranda Ontiveros, Z.; Centurión Yah, A., Tamayo Cortez J. y Sauri Duch. E.<br />

pectina, éstos a su vez permiten una mayor interacción con el Ca+2, lo cual<br />

contribuye al mantenimiento de la textura (Mercado & Aquino. 2005)<br />

Textura (kgf)<br />

1,2<br />

1<br />

0,8<br />

0,6<br />

0,4<br />

0,2<br />

0<br />

PEBD-4°C<br />

PEBD-8°C<br />

PP-4ºC<br />

PP-8ºC<br />

0 7 14 21 28 35<br />

Tiempo (días)<br />

Figura 7. Textura en rebanadas de pitahaya almacenadas bajo condiciones de atmósfera<br />

modificada a diferentes temperaturas. Líneas verticales representan la desviación estándar<br />

La mayor disminución en la concentración de O 2 y el mayor aumento en la de<br />

CO 2 en el empaque con PP retardó el incremento de la cuenta microbiana con<br />

respecto al PEBD, ya que se mantuvo en niveles relativamente bajos, 102 y 103 a<br />

4 y 8°C respectivamente durante los 28 días de almacenamiento estudiados, en<br />

tanto que en el PEBD, la cuenta microbiana se empezó a incrementar a partir de<br />

los 14 días de almacenamiento alcanzando valores de 103 y 104 UFC/g a las<br />

mismas temperaturas respectivamente al final de almacenamiento. Estudios<br />

realizados en frutas frescas cortadas envasadas han demostrado que la microflora<br />

natural es de alrededor de 104 y 105 UFC /g (Martínez et al. 2002) tomando<br />

como criterio de rechazo conteos totales superiores a 104 (ufc/g) y de hongos y<br />

levaduras mayores que 103 UFC /g. Basándonos en este criterio fueron las<br />

muestras mantenidas en PP a 4ºC, quienes mostraron las menores cuentas<br />

microbianas al final de los 35 días de almacenamiento.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 15


CONSERVACIÓN DE REBANAS DE PITAHAYA (HYLOCEREUS UNDATUS) POR ATMÓSFERAS CONTROLADAS<br />

El análisis sensorial indicó que las rebanadas mantenidas en ambas películas al<br />

inicio del tratamiento mostraron un buen nivel de aceptación por parte de los<br />

catadores obteniéndose calificaciones arriba de 7 (me gusta mucho), en una<br />

escala de 9 puntos. A 8ºC las rebanadas mantenidas en PEBD y PP fueron<br />

calificadas como rebanadas de aceptación moderada hasta los 21 días de<br />

almacenamiento y después de este tiempo comenzaron a presentar crecimiento<br />

microbiano por lo que fueron desechadas para su análisis sensorial. En tanto que<br />

las rebanadas mantenidas a esa misma temperatura con PEBD presentaron una<br />

aceptación menor, calificándolas con 7 (me gusta ligeramente) a 4ºC y las<br />

rebanadas envasadas con PP mantuvieron buenas calificaciones iniciales (arriba<br />

de 7) hasta los 28 días de muestro, aunque los catadores las calificaron como<br />

muestras ácidas no influyó en la calidad de las rebanadas permitiendo obtener un<br />

producto con una vida útil de al menos 28 días. Las rebanadas control iniciaron<br />

equilibradas en cuanto acidez y dulzor para luego presentar calificaciones de<br />

fruta poco acida lo cual le restó aceptación.<br />

CONCLUSIÓN<br />

Las rebanadas de pitahaya, independientemente de la atmósfera utilizada<br />

presentaron mayor aceptación en cuanto a textura, acidez y sabor aquellas<br />

mantenidas a 4ºC que las conservadas a 8ºC a excepción de la dulzura que tuvo<br />

mayor aceptación a 8ºC. El análisis sensorial reportó un efecto beneficioso de las<br />

atmósferas modificadas sobre la calidad de las rebanadas de pitahaya, siendo las<br />

rebanadas mantenidas en PP quienes lograron, mejor textura, aroma y<br />

mantenimiento de la acidez y aunque con esta película se estimuló la<br />

concentración de etanol y acetaldehído en mayor proporción que en la película<br />

de PEBD no influyó en la calidad de las rebanadas permitiendo obtener un<br />

producto con una vida útil de al menos 28 días.<br />

16 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


Vargas y Vargas, L.; Lizama Uc, G.; Aranda Ontiveros, Z.; Centurión Yah, A., Tamayo Cortez J. y Sauri Duch. E.<br />

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS<br />

A.O.A.C., (1990) Official Methods of Analysis of the Association of Official<br />

Analytical Chemists, Sidney Williams (ed.), 14th Edition. USA<br />

Alique R, Zamorano P (2000) Productos Vegetales: Procesos Fisiológicos Post-<br />

Recolección. En Aplicación del Frío a los Alimentos. Instituto del Frío de<br />

Madrid CSIC) 1ª. Edición . Madrid, España.<br />

Artés-Calero F (2000) Conservación de los Productos Vegetales en Atmósfera<br />

Modificada. En Aplicación del Frío a los Alimentos. Instituto del Frío<br />

(CSIC) Madrid, España.<br />

Artés-Calero F (2006) El envasado en atmósfera modificada mejora la calidad de<br />

consumo de los productos hortofrutícolas intactos y minimamente<br />

procesados en fresco. Revista Iberoamericana de Tecnología Postcosecha<br />

2(002): 61-85<br />

Artés F, Aguayo E (2002) Controlled atmosphere storage of fresh-cut tomato. En<br />

Improving Postharvest Technologies of Fruits, Vegetables and Ornamentals.<br />

IIR Conference, Murcia, España.<br />

Ahvenainen R (2000) Ready-to-use fruit and vegetables. Technical Manual F-FE<br />

376A/00. Flair-Flow Europe. 10 pp.<br />

Bai JH, Saftner RA, Watada AE, Lee YS (2001) Modified atmosphere maintains<br />

quality of fresh-cut cantaloupe (Cucumis melo L.). Journal of Food Science<br />

66 (8): 1207-1211.<br />

Centurión A, (2002) Fisiología de la maduración y conservación de la pitahaya<br />

(Hylocereus undatus). Tesis doctoral. Instituto Tecnológico de Mérida.<br />

Davis, P.L. and Chace, W.G.Jr. (1969). Determination of alcohol in citrus juice<br />

by gas chromatographic analysis of head space. HortScience. 4(2): 117-119.<br />

Izumi H. (1999) Electrolyzed water as a disinfectant for fresh-cut vegetables.<br />

Journal of Food Science 64(3): 536-539<br />

Jacxsens L, Devlieghere F, Devebere J (1999) Validation of a Systematic<br />

Approach to Design Equilibrium Modified Atmosphere Packages of Fresh-<br />

Cut Produce. Lebensm.-Wiss.u._Technol. 32<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 17


CONSERVACIÓN DE REBANAS DE PITAHAYA (HYLOCEREUS UNDATUS) POR ATMÓSFERAS CONTROLADAS<br />

Jacxsens L, DevlieghereF, Devebere J (2002) Predictive Modelling for<br />

Packaging Design: Equilibrium Modified Atmosphere Packages of Fresh-<br />

Cut Vegetables Subjected to a Simulated Distribution Chain. International<br />

Journal of Food Microbiology 71<br />

Kramer A, Twigg B (1976) Quality Control for the Food. 3th. Edition. Vol. 1<br />

EUA.<br />

Martínez F.M., Harper C, Pérez R, Chaparro M (2002) Modified atmosphere<br />

packaging of minimally processed mango and pineapple fruits. Journal of<br />

Food Science 67(9)<br />

Mercado-Silva E, Aquino- Bolaños E (2005) Enzima Involucradas en el<br />

deterioro. En: Nuevas Tecnologías en la Conservación de Productos<br />

Vegetales Frescos Cortados. CIAD Hermosillo, México.<br />

Nguyen-the C, Carlin F (1994) The Microbiology of Minimally Processed Fresh<br />

Fruits and Vegetables. Crit. Rev. Food Science 34.<br />

O’Beirne D (1998). Modified atmosphere packing of fruit and vegetables.<br />

Critical Review Food Science 34:371-401<br />

Ospina Meneses Silvia Marcela; Cartagena Valenzuela José Régulo (2008) La<br />

atmósfera modificada: una alternativa para la conservación de los alimentos<br />

Revista Lasallista de Investigación, Vol. 5, Núm. 2, julio-diciembrepp. 112-<br />

123 Corporación Universitaria Lasallista Colombia<br />

Rodríguez S., Del C, Questa A.G., Guzmán C.G., Casóliba R.M., y Coronel<br />

M.B. (2006) Calidad microbiologica de vegetales minimamente procesados.<br />

Experiencias en el noroeste argentino. I Simpósio Ibero-Americano de<br />

Vegetales Frescos Cortados, San Pedro, SP Brazil, pp 99-106<br />

Romojaro F, Riquelme F, Pretel M, Martínez G, Serrano M, Martínez C, Lozano<br />

P (1996) Nuevas tecnologías de conservación de frutas yhortalizas. Editorial<br />

Mundi Prensa<br />

Saftner, R., Bai, J., Abbott, J., Lee and Y. (2003). Sanitary dips with calcium<br />

propionate,calcium chloride, or a calcium amino acid chelate maintain<br />

quality and shelf life stability of fresh-cut honeydew chunks. Postharvest<br />

Biol. Technol. 29: 257-269.<br />

18 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


Vargas y Vargas, L.; Lizama Uc, G.; Aranda Ontiveros, Z.; Centurión Yah, A., Tamayo Cortez J. y Sauri Duch. E.<br />

Sancho J, Bota E, De Castro S (1999) Introducción al análisis sensorial de los<br />

alimentos. Universidad de Barcelona. España<br />

Soliva-Fortuny RC, Martín-Belloso O (2003) New advances in extending the<br />

shelf-life of fresh-cut fruits: a review. Trends Food Sci. Technol. 14: 341-<br />

353.<br />

Villaescusa R, Tudela J,, Artés F (2000) Influence of Temperature and Modified<br />

Atmosphere Packaging on Quality of Minimally Processed Pomegranate<br />

Seeds. II Conference, Murcia España.<br />

Watada, AE, Ko NP, Minott DA (1996) Factors Affecting Quality of Fresh-Cut<br />

Horticultural Products. Postharvest Biology and Technology 9<br />

Welti- Chanes J (2001) Novedades y alternativas para el procesamiento de frutas.<br />

Agrotecnia Vol. III<br />

Zebadua F (2005) Efecto del embolsado sobre la calidad y vida útil de la<br />

pitahaya (Hylocereus undatus) Tesis de Licenciatura. Instituto Tecnológico<br />

de Mérida.<br />

.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 19


ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN<br />

REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN NOV. 2013 VOL. 19, NÚM. <strong>54</strong>, PP. 20-27. ISSN 0185-6294<br />

DISEÑO Y CARACTERIZACIÓN ELÉCTRICA DE<br />

CAPTURADORES DE ENERGÍA BASADOS EN LA<br />

ENERGÍA GRAVITATORIA<br />

Ceh Soberanis, Oscar a ; Hernández, Daniel; Chan y Díaz, Enrique a ; Chi<br />

Loeza, Jorge a ; Argáez Aguilar, Marco a ; Díaz Mendoza, Alfredo b y<br />

Argáez Gutiérrez, José c .<br />

a Departamento de Metal-Mecánica, b Departamento de Ingeniería Industrial<br />

Instituto Tecnológico de Mérida, Avenida Tecnológico S/N Apdo. Postal 9 -11 C.P. 97118,<br />

Mérida, Yucatán, México.<br />

c KORIANDER S.A. DE C.V.<br />

Fracc. San Carlos C.P. 97130, Mérida, Yucatán<br />

Recibido: 29/Agosto/2013 Aceptado: 30/septiembre/2013 Publicado: 12/noviembre/2013<br />

RESUMEN<br />

Se desarrolló un sistema capturador de energía gravitatoria mediante un<br />

material piezoeléctrico llamado Titanato Circonato de Plomo (PZT), el<br />

sistema cuenta con 12 celdas dividido en 3 módulos, las celdas se fueron<br />

implementadas a partir de zumbadores comerciales de la marca Fujitsu de<br />

2.5 cm de diámetro, las celdas fueron encapsuladas por medio de resina<br />

epoxi de poliéster. Las celdas produjeron 1.56 volts individualmente y el<br />

sistema completo puede producir energía necesaria para cargar una pila de<br />

12 v y 7 Ah en 15 horas.<br />

Palabras clave: Energía gravitatoria, Titanato Circonato de plomo (PZT)<br />

ABSTRACT<br />

A gravitatory energy harvesting system was development using a<br />

piezoelectric material called Lead Zirconium Titanate (PZT), the system has<br />

12 cells divided into 3 modules, cells were implemented from commercial<br />

buzzers Fujitsu with 2.5 cm in diameter, the cells were encapsulated by<br />

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA


Ceh Soberanis, O.; Hernández, D.; Chan y Díaz, E.; Chi Loeza, J.; Argáez Aguilar, M.; Díaz Mendoza, A. y<br />

Argáez Gutiérrez, J.<br />

epoxy polyester resin. The cells produced 1.56 volts individually and the<br />

entire system can produce energy to charge a battery 12 v 7 Ah in 15 hours.<br />

Key words: gravitatory energy; lead zirconium titanate (PZT)<br />

INTRODUCCIÓN<br />

En la actualidad una de las principales preocupaciones de la mundo es la<br />

reducción de la rapidez de producción de petróleo a nivel mundial, lo que ha<br />

influido en el incremento de los precios actuales a nivel mundial de los<br />

combustibles derivados de petróleo, así como una tendencia a continuar la<br />

reducción en la producción y el incremento en los precios de los productos<br />

derivados del petróleo. [International Energy Agency]<br />

El uso de la energía renovable es una posible solución a la dependencia de<br />

los combustibles fósiles en la vida diaria de los seres humanos. Así mismo<br />

el uso adecuado los hogares de la energía renovable permite mejorar la<br />

economía de los usuarios.<br />

Los mecanismos de producción de electricidad convencionales son todos<br />

aquellos en donde se queman tanto combustibles fósiles como minerales los<br />

cuales no son renovables. Existen por otro lado otros mecanismos<br />

alternativos que son renovables como la energía eólica, la energía solar, la<br />

energía de los mares, la energía gravitatoria, etc. Actualmente se han<br />

desarrollado diversos dispositivos para capturar energía de los diversos<br />

mecanismos alternativos.<br />

Se han desarrollado celdas solares tanto de estado sólido [Mendoza-Pérez R.<br />

et. al] como celdas solares foto electro químicas [Zhao Hu H. et. al] con<br />

eficiencias relativamente altas [NREL]. Así mismo se han diseñado<br />

estructuras para la captura de la energía eólica, entre estas estructuras se<br />

encuentran los aerogeneradores verticales y horizontales, siendo los más<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 21


DISEÑO Y CARACTERIZACIÓN ELÉCTRICA DE CAPTURADORES DE ENERGÍA BASADOS EN LA ENERGÍA<br />

GRAVITATORIA<br />

eficientes los generadores horizontales con la desventaja de tener que<br />

montarlo en estructuras muy elevadas (≈35 m) [Riegler et. al].<br />

Por otro lado, hasta el momento no se ha desarrollado extensivamente<br />

sistemas que aprovechen la energía gravitatoria, actualmente existen<br />

aplicaciones en el área de la microelectrónica.<br />

En éste trabajo se propone el diseño de un ladrillo que proveche la energía<br />

gravitatoria, mediante el uso de un material piezoeléctrico llamado Titanato<br />

Circonato de Plomo (PZT) en cual tiene una respuesta piezoeléctrica<br />

experimental obtenido por otros autores d33 =300 x 10 -12 C/N. El sistema<br />

tendrá una estructura de 12 celdas piezoeléctricas.<br />

MATERIALES Y MÉTODOS<br />

Para la fabricación del sistema capturador de energía gravitatoria se<br />

utilizaron celdas comerciales modelo SY-35T2A1 fabricadas de PZT, una<br />

celda típica se muestran en la figura 1a, en donde se observa la geometría<br />

circular del material, el espesor de la celda y los contactos óhmicos. Se<br />

construyó un sistema para medir la respuesta piezoeléctrica del material<br />

utilizando una tarjeta de adquisición de datos USB-NIDAQ-6009 controlada<br />

mediante el software LabView, un esquema del sistema es mostrado en la<br />

figura 2, en él puede apreciarse los diversos dispositivos utilizados, así<br />

como los parámetros utilizados en la captura de la respuesta eléctrica de la<br />

celda.<br />

Con el objeto de mejorar la resistencia mecánica de la celda se encapsulo en<br />

una resina epoxi de poliéster. La resina se montó en un molde circular y se<br />

secó a temperatura ambiente como se muestra en la figura 1b.<br />

22 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


Ceh Soberanis, O.; Hernández, D.; Chan y Díaz, E.; Chi Loeza, J.; Argáez Aguilar, M.; Díaz Mendoza, A. y<br />

Argáez Gutiérrez, J.<br />

Figura 1. a) Celdas de PZT comerciales, b) Encapsulado de la celda con resina epoxi de<br />

poliéster.<br />

a)<br />

b)<br />

Figura 2. a) Esquema del sistema de medición de la respuesta piezoeléctrica directa, b)<br />

captura con el software de la medición de la respuesta de voltaje baja una carga<br />

mecánica.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 23


DISEÑO Y CARACTERIZACIÓN ELÉCTRICA DE CAPTURADORES DE ENERGÍA BASADOS EN LA ENERGÍA<br />

GRAVITATORIA<br />

RESULTADOS Y DISCUSIÓN<br />

Se construyó un sistema para la medición de la respuesta piezoeléctrica del<br />

ladrillo capturador de energía gravitatoria. Como se muestra en la figura 3.<br />

En ella se muestra el esquema electrónico del sistema, donde puede<br />

apreciarse los diversos componentes necesarios para maximizar la captura<br />

de energía. Para la medición de la energía se utilizaron una tarjeta de<br />

adquisición de datos USB-NIDAQ-6009 y un osciloscopio modelo<br />

GDS.1102-U, así como el software LabView 2012.<br />

Figura 3. Esquema electrónico del sistema capturador de energía gravitatoria, en el<br />

incerto a) se muestra el sistema electrónico de una sola celda.<br />

El sistema completo consta de 3 módulos de 4 celdas conectadas a diodos<br />

rectificadores y bloquedores de paso, lo último debido a que alguno de los<br />

piezo eléctricos podría consumir la potencia producida por los otros.<br />

Las mediciones obtenidas en los diversos sistemas se presentan a<br />

continuación, en la figura 4 se muestra la respuesta típica de voltaje contra<br />

24 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


Ceh Soberanis, O.; Hernández, D.; Chan y Díaz, E.; Chi Loeza, J.; Argáez Aguilar, M.; Díaz Mendoza, A. y<br />

Argáez Gutiérrez, J.<br />

el tiempo del sistema. En la figura se aprecia que al aplicarle un carga de 47<br />

kg se produce un voltaje de 1.56 VRMS y un amperaje de 10 mA , por lo<br />

que la celda capturadora de energía gravitatoria unitaria es capaz de<br />

producir una potencia de 15.6 mWatts. Por otro lado, considerando que para<br />

poder alimentar una pila recargable es necesario 8.4 Watts, entonces, para<br />

ello se diseñó una estructura de 12 celdas divididas en 3 módulos como se<br />

muestra en la figura 5. Con ello será posible recargar al 100 % una pila de<br />

12 V y 7 Ah después de 24 h.<br />

Figura 4. Respuesta de voltaje al aplicarle pulsos de carga mecánica a un piezoeléctrico<br />

La respuesta eléctrica del sistema completo se muestran en la figura 6, en él<br />

se observa que al aplicar una carga de 47 kg se obtienen voltaje de<br />

aproximadamente 12, lo que comprueba que es posible cargar un pila<br />

recargable durante 10 horas de carga con el sistema desarrollado. Las<br />

pruebas de carga se encuentran en proceso de realización. Con el propósito<br />

de probar el sistema se utilizó un dispositivo USB conectado al sistema,<br />

después de 10 minutos se había cargado el dispositivo en un 30%<br />

aproximadamente.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 25


DISEÑO Y CARACTERIZACIÓN ELÉCTRICA DE CAPTURADORES DE ENERGÍA BASADOS EN LA ENERGÍA<br />

GRAVITATORIA<br />

Figura 5. Sistema completo encapsulado con resina epoxi de poliéster.<br />

26 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


Ceh Soberanis, O.; Hernández, D.; Chan y Díaz, E.; Chi Loeza, J.; Argáez Aguilar, M.; Díaz Mendoza, A. y<br />

Argáez Gutiérrez, J.<br />

Figura 6. Respuesta eléctrica del sistema completo al aplicarle 47 kg de carga mecánica con<br />

una frecuencia de 5 Hz.<br />

CONCLUSIÓN<br />

El desarrollo del proyecto permitió obtener un conjunto de resultados que<br />

nos llevaron a las siguientes conclusiones.<br />

Se logró construir un sistema que mejoró la resistencia mecánica de la celda,<br />

mediante un encapsulado con resina epoxi, se logró aplicar con ello una<br />

carga de 47 kg sin sufrir ningún daño aparente; también se capturar la<br />

suficiente energía gravitatoria para poder cargar un dispositivo USB, con la<br />

respuesta eléctrica del sistema se cree es posible cargar una pila de 12 volts<br />

y 7 Ah.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 27


DISEÑO Y CARACTERIZACIÓN ELÉCTRICA DE CAPTURADORES DE ENERGÍA BASADOS EN LA ENERGÍA<br />

GRAVITATORIA<br />

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS<br />

International Energy Agency, Work Energy Outlook, (2010).<br />

R. Mendoza-Pérez, J. Aguilar Hernández. G. Contreras-Puente y J. Sastre-<br />

Hernández, Estudio comparativo de la degradación de celdas solares de<br />

CdTe con CDS procesado por CBD y CSVT. Revista Mexicana de<br />

Física 58, 397 (2012)<br />

www.nrel.gov/news/features/feature_detail.cfm/feature_id=2055<br />

Zhao Hu H. , Oskam G. and E. Rincon M., Perspectivas mexicanas de<br />

investigación y desarrollo de celdas solares orgánico/inorgánico,<br />

NanoGe journal on energy and sustainability 1, 011002, (2013)<br />

Riegler H. and Ropatec A.G., HAWT vs VAWT, Refocus, 3, 44 (2003)<br />

www.victordanilochkin.org/research/turbine/papers/HAWT%20versus.<br />

pdf<br />

28 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN<br />

REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN NOV. 2013 VOL. 19, NÚM. <strong>54</strong>, PP. 29-39. ISSN 0185-6294<br />

LA INNOVACIÓN Y LA CREATIVIDAD EN LA<br />

INGENIERÍA INDUSTRIAL<br />

Díaz Mendoza, Alfredo 1 ; Pérez Canto, Julieta 2 y Moreno Gómez, Nidia 3 .<br />

1 Departamento de Ingeniería Industrial, I. T. de Mérida.<br />

2 Departamento Económico Administrativos, I. T. de Mérida.<br />

3 Departamento de Ingeniería en Sistemas Computacionales, I. T. de Mérida.<br />

Cuerpo Académico de Innovación y Emprendedurismo, ITM.<br />

Instituto Tecnológico de Mérida, Avenida Tecnológico S/N Apdo. Postal 9 -11 C.P. 97118,<br />

Mérida, Yucatán, México<br />

Recibido: 09/Septiembre/2013 Aceptado: 08/octubre/2013 Publicado: 12/noviembre/2013<br />

RESUMEN<br />

Actualmente, el conocimiento que se genera en las IES y en las empresas, es<br />

a grandes velocidades, lo que hace necesario que en la formación y<br />

enseñanza de los Ingenieros Industriales en los planes por competencias, se<br />

utilicen métodos acordes a las necesidades que surgen de los requerimientos<br />

del manejo de la gran cantidad de información, así como el aprendizaje de<br />

las técnicas de creatividad que le permitan al estudiante obtener resultados<br />

adecuados y rápidos para innovar de la manera más efectiva. El uso de la<br />

metodología del Aprendizaje Basado en Proyectos en las asignaturas del<br />

plan de estudios que lo permitan podrá contribuir de una manera efectiva<br />

para lograr una mejora en la utilización de la creatividad del estudiante,<br />

contribuir en su formación, en su aptitud profesional y lograr una actitud<br />

que lo identifique como Ingeniero industrial.<br />

Palabras clave: Sociedad del Conocimiento; I+D; Creatividad, Ingeniería,<br />

Pensamiento Creativo; competencias; Aprendizaje basado en Proyectos.<br />

ABSTRACT<br />

Currently, the knowledge generated in HEIs and enterprises, is at high<br />

speeds, which makes it necessary in the training and education of Industrial<br />

Engineers plans for skills, methods used chords to the needs arising from<br />

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA


LA INNOVACIÓN Y LA CREATIVIDAD EN LA INGENIERÍA INDUSTRIAL<br />

management requirements of the large amount of information, as well as<br />

learning the creative techniques that allow the student to obtain adequate<br />

and rapid results to innovate in the most effective manner. Using the<br />

methodology of Projects Based Learning in the subjects of the curriculum<br />

may be permitted to contribute effectively to bring about an improvement in<br />

the use of student creativity, contribute to their training, their professional<br />

competence and achieve an attitude that identifies them as industrial<br />

engineer.<br />

Key words: Knowledge Society; R&D; Creativity, Engineering, Creative<br />

Thinking; skills; Project based learning<br />

INTRODUCCIÓN<br />

En la actualidad, se ha dado por llamarle sociedad del conocimiento a lo que<br />

es-tamos viviendo. Con ello se quiere decir que el desarrollo que tenemos<br />

no está basado primordialmente en la producción de bienes y materiales y el<br />

correspondiente intercambio de ellos, sino en la generación de<br />

conocimientos. Esta producción de conocimientos es responsabilidad de las<br />

IES como se establece en las funciones de las mismas.<br />

A partir de la Segunda Guerra Mundial, la investigación científica comienza<br />

a realizarse de manera sistemática por las empresas e instituciones que no se<br />

dedicaban primordialmente a la educación logrando, además, mayor<br />

cantidad de conocimiento que las IES.<br />

Luego entonces, las IES no tienen la exclusividad en la creación del<br />

conocimiento y en la investigación científica y tecnológica. Entonces, el<br />

concepto “sociedad del conocimiento” nos señala que no es exclusivo de<br />

ninguna institución en particular.<br />

La situación se vuelve más complicada si tomamos en cuenta el aspecto del<br />

almacenamiento y acceso al conocimiento, ya que las fuentes de<br />

información están por todo el mundo y su acceso a ellas es sencillo y rápido.<br />

Si se considera la innovación, o sea, la colocación en el mercado de los<br />

30 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


DÍAZ MENDOZA, A.; PÉREZ CANTO, J. Y MORENO GÓMEZ, N.<br />

resultados de la investigación, la situación se complica aún más, debido a lo<br />

que se ha dado en llamar “la paradoja de la I+D”, pues en muchos países<br />

aunque el financiamiento de la misma sea grande, la innovación tecnológica<br />

va detrás de la I+D. Esto indica que algo muy sencillo, que no funciona<br />

como debería ser la relación que existe entre los actores fundamentales de la<br />

investigación, el desarrollo, la sociedad y el mercado. Luego entonces, es<br />

muy conveniente ubicar la medida en la que a las IES les corresponde<br />

ayudar a resolver este problema, ya que su papel es fundamental dentro de<br />

la sociedad del conocimiento.<br />

Sin embargo, en las empresas las personas que realizan las tareas de<br />

innovación son gentes formadas en las IES. Entonces, si la responsabilidad<br />

de la formación de los profesionales es responsabilidad de las IES, ¿Qué<br />

deben hacer estas instituciones para lograr que esa formación de los<br />

profesionales de cualquier índole cubra los requerimientos actuales de la<br />

sociedad del conocimiento?, ¿Qué cono-cimientos les deben proporcionar a<br />

los profesionales que están formando para estar acordes a las necesidades?<br />

LA CREATIVIDAD Y EL PENSAMIENTO CREATIVO<br />

La creatividad es un concepto complicado para de definir. Cada autor que<br />

escribe sobre el tema tiene su punto de vista muy particular sobre é, lo que<br />

hace al concepto algo no muy claro para la gente. Pero lo que si queda claro<br />

en las diferentes expresiones de las definiciones respecto al concepto de la<br />

creatividad es que es un proceso mental.<br />

Algunas definiciones proporcionadas por autores como Morris I. Stein y<br />

Edward De Bono, nos dicen que se refiere a la creación de algo que no<br />

existe pero que tiene valor para otras personas.<br />

El primer autor nos dice que la creatividad es el desarrollo de ideas nuevas u<br />

originales que tienen valor para un grupo de otras personas y De Bono se<br />

refiere a la creación de algo que no existe.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 31


LA INNOVACIÓN Y LA CREATIVIDAD EN LA INGENIERÍA INDUSTRIAL<br />

En pocas palabras, puede afirmarse que la creatividad es tener la posibilidad<br />

de innovar y hallar soluciones nuevas a los problemas que enfrentan los<br />

ingenieros industriales en su desempeño profesional, aunque pudiéramos<br />

decir lo mismo para las demás profesiones y en las ciencias aplicadas,<br />

considerando a la creatividad como un proceso lógico que ayuda a cualquier<br />

persona en sus trabajos cotidianos.<br />

Luego entonces, la creatividad es algo definido y determinado en base a<br />

unas técnicas conocidas. En la ingeniería industrial el comienzo para<br />

reconocer a la creatividad es mediante el aprendizaje de sus conceptos<br />

lógicos y metodológicos que servirán para conocer la necesidad de la<br />

utilización de la creatividad en los proyectos que realizará durante su<br />

desempeño profesional, lo que le permitirá volverse más competitivo.<br />

Por otro lado, Edward De Bono plantea la existencia de dos tipos de<br />

pensamiento:<br />

a) el pensamiento creativo.<br />

b) el pensamiento reactivo.<br />

El pensamiento reactivo consiste en el diálogo y en la argumentación<br />

dialéctica y su utilidad se basa en la manera como se reacciona ante un<br />

interlocutor pero no genera propuestas. En cambio, el pensamiento creativo<br />

se centra en producir pro-puestas, establecer objetivos, evaluar prioridades y<br />

generar alternativas de solución a los problemas. Podemos decir que este<br />

proceso se parece en mucho al procedimiento que estudiamos en muchas<br />

materias del plan de estudios de la ingeniería industrial. Debemos tener en<br />

cuenta que la intención y lo que hacemos para resolver los problemas a los<br />

que nos enfrentamos es lo que permite convertir las ideas en realidades.<br />

Podemos decir entonces, que se puede aprender a aplicar el pensamiento<br />

creativo como se aprende cualquier habilidad. De esta manera, según De<br />

Bono, el pensamiento creativo se puede representar de la manera siguiente:<br />

1. Exploración. Se busca información y materiales no relacionados<br />

entre sí y se hacen conexiones, produciendo nuevas ideas.<br />

2. Ruptura. Se analizan estas distintas conexiones y se buscan pautas<br />

no usuales.<br />

32 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


DÍAZ MENDOZA, A.; PÉREZ CANTO, J. Y MORENO GÓMEZ, N.<br />

3. Incubación. Se fantasea en la mente y se quebrantan normas, para<br />

situar al “objeto” en nuevos contextos, aplicaciones y usos.<br />

4. Éxito. Se trata del nacimiento real de la idea. Esta fase es<br />

imprevisible, aun-que existen técnicas para incentivar las ideas y<br />

controlar su aparición.<br />

5. Aplicación. Se evalúa la viabilidad de las ideas generadas en las<br />

anteriores fases. En realidad en esta fase se realiza una<br />

retroalimentación del proceso.<br />

En ingeniería industrial, se hace patente la necesidad de utilizar el<br />

pensamiento creativo, al introducir el proceso creativo al desarrollo de<br />

proyectos tradicional en las diferentes materias de la carrera. Se debe tener<br />

en cuenta que enseñar a pensar creativamente es tan complejo y factible<br />

como enseñar a las personas matemáticas, física o cualquier materia de la<br />

ingeniería industrial. Pero no significa que el que estudia creatividad se<br />

volverá un genio. Sin embargo, hay una gran cantidad de cosas que se<br />

pueden hacer con creatividad sin serlo. Solo debemos tener en cuenta que la<br />

enseñanza implica voluntad, destreza y método. Es necesario que desde la<br />

educación primaria a la persona se le enseñe a pensar creativamente.<br />

Con la demanda investigación e innovación actual, se exige a los ingenieros<br />

industriales generar ideas innovadoras en el desarrollo de proyectos para<br />

incentivar la Investigación y el Desarrollo (I+D). Es en este punto que la<br />

creatividad se vuelve importante. Por esta razón, se debe formar al alumno<br />

de ingeniería industrial en creatividad, indicarle para que sirve la<br />

creatividad, cómo usarla y su aplicación sobre la metodología de proyectos<br />

en ingeniería industrial, de modo que los alumnos afronten los retos y que<br />

conozcan sus destrezas, amén de que el pensamiento creativo permite tener<br />

un enfoque coherente y real del mundo laboral actual.<br />

LA INGENIERÍA INDUSTRIAL CREATIVA<br />

En la enseñanza de la ingeniería industrial debemos ocuparnos que se<br />

vuelva creativa, procurando que en las asignaturas fundamentales de la<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 33


LA INNOVACIÓN Y LA CREATIVIDAD EN LA INGENIERÍA INDUSTRIAL<br />

formación del ingeniero industrial se muestren y, sobre todo, se apliquen<br />

conceptos como:<br />

a) La enseñanza de las técnicas de creatividad, que muchas veces<br />

encontramos que le faltan al alumno.<br />

b) La administración de proyectos, tomando en consideración desde el<br />

momento que se genera la idea hasta la manera de venderlo<br />

adecuadamente.<br />

c) La administración de la Investigación y Desarrollo (I+D),<br />

particularmente en la creación e introducción de nuevos productos al<br />

mercado o la mejora de algunos otros.<br />

d) No deja de ser fundamental el conjunto de conocimientos para el<br />

manejo de la propiedad industrial, el registro de patentes y marcas de<br />

los productos que se generen.<br />

e) Por último, pero no deja ser importante, mostrarle al alumno las<br />

relaciones que existen entre la ingeniería, la industria y la<br />

creatividad.<br />

Si logramos que en nuestros planes de estudio de la carrera de ingeniería<br />

industrial se incluyan estos contenidos podemos lograr mucho en la mejora<br />

de la formación de los ingenieros industriales. Para esto, debemos los<br />

profesores de la carrera unir nuestros esfuerzos para lograr el control sobre<br />

el pensamiento creativo, por muy difícil que lo consideremos o que sea a<br />

largo plazo. Por muy poco que logremos en este campo, podremos lograr<br />

grandes progresos para que los egresados de la carrera aprendan a lograr los<br />

objetivos por muy complejos que sean con el mínimo de recursos, lo que<br />

implica un aumento en su productividad.<br />

LOS PLANES DE ESTUDIO POR COMPETENCIAS<br />

Marcelo A. Sobrevila, comenta en su interesante obra, que el ingeniero<br />

industrial de nuestros días se desempeñará en un ambiente muy competitivo<br />

y deberá ser un profesional capaz de usar sus conocimientos para lograr<br />

resultados satisfactorios en la práctica. Luego entonces se espera que el<br />

ingeniero tenga una conducta basada en dos conceptos fundamentales:<br />

34 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


DÍAZ MENDOZA, A.; PÉREZ CANTO, J. Y MORENO GÓMEZ, N.<br />

a) Aptitud Profesional. Se refiere al conjunto de conocimientos<br />

esenciales que le permiten entender los hechos actuales de la<br />

ingeniería y estar preparado para entender los hechos futuros,<br />

siempre vigilante.<br />

b) Actitud Profesional. Conjunto de hábitos que configuran su actitud<br />

frente a los problemas de su profesión con una metodología<br />

específica que lo identifica como ingeniero. Es decir, que<br />

independientemente de su área de desempeño, el ingeniero debe<br />

tener una postura que lo identifique, una forma de encarar los<br />

problemas que sea típica y característica de él, como sucede con<br />

otras profesiones.<br />

Respecto a los puntos anteriores podemos decir que en el aspecto de la<br />

aptitud profesional, es suficiente lo que se propone en la enseñanza de las<br />

ciencias básicas e informática, pero debe darse énfasis al aprendizaje y<br />

aplicaciones de la creatividad para resolver problemas y tampoco intentar<br />

sustituir el aprendizaje de las técnicas duras (Investigación de Operaciones,<br />

algoritmos en general) para la toma de decisiones por paquetes de software.<br />

Lo que se propone es el aprendizaje de la técnica y cuando se domine<br />

utilizar los paquetes computacionales para ayudarse en la solución del<br />

problema y posterior toma de decisiones a la que se enfrentará.<br />

En el caso de la actitud profesional, debemos preocuparnos y ocuparnos en<br />

enseñar a nuestros alumnos a ser ingenieros y para lograr esto creemos que<br />

se debe desarrollar y perfeccionar una relación efectiva entre la institución y<br />

las empresas del entorno para lograr una mejor formación de los alumnos.<br />

No olvidemos que muchos profesionales que todavía están activos en las<br />

IES y en las empresas se formaron cuando la regla de cálculo era el<br />

instrumento que identificaba a la ingeniería. Han cambiado muchas cosas<br />

desde entonces. Pero con toda seguridad, esos cambios son pequeños<br />

respecto a los que se verán en las próximas décadas. Por eso es necesario ser<br />

prudentes al momento de definir una enseñanza por competencias que pueda<br />

ser rígida o detallada en exceso. Lo que es esencial es contar con cuerpos<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 35


LA INNOVACIÓN Y LA CREATIVIDAD EN LA INGENIERÍA INDUSTRIAL<br />

académicos que actúen como gestores del conocimiento, estando al<br />

corriente de lo que ocurre en el mundo para adaptar la enseñanza a esa<br />

comprensión. Esa adaptación no debe ser sólo el trabajo de los profesores,<br />

sino fruto del trabajo de un equipo relacionado con el entorno que se<br />

esfuerza por ver más allá de las respuestas que recibe de él.<br />

El profesor debe formar por competencias y entender las que se requieren y<br />

las que puede entregar en mayor medida considerando su experiencia,<br />

conocimientos y habilidades. También compete al profesor contribuir a la<br />

educación de los futuros ingenieros industriales aportando su experiencia y<br />

perspectivas de vida.<br />

Así mismo, es importante considerar que existen competencias de vigencia<br />

permanente, como las destrezas intelectuales, la capacidad de aprendizaje<br />

autónomo, la creatividad, la capacidad de comunicación oral y escrita, la<br />

disposición al emprendimiento, las competencias de liderazgo, el manejo del<br />

propio idioma y de otros idiomas. Conseguir estas destrezas es difícil, a<br />

menos que formen parte de los objetivos de los cursos profesionales<br />

propiamente tales. Pero vale la pena de-dicar esfuerzos a desarrollarlas.<br />

Adicionalmente a lo antes mencionado, pudiera ser que algunas<br />

metodologías de enseñanza puedan proporcionar mejores resultados en el<br />

aprendizaje y formación de los ingenieros industriales, principalmente para<br />

asignaturas como Evaluación y Formulación de Proyectos, Simulación,<br />

Diseño de Plantas, Diseño de Productos, Administración de Operaciones,<br />

etc.<br />

Una de estas metodologías puede ser el Aprendizaje Basado en Proyectos<br />

(ABP) que es un método docente en donde el estudiante es el protagonista<br />

de su propio aprendizaje. En este método, el aprendizaje de los<br />

conocimientos tiene la misma importancia que la adquisición de las<br />

habilidades y actitudes.<br />

36 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


DÍAZ MENDOZA, A.; PÉREZ CANTO, J. Y MORENO GÓMEZ, N.<br />

El método consiste en la realización de un proyecto de cierta envergadura y<br />

en grupo. Ese proyecto debió ser sido analizado previamente por el profesor<br />

para asegurarse de que el alumno tiene todo lo necesario para resolverlo y<br />

que en su resolución desarrollará todas las destrezas que se desea. El<br />

desarrollo del proyecto empieza con una pregunta generadora. Esta no debe<br />

tener una respuesta simple basada en información, sino requerir del ejercicio<br />

del pensamiento crítico para su resolución. El proyecto ayuda a modelar el<br />

pensamiento crítico y ofrece el andamiaje suficiente para que el estudiante<br />

aprenda a realizar las tareas cognitivas que caracterizan el pensamiento<br />

crítico. El ABP tiene diversos objetivos, entre los más representativos<br />

podemos encontrar:<br />

1. Formar personas capaces de interpretar los fenómenos y los<br />

acontecimientos que ocurren a su alrededor.<br />

2. Desarrollar la motivación hacia la búsqueda y producción de<br />

conocimientos, dado que a través de atractivas experiencias de<br />

aprendizaje que involucran a los estudiantes en proyectos complejos<br />

y del mundo real se desarrollan y aplican habilidades y<br />

conocimientos.<br />

El utilizar el ABP permite:<br />

1. La integración de asignaturas, reforzando la visión de conjunto de<br />

los saberes humanos.<br />

2. Organizar actividades en torno a un fin común, definido por los<br />

intereses de los estudiantes y con el compromiso adquirido por ellos.<br />

3. Fomentar la creatividad, la responsabilidad individual, el trabajo<br />

colaborativo, la capacidad crítica, la toma de decisiones, la eficiencia<br />

y la facilidad de expresar sus opiniones personales.<br />

4. Que los estudiantes experimenten las formas de interactuar que el<br />

mundo actual demanda.<br />

5. Combinar positivamente el aprendizaje de contenidos fundamentales<br />

y el desarrollo de destrezas que aumentan la autonomía en el<br />

aprender.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 37


LA INNOVACIÓN Y LA CREATIVIDAD EN LA INGENIERÍA INDUSTRIAL<br />

6. El desarrollo de la persona; los alumnos adquieren la experiencia y<br />

el espíritu de trabajar en grupo, a medida que ellos están en contacto<br />

con el proyecto.<br />

7. Desarrollar habilidades sociales relacionadas con el trabajo en grupo<br />

y la negociación, la planeación, la conducción, el monitoreo y la<br />

evaluación de las propias capacidades intelectuales, incluyendo<br />

resolución de problemas y hacer juicios de valor.<br />

8. Satisfacer una necesidad social, lo cual fortalece los valores y<br />

compromiso del estudiante con el entorno.<br />

Las fases para implementar un aprendizaje basado en proyectos son:<br />

1. Planteamiento de la investigación.<br />

2. Planeación, establecimiento de metas y objetivos a alcanzar.<br />

3. Orientación.<br />

4. Recolección de datos.<br />

5. Análisis de datos.<br />

6. Reporte de proyecto.<br />

7. Evaluación.<br />

CONCLUSIÓN<br />

En la época actual se ha vuelto muy importante el conjunto de<br />

conocimientos que poseemos y su generación. Esto influye en la forma de<br />

cómo se realizan las investigaciones y los proyectos en el área de I+D.<br />

La creatividad es un factor importante en la formación de los ingenieros<br />

industria-les, así como en el desarrollo de proyectos de investigación.<br />

Además, el pensamiento creativo es un valor definido, determinado en base<br />

unas técnicas conocidas. El método para reconocer la creatividad en<br />

ingeniería industrial empieza por el aprendizaje de los conceptos lógicos y<br />

metodológicos de la creatividad. La comprensión de estos procesos no es<br />

suficiente para convertir a un ingeniero industrial en creativo, pero sí lo<br />

ayuda a tener conciencia de la importancia de creatividad.<br />

38 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


DÍAZ MENDOZA, A.; PÉREZ CANTO, J. Y MORENO GÓMEZ, N.<br />

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS<br />

De Bono, Edward; “El pensamiento creativo. El poder del pensamiento lateral<br />

para la creación de nuevas ideas”. Ed. Apidós, 1999.<br />

Drucker, Peter; Creatividad e Innovación; Harvard Business Review; Ed.<br />

Deusto; 2000.<br />

King, N., Anderson, N.; Cómo Administrar la innovación y el cambio. Guía<br />

critica para organizaciones; Ed. Thomson; 2002.<br />

Ortega, Vicente; El ingeniero creativo; UPM.<br />

Oyarzún, Jorge; Reflexiones sobre la educación de los ingenieros; Ciencia y<br />

sociedad; U. de Chile.<br />

Sobrevila, Marcelo; La educación técnica; Academia Nacional de Educación;<br />

Argentina.<br />

Torres S., Luis C.; Ingeniería y Creatividad; Universidad Nacional de Colombia;<br />

2009.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 39


ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN<br />

REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN NOV. 2013 VOL. 19, NÚM. <strong>54</strong>, PP. 39-53. ISSN 0185-6294<br />

INHIBICIÓN Y REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA DE<br />

Phytophthora capsici USANDO QUITOSANO DE BAJA<br />

POLIMERIZACIÓN<br />

Lizama Uc, Gabriel 1 ; Arjona Sabido, Raúl 1 ; Moguel Salazar,<br />

Fernando 2 ; Ortiz Vázquez, Elizabeth 1 y Rincón Arriaga, Susana 1<br />

1 Instituto Tecnológico de Mérida, Departamento de Ingeniería Química-Bioquímica,<br />

Av. Tecnológico S/N, CP. 97118, Mérida Yucatán México.<br />

2 Instituto Tecnológico Superior del Sur del Estado de Yucatán.<br />

Oxkutzcab, Yucatán<br />

Recibido: 11/Septiembre/2013 Aceptado: 14/octubre/2013 Publicado: 12/noviembre/2013<br />

RESUMEN<br />

El chile habanero (Capsicum chínense Jacq) al igual que otros miembros del<br />

genero Capsicum es susceptible a la enfermedad de la marchitez causada<br />

por Phytophthora capsici , en la actualidad este patógeno es controlado<br />

mediante la aplicación de agro-químicos sin embargo esta estrategia ha sido<br />

inefectiva además de causar daños al ambiente. En este trabajo evaluamos el<br />

efecto del quitosano de baja polimerización sobre el crecimiento de P.<br />

capsici y sobre la regulación a nivel trasncripcional. Los resultados<br />

obtenidos indican que a una concentración de 0.4 µg mL-1 se obtiene un<br />

98% de inhibición en el crecimiento, concentraciones superiores al 1%<br />

inhiben en un 100%; los ensayos de retardamiento demuestran que el<br />

quitosano se une fuertemente al ADN y al ARN; se evaluó el efecto del<br />

quitosano sobre la transcripción de P. capsici los análisis de despliegue<br />

diferencial demuestran que el quitosano modifica los niveles de transcrito.<br />

Palabras clave: Marchitez por Phytophthora, quitosan, Capsicum<br />

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA


LIZAMA UC, G.; ARJONA SABIDO, R.; MOGUEL SALAZAR, F.; ORTIZ VÁZQUEZ, E. Y RINCÓN ARRIAGA, S.<br />

ABSTRACT<br />

The habanero pepper (Capsicum chínense Jacq) similar to most members of<br />

the genus Capsicum is susceptible to the deadly disease Phytophthora blight<br />

caused by the oomycete Phytophthora capsici. Currently, this pathogen is<br />

controlled mainly with agrochemicals, a non-effective strategy with<br />

undesirable effects on the environment and human health. In this work we<br />

evaluated the effect of chitosan of low polymerization on growth and<br />

modification trancriptional. Cultivation of P. capsici in vitro in the presence<br />

of 0.4 µg mL-1 practically blocked its growth (98% to inhibition)<br />

concentration up to 1% blocked its grown (100% to inhibition). The gelretardation<br />

experiment showed that chitosan bound strongly to DNA and<br />

RNA of P. capsici. Analysis of transcriptional response date reveled that<br />

chitosan treatment leads changes in the expression profiles of P. capsici<br />

genes. These results indicate that chitosan low polymerization putative<br />

binding to intracellular targets such as DNA and RNA<br />

Key words: Phytophthora blight, chitosan, Capsicum<br />

INTRODUCCIÓN<br />

Phytopthora blight, causada por el oomiceo Phytophthora capsici, es una<br />

enfermedad devastadora de solanáceas (Ristaino and Johnston 1999), entre<br />

estas plantas, el chile habanero (Capsicum chinense Jacq.), es una de las<br />

especies que se cultivan en México, la cual adquirió importancia en los<br />

últimos años debido a su demanda en los mercados nacional e internacional.<br />

A pesar de haber sido descrita hace casi un siglo (Leonian, 1922), en la<br />

actualidad no existe ninguna especie con valor comercial del género<br />

Capsicum que sea resistente a la infección por este patógeno, la cual se<br />

previene mediante la rotación de cultivos y el manejo adecuado de riego, así<br />

como mediante el uso de agentes químicos sintéticos (Kuhajek et al., 2003).<br />

Sin embargo, el uso de pesticidas presenta varias desventajas; además de<br />

representar más del 25% de los costos de producción del chile habanero la<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 41


INHIBICIÓN Y REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA DE Phytophthora capsici USANDO QUITOSANO DE BAJA<br />

POLIMERIZACIÓN<br />

gran mayoría de ellos tiene efectos adversos sobre el medio ambiente. En<br />

este sentido, alternativas amigables con el medio ambiente para el combate<br />

de P. capsici aún son necesarios. Dentro de estas alternativas, el quitosano<br />

un compuesto no tóxico para las plantas, puede inducir o incrementar la<br />

resistencia sobre microorganismos patógenos cuando es aplicado a semillas<br />

(Lafontaine and Benhamou, 1996; Reddy et al, 1999), frutos (Benhamou,<br />

2004) y hojas (Trotel-Aziz et al., 2006); mediante la inducción de enzimas<br />

relacionadas con la defensa (Bautista-Baños et al., 2006; Lin et al., 2005) e<br />

incrementa la actividad antioxidativa (Harish Prashanth et al., 2007; Kim<br />

and Thomas, 2007).Tratamientos con quitosano incrementan la actividad de<br />

quitinasas y β-1-3 glucanasas en frutos de naranja y fresas (Bautista-Baños<br />

et al., 2006; Fajardo et al., 1998; Zhang and Quantick, 1998). El incremento<br />

de la actividad de polioxidasas en frutos de tomate resulta en un incremento<br />

en la resistencia sobre B. cinera (Ben-Shalom et al., 2003; Liu et al., 2007).<br />

Por otra parte el quitosano tiene un amplio espectro de actividad<br />

antimicrobiana (Jeon et al, 2001; Liu et al., 2006; No et al., 2002; Zheng and<br />

Zhu, 2003) inhibiendo el crecimiento de microorganismos como Escherichia<br />

coli, Pseudomonas aeroginosa, Candida albicans , Candida glabrata<br />

(Farzaneh et al., 2010) Fusarium oxysporum,( Al-Hetar et al., 2011),<br />

Alternaria kikuchiana Tanaka y Physalospora piricola Nose (Xianghong et<br />

al 2010) así como la inhibición del crecimiento de microorganismos<br />

presentes en frutos almacenados pos cosecha como Alternaria alternata,<br />

Colletrotichum gloeosporioides, Rhizopus stolonifer y del genero<br />

Penicillum (Bautista et al., 2006; Benhamou, 1992; Hirano and Nagao,<br />

1989) entre otros. Algunos Compuestos derivados de la hidrólisis del<br />

quitosano han demostrado que presentan actividad antifúngica mediante la<br />

penetración de la membrana celular (Junguang et al., 2007). En este estudio<br />

demostramos que el quitosano de bajo grado de polimerización inhibe el<br />

crecimiento de P. capsici y ejerce un efecto sobre la transcripción génica así<br />

como unión al ADN y ARN.<br />

42 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


LIZAMA UC, G.; ARJONA SABIDO, R.; MOGUEL SALAZAR, F.; ORTIZ VÁZQUEZ, E. Y RINCÓN ARRIAGA, S.<br />

MATERIALES Y MÉTODOS<br />

Condiciones de inhibición.<br />

Phytophthora capsici fue donada por el Dr. José Juan Zúñiga Aguilar<br />

(Departamento de Biología Molecular, Centro de Investigación Científica de<br />

Yucatán, México). P. capsici fue crecida in vitro por seis días en cajas<br />

conteniendo PDA, posteriormente discos de micelio (6 mm de diámetro)<br />

fueron transferidos en cajas frescas de PDA conteniendo diferentes<br />

concentraciones de quitosano de baja polimerización (0.4, 0.8, 1.6, 2.4, 3.2,<br />

4, 8,16,20 µg mL-1). Los medios fueron incubados en obscuridad por 5<br />

días a 27°C, después de este periodo el crecimiento radial del oomiceto fue<br />

medido. Quitosan (Sigma-Aldrich, St.Louis,MO) de baja polimerización fue<br />

preparado como de acuerdo al protocolo descrito por Benhamou y Thériault<br />

(1992). Una solución madre de quitosano fue preparada en 0.25 M de HCL<br />

(pH 5.5 ajustada con NaOH) y diluida en medio estéril de PDA para obtener<br />

la concentración de trabajo.<br />

Extracción de ARN, ensayo de despliegue diferencial.<br />

La extracción de ARN se realizó de acuerdo al protocolo descrito por<br />

Valenzuela y colaboradores (2005). Para el despliegue diferencial 2µg de<br />

ARN total de cada muestra fueron incubadas con el cebador oligo-dt por 60<br />

min a 42°C, posteriormente se inactivó la transcriptasa reversa por<br />

calentamiento durante 5 min a 70°C. La reacción en cadena de la polimerasa<br />

se llevó a cabo utilizando 1 µL de la alícuota de ADN de cadena sencilla<br />

usando combinaciones de cebadores directo (T) y reverso (P) (T10:P6 del<br />

kit comercial Clontech DeltaDespliegue Diferencial) bajo las siguientes<br />

condiciones: 94°C 5 min, 40°C 5 min, 68°C 5 min, 1 ciclo; 94°C 2 min,<br />

40°C 5 min, 68°C 5 min, 2 ciclos; 94°C 1 min, 60°C 1 min, 68°C 2 min, 25<br />

ciclos. Para la comparación de las muestras 5µL de los productos de la PCR<br />

fueron fraccionados en geles de secuenciación desnaturalizantes al 5% de<br />

poliacrilamidad / 8M de urea en amortiguador TBE 0.5X a 70W por 2.5h.<br />

Los geles fueron teñidos con Nitrato de plata de acuerdo al protocolo<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 43


INHIBICIÓN Y REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA DE Phytophthora capsici USANDO QUITOSANO DE BAJA<br />

POLIMERIZACIÓN<br />

establecido por Bassam y colaboradores (1991). Las bandas de cADN<br />

diferenciales fueron escindidas del gel y posteriormente re amplificados y<br />

ligados en el vector pGEM-T-Easy (Promega) Cada banda fue sujeta a<br />

BLAST para su comparación (Altschul et al. 1990) usando la base de datos<br />

de la NCBI.<br />

Unión del quitosano al ADN y ARN.<br />

ADN genómico de P. capsici fue extraído a partir del crecimiento del<br />

micelio de acuerdo al protocolo establecido por Goodwin y colaboradores<br />

(1992). El ARN total de P. capsici se extrajo de acuerdo al protocolo de<br />

Valenzuela y colaboradores. Los ensayos de retardamiento se llevaron a<br />

cabo mezclando 1ng de ARN o ADN según sea el caso, con cantidades<br />

crecientes de quitosano. La mezcla de reacción fue incubada por 30<br />

minutos, subsecuentemente 2µL de amortiguador de carga fue adicionado a<br />

10 µL de muestra y fraccionados en gel de agarosa al 1%.<br />

RESULTADOS Y DISCUSIÓN<br />

Dado que el quitosano puede inhibir el crecimiento de un importante<br />

número de microorganismos patógenos y esta inhibición de pende de la<br />

concentración y del microrganismo, (El Gaouth et al. 1992; Laflamme et al.<br />

1999; Park et al. 2002). Es necesario evaluar el efecto del quitosano de baja<br />

polimerización sobre la inhibición del crecimiento de P. capsici empleando<br />

9 concentraciones diferentes de quitosano. Se observó el efecto del<br />

quitosano a una concentración de 0.4 µg mL-1 sobre P. capsici apreciándose<br />

una disrupción y mal formación de las hifas Por otra parte, se puede<br />

observar en la figura 1, que a concentraciones bajas de quitosano (0.4 y 0.8<br />

µg mL-1) ocasiona un 95% de la inhibición, concentraciones superiores a<br />

estas se obtiene un 100% de esta inhibición.<br />

44 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


LIZAMA UC, G.; ARJONA SABIDO, R.; MOGUEL SALAZAR, F.; ORTIZ VÁZQUEZ, E. Y RINCÓN ARRIAGA, S.<br />

Figura 1. Efecto del quitosano sobre el crecimiento de Phytophtora capsici in vitro. Discos<br />

de seis milímetros de diámetro de P. capsici fueron cultivado en medio PDA solido<br />

conteniendo diferentes concentraciones de quitosano. Las cajas fueron almacenadas como<br />

se indica en materiales y métodos y el crecimiento miceliar fue evaluado después de siete<br />

días en obscuridad.<br />

Las concentraciones de quitosano empleadas en este estudio son inferiores a<br />

las reportadas por Mukul et al., (2010) sobre P. capsici empleando<br />

quitosano de alto grado de polimerización. Estos resultados son congruentes<br />

con las afirmaciones de que el grado de polimerización es un factor que<br />

influye sobre el efecto antimicrobiano de este polímero (Kauss et al.1997;<br />

Vander et al.1998). Varios estudios sugieren que el quitosano neutraliza las<br />

cargas electronegativas en la superficie celular y cambia la permeabilidad de<br />

la célula, por lo tanto esta interacción causa una fuga de los electrolitos<br />

intracelulares y material proteico dentro de la célula (Gou et al.,2008).<br />

Previamente se ha demostrado que el quitosano provoca la liberación de<br />

aminoácidos y proteínas en células de Rhizopus stolonifer (El Ghaouth et<br />

al., 1992). Por otra parte es conocido que el tratamiento con quitosano causa<br />

cambios en la integridad de la membrana de esporas, modificación en el pH<br />

del medio y liberación de proteínas, este efecto es diferenciado dependiendo<br />

del microorganismo aislado, el tipo de polimerización y concentración del<br />

quitosano (García-Rincón et al., 2010). Investigaciones recientes sugieren<br />

que la membrana plasmática forma una barrera contra el quitosano en<br />

microorganismos resistentes a este, pero no en microorganismos sensibles.<br />

Adicional a esto, se ha reportado que la membrana de microorganismos<br />

sensibles, contienen más ácidos grasos poli insaturados que los resistentes,<br />

lo cual sugiere que la permeabilización por el quitosano depende de la<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 45


INHIBICIÓN Y REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA DE Phytophthora capsici USANDO QUITOSANO DE BAJA<br />

POLIMERIZACIÓN<br />

fluidez de la membrana (Palma-Guerrero et al., 2010). Otro modo de acción<br />

del quitosano se da a nivel intracelular (Guo et al., 2008). Sin embargo, son<br />

pocos los reportes que demuestran que el quitosano puede penetrar la célula.<br />

Estudios recientes demuestran que el quitosano penetra en conidios de F.<br />

oxysporum y causa desorganización del citoplasma y perdida del contenido<br />

intracelular en las esporas tratadas (Palma-Guerrero et al., 2008), en otros<br />

reportes se demuestra que el oligoquitosano penetra la célula y causa una<br />

disrupción en el sistema endomembranal de P. capsici (Xu et al., 2007a).<br />

Estudios en P. capsici empleando oligoquitosano marcado con el fluoróforo<br />

2-aminoacridona (2-AMAC), confirman que este polímero penetra la<br />

membrana y se une a los ácidos nucleicos (Xu et al.,2007b). Con el fin de<br />

evaluar si el quitosano se puede unir a ácidos nucleicos ensayos de<br />

movilidad electroforética del ADN genómico de P. capsici y ARN total<br />

fueron realizados en gel de agarosa.<br />

En la figura 2 panel A se muestra la unión del quitosano al RNA,<br />

concentraciones que van de 3 a 0.5 µg µL-1 ejercen un retardamiento del<br />

RNA en los geles de movilidad. Por otra parte, concentraciones entre 2 y 4<br />

µg µL-1 de quitosano ocasionan un retardamiento en el ADN genómico,<br />

estos resultados demuestran que el quitosano de baja polimerización es<br />

capaz de unirse a ácidos nucleícos (figura 2 panel B).<br />

46 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


LIZAMA UC, G.; ARJONA SABIDO, R.; MOGUEL SALAZAR, F.; ORTIZ VÁZQUEZ, E. Y RINCÓN ARRIAGA, S.<br />

Figura 2. Ensayos de retardamiento. La unión del quitosano al ADN y ARN fue evaluada<br />

mediante el efecto inhibitorio del quitosano sobre la migración. Diferentes cantidades de<br />

quitosano fueron incubadas con 4.3 µg de ADN genómico (A) o 7 µg de ARN total (B) a<br />

temperatura ambiente por 30 minutos. Las muestras fueron aplicadas en geles de agarosa al<br />

0.5% y 1% para ADN y ARN respectivamente. A) línea C ADN control; línea 1-4:<br />

0.5,1,2,3, µg de quitosano B) line C, ARN control; AC, ARN más ácido acético; línea 1-4;<br />

3,4,2,1,0.5, µg de quitosano.<br />

Se ha propuesto que los derivados del quitosano se unen al ADN lo cual<br />

ocasiona la inhibición de la síntesis de mRNA y por consiguiente la síntesis<br />

de proteínas dado que estos compuestos penetran hacia el interior de la<br />

célula hasta el núcleo de los microorganismos (Hadwiger et al 1981;<br />

Sudarshan et al 1992). Con el fin de explorar si el tratamiento con quitosano<br />

modifica la abundancia de transcritos en respuesta al tratamiento por<br />

quitosano en P. capsici, está se evaluó mediante el uso de la técnica del<br />

despliegue diferencial (Liang et al 1992) para comparar las poblaciones de<br />

ARN obtenidas de oomicetos expuestos o no al quitosano. De acuerdo con<br />

los datos de inhibición muestras de ARN fueron extraídas del tratamiento<br />

con concentraciones de quitosano al 0.4 µg mL-1. Los cambios<br />

ocasionados por el quitosano fueron evaluados con cuatro juegos de<br />

cebadores P y T, los resultados obtenidos fueron con la combinación de<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 47


INHIBICIÓN Y REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA DE Phytophthora capsici USANDO QUITOSANO DE BAJA<br />

POLIMERIZACIÓN<br />

cebadores P10 y T6 (5'-ATTAACCCTCACTAAAGCACCGTCC-3' y 5'-<br />

CATTATGCTGAGTGATATCTTTTTTTTTCG-3' respectivamente) como<br />

se muestra en la figura 3.<br />

Figura 3. Quitosano induce de manera diferencial la abundancia de ARN mensajeros en P.<br />

capsici. 2 mg de RNA aislado de micelio fue tratado con DNasa-1 y sintetizada ADN de<br />

cadena sencilla y amplificada por PCR con los cebadores P10-T6 (ver texto). Los productos<br />

de la RT-PCR fueron fraccionados y teñidos como se menciona en materiales y métodos;<br />

línea 1 y 2 poblaciones de cADN amplificadas del control de ARN (muestras de micelio sin<br />

tratamiento); líneas 3,4 poblaciones de cADN amplificadas de ARN tratado (muestras de<br />

micelio tratado con quitosano); a,b y c, ejemplos de bandas de cADN reducida, reprimida o<br />

incrementada la expresión génica<br />

Los resultados obtenidos demuestran que el rango de amplificación de las<br />

bandas se encuentra entre 1200 y 500 pares de bases tanto en el control<br />

como en el tratamiento. Si bien, la mayoría de las bandas no muestran un<br />

cambio, se puede observar que hay genes que son sobre expresados (a),<br />

genes apagados (b) y genes cuya expresión disminuye (c). De un total de 32<br />

bandas diferenciales, 13 fueron reamplificadas por PCR y secuenciadas. El<br />

análisis de las secuencias se realizó por comparación mediante BLAST<br />

(Altschul et al., 1990) este análisis arrojo que la clona RST-4 (sobre<br />

48 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


LIZAMA UC, G.; ARJONA SABIDO, R.; MOGUEL SALAZAR, F.; ORTIZ VÁZQUEZ, E. Y RINCÓN ARRIAGA, S.<br />

expresada en el tratamiento), presentó una homología del 94% con la<br />

secuencia de glucosaminil (N-acetil) transferasa, del cual se sabe que<br />

cataliza la síntesis de quitina. La clona RDC-1 (inhibida en el tratamiento)<br />

presentó homología del 98% con la secuencia AKT1 (Arabidopsis K<br />

Transporter 1), la clona RIC1 (inhibida en tratamiento) presentó homología<br />

del 98% con una secuencia de P. sojae cuya función está relacionada con la<br />

unión a carbohidratos, la clona RIC-8 (inhibida tratamiento) presento<br />

homología del 99% con la proteína hipotética (PITG) cuya función no ha<br />

sido establecida, las clonas restantes no presentaron homología alguna. La<br />

regulación mediada por quitosano en ha sido demostrada al menos en<br />

Staphylococcus aureus SG511, en donde se observó la regulación de genes<br />

involucrados en la síntesis de proteínas y ARN, así como en el metabolismo<br />

de carbohidratos, aminoácidos, lípidos y coenzimas (Raafat el al., 2008).<br />

CONCLUSIÓN<br />

Los resultados obtenidos en este trabajo demuestran que a concentraciones<br />

bajas de quitosano de baja polimerización (0.4 µg. mL-1) se ejerce un efecto<br />

de inhibición de al menos del 98% sobre el crecimiento de P. capsici. Los<br />

ensayos de retardamiento demuestran que este compuesto es capaz de unirse<br />

a moléculas como el ADN y el ARN lo que postula que aun cuando se trata<br />

de una molécula de mayor peso molecular comparada con los<br />

oligoquitosanos es capaz de internalizarse y unirse a moléculas blanco. Por<br />

otra parte los ensayos de despliegue diferencial demostraron que el<br />

quitosano induce cambios a nivel transcripcional, induciendo o reprimiendo<br />

genes. Entre las secuencias analizadas se encontraron secuencias con<br />

homología a transportadores y receptores de carbohidratos este tipo de<br />

moléculas han sido reportadas como moléculas reguladas por quitosano en<br />

bacterias. El análisis global de los resultados demuestra que el quitosano de<br />

baja polimerización y a bajas concentraciones es un buen candidato para ser<br />

empleado como biopesticida para el control de P. capsici.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 49


INHIBICIÓN Y REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA DE Phytophthora capsici USANDO QUITOSANO DE BAJA<br />

POLIMERIZACIÓN<br />

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS<br />

Al‐Hetar, M. Y., Zainal, A. M., Sariah, M., Wong, M. Y. (2011). The in<br />

vitro antifungal activity of chitosan against Fusarium oxysporum f. sp.<br />

Cubense. Journal of Applied Polymer Science, 120(4), 2434-2439.<br />

Altschul, S. F., Gish, W., Miller, W., Myers, E. W., Lipman, D. J. (1990).<br />

Basic local alignment search tool. Journal Molecular Biology 215, 403–<br />

10.<br />

Bassam, B. J., Caetano-Anolles, G., Gresshoff, P. M. (1991). Fast and<br />

sensitive silver staining of DNA in polyacrylamide gels. Analytical<br />

Biochemistry. 196(1), 80–83.<br />

Bautista-Baños, S., Hernández-Lauzardo, A. N., Velázquez-del Valle, M.<br />

G., Hernández-López, M., Ait-Barka, E., Bosquez-Molina, E. & Wilson,<br />

C. L. (2006). Chitosan as a potential natural compound to control pre and<br />

postharvest diseases of horticultural commodities. Crop Protection.<br />

25(2), 108-118.<br />

Ben-Shalom, N., Ardi, R., Pinto, R., Aki, C., Fallik, E. (2003). Controlling<br />

gray mould caused by Botrytis cinerea in cucumber plants by means of<br />

chitosan. Crop Protection. 22(2), 285–290.<br />

Benhamou, N. (2004). Potential of the mycoparasite, Verticillium lecanii, to<br />

protect citrus fruit against Penicillium digitatum, the causal agent of<br />

green mold: A comparison wih the effect of chitosan. Phytopathology.<br />

94(7), 693-705.<br />

Benhamou, N., Thériault, G. (1992). Treatment with Chitosan enhances<br />

resistance of tomato plants to the crown and root rot pathogen Fusarium<br />

oxysporum f. sp. radicis-lycoper¬sici. Physiological and Molecular Plan<br />

Pathology. 41(1), 33–52.<br />

El Ghaouth, A., Arul, J., Grenier, J., & Asselin, A. (1992). Antifungal<br />

activity of chitosan on two postharvest pathogens of strawberry fruits.<br />

Phytopathology. 82, 398–402.<br />

Fajardo, J. E., McCollum, T. G., McDonald, R. E., & Mayer, R. T. (1998).<br />

Differential induction of proteins in orange flavedo by biologically based<br />

50 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


LIZAMA UC, G.; ARJONA SABIDO, R.; MOGUEL SALAZAR, F.; ORTIZ VÁZQUEZ, E. Y RINCÓN ARRIAGA, S.<br />

elicitors and challenged by Penicillium digitatum Sacc. Biological<br />

Control. 13, 143–151.<br />

Tajdini, F., Amini, M. A., Nafissi-Varcheh, N., Faramarzi, M. A. (2010).<br />

Production, physiochemical and antimicrobial properties of fungal<br />

chitosan from Rhizomucor miehei and Mucor racemosus. International<br />

Journal of Biological Macromolecules. 47(2), 180-183.<br />

García-Rincón J., Vega-Pérez J., Guerra-Sánchez M. G., Hernández-<br />

Lauzardo A. N., Peña-Díaz A., Velázquez-Del Valle M. G. (2010). Effect<br />

of chitosan on growth and plasma membrane properties of Rhizopus<br />

stolonifer (Ehrenb.: Fr.) Vuill. Pesticide Biochemistry Physiology. 97(3),<br />

275-278.<br />

Guo, Z., Xing, R., Liu, S., Zhong, Z., Ji, X., Wang, L., Li, P. (2008). The<br />

influence of molecular weight of quaternized chitosan on antifungal<br />

activity.Carbohydrate Polymers. 71(4), 694-697.<br />

Goodwin, S. B., Drenth, A., Fry, W. E. (1992). Cloning and genetic<br />

analyses of two highly polymorphic, moderately repetitive nuclear DNAs<br />

from Phytophthora infestans. Current Genetics. 22(2), 107–115.<br />

Hadwiger, L. A., Kendra, D. G., Fristensky, B. W., & Wagoner, W. (1981).<br />

Chitosan both activated genes in plants and inhibits RNA synthesis in<br />

fungi, in: “Chitin in nature and technology”. Muzzarelli, R. A. A.,<br />

Jeuniaux, C. & Gooday, G. W. (Eds.), Plenum, New York<br />

Harish Prashanth, K. V., Dharmesh, S. M., Jagannatha Rao, K. S.,<br />

Tharanathan, R. N. (2007). Free radical-induced chitosan depolymerized<br />

products protect calf thymus DNA from oxidative damage. Carbohydrate<br />

Research. 342(2), 190–195.<br />

Hirano, S., & N. Nagao. (1989). Effect of chitosan, pectic acid, lysozyme<br />

and chitinase on the growth of several phytopathogens. Agricultural and<br />

Biological. Chemistry. 53, 3065-3066.<br />

Jeon, Y. J., Park, P. J., & Kim, S. K. (2001). Antimicrobial effect of<br />

chitooligosaccharides produced by bioreactor. Carbohydrate Polymers.<br />

44, 71–76.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 51


INHIBICIÓN Y REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA DE Phytophthora capsici USANDO QUITOSANO DE BAJA<br />

POLIMERIZACIÓN<br />

Xu, J., Zhao, X., Wang, X., Zhao, Z., Du, Y. (2007). Oligochitosan inhibits<br />

Phytophthora capsici by penetrating the cell membrane and putative<br />

binding to intracellular targets. Pesticide Biochemistry and Physiology.<br />

88, 167–175.<br />

Kauss, H., Jeblick, W., Domard, A., Siegrist, J. (1997). Partial acetylation of<br />

chitosan and a conditioning period are essential for elicitation of H2O2 in<br />

surface-abraded tissues from various plants. Advance Chitin/chitosan<br />

Science II:94–101<br />

Kim, K. W., & Thomas, R. L. (2007). Antioxidative activity of chitosans<br />

with varying molecular weights. Food Chemistry. 101, 308–313<br />

Kuhajek, J. M., Jeffer, S. N., Slattery, M. & Wedge, D. E. (2003). A rapid<br />

microbioassay for discovery of novel fungicides for Phytophtora spp.<br />

Phytopatology. 93(1), 46-53.<br />

Laflamme, P., Benhamou, N., Bussieres, G., Dessureault, M. (1999).<br />

Differential effect of chitosan on root rot fungal pathogens in forest<br />

nurseries. Canadian Journal of Botany. 77, 1460–1468<br />

Lafontaine, P. J., & Benhamou, N. (1996). Chitosan treatment: an emerging<br />

strategy for enhancing resistance of greenhouse tomato plants to infection<br />

by Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici. Biocontrol Science and<br />

Technology. 6(1), 111-124.<br />

Leonian, L. (1922). Stem and fruit blight of peppers caused by Phytophthora<br />

capsici sp. nov. Phytopathology. 12, 401-408.<br />

Liang, P., Pardee, A. B. (1992). Differential display of eukaryotic<br />

messenger RNA by means of the polymerase chain reaction. Science.<br />

257, 967–71.<br />

Lin, W., Hu, X., Zhang, W., Rogers, W. J., & Cai, W. (2005). Hydrogen<br />

peroxide mediates defence responses induced by chitosans of different<br />

molecular weights in rice. Journal of Plant Physiology. 162, 937–944.<br />

Liu, J., Tian, S. P., Meng, X. H., & Xu, Y. (2007). Control effects of<br />

chitosan on postharvest diseases and physiological response of tomato<br />

fruit. Postharvest Biology and Technology. 44, 300–306.<br />

52 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


LIZAMA UC, G.; ARJONA SABIDO, R.; MOGUEL SALAZAR, F.; ORTIZ VÁZQUEZ, E. Y RINCÓN ARRIAGA, S.<br />

Liu, N., Chen, X., Park, H., Liu, C., Liu, C., Meng, C., et al. (2006). Effect<br />

of MW and concentration of chitosan on antibacterial activity of<br />

Escherichia coli.Carbohydrate Polymers. 64, 60–65.<br />

Mukul, L. H., Ortíz, V. E., Zúñiga A. J. J., & Lizama, U. G. (2010).<br />

Treatment with chitosan protects habanero pepper against the infection<br />

with Phytophthora capsici. Israel Journal of Plant Sciences. 58, 61–65.<br />

No, H. K., Park, N. Y., Lee, S. H., & Meyers, S. P. (2002). Antibacterial<br />

activity of chitosans and chitosan oligomers with different molecular<br />

weights. International Journal of Food Microbiology. 64, 65–72.<br />

Palma-Guerrero, J., Lopez-Jimenez J. A., Pérez-Berná A. J., Huang I. C.,<br />

Jansson H. B., Salinas J., Villalaín, J., Read, N. D., Lopez-Llorca, L. V.<br />

(2010). Membrane fluidity determines sensitivity of filamentous fungi to<br />

chitosan. Molecular Microbiology. 75(4), 1021-1032.<br />

Palma-Guerrero, J., Jansson, H., Salinas, J. & Lopez-Llorca, J. V. (2008).<br />

Effect of chitosan on hyphal growth and spore germination of plant<br />

pathogenic and biocontrol fungi. Journal Applied. Microbiology. 104(2):<br />

<strong>54</strong>1-553.<br />

Park, R. D., Jo, K. J., Jo, Y. Y., Jin, Y. L., Kim, K. Y., Shim, J. H., Kim, Y.<br />

W. (2002). Variation of antifungal activities of chitosans on plant<br />

pathogens. Journal of Microbiology and Biotechnology.12, 84–88.<br />

Raafat, D., Kristine von, B., Albert, H., & Hans-Georg S. (2008). Insights<br />

into the Mode of Action of Chitosan as an Antibacterial Compound.<br />

Applied and environmental microbiology. 74(12), 3764–3773.<br />

Reddy, M. B. V., Arul, J., Angers, P., & Couture, L. (1999). Chitosan<br />

treatment of wheat seeds induces resistance to Fusarium graminearum<br />

and improves seed quality. Journal of Agricultural Food and Chemistry.<br />

47(3), 1208-1216.<br />

Ristaino, J. B., Johnston, S. A. (1999). Ecologically based approaches to<br />

management of Phytophtora blight on bell pepper. Plant Disease. 83(12),<br />

1080-1089.<br />

Sudarshan, N. R., Hoover, D. G. & Knorr, D. (1992). Antibacterial action of<br />

chitosan. Food Biotechnology. 6, 257-272<br />

Sebti, I., Martial-Gros, A., Carnet-Pantiez, A., Grelier, S., Coma, V. (2005).<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 53


INHIBICIÓN Y REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA DE Phytophthora capsici USANDO QUITOSANO DE BAJA<br />

POLIMERIZACIÓN<br />

Chitosan Polymer as Bioactive Coating and Film against Aspergillus niger<br />

Contamination. Journal of Food Science. 70(2), 100 -104.<br />

Trotel-Aziz, P., Couderchet, M., Vernet, G., & Aziz, A. (2006). Chitosan<br />

stimulates defense reactions in grapevine leaves and inhibits<br />

development of Botrytis Cinerea. European Journal of Plant Pathology.<br />

114(4), 405-413.<br />

Valenzuela-Avedaño, J. P., Estrada, M. I. A., Lizama, U. G., Souza, P. R.,<br />

Valenzuela-Soto, E. M., Zúñiga, A. J. J. (2005). Use of a Simple Method<br />

to Isolate Intact RNA From Partially Hydrated Selaginella Lepidophylla<br />

Plants. Plant Molecular Biology Reporter. 23(2), 199–199<br />

Vander, P., Varum, K. M., Domard, A., El Gueddari N.E., Moerschbacher<br />

B.M. (1998). Comparison of the ability of partially N-acetylated<br />

chitosans and chitooligosaccharides to elicit resistance reactions in wheat<br />

leaves. Plant Physiology. 118, 1353–1359.<br />

Xianghong, M., Lingyu, Y., John, F. Kennedy, Shiping Tian (2010). Effects<br />

of chitosan and oligochitosan on growth of two fungal pathogens and<br />

physiological properties in pear fruit. Carbohydrate Polymers. 81 (1), 70–<br />

75<br />

Xu, J., Zhao, X., Han, X., Du, Y. (2007a). Antifungal activity of<br />

oligochitosan against Phytophtora capsici and other pathogenic fungi in<br />

vitro. Pesticide Biochemistry and Physiology. 87(3), 220-228.<br />

Xu, J., Zhao, X., Wang, X., Zhao, Z., Du, Y. (2007b). Oligochitosan inhibits<br />

Phytophtora capsici by penetrating the cell membrane and putative<br />

binding to intracellular target. Pesticide Biochemistry and Physiology.<br />

88(2), 67-175.<br />

Zhang, D. L., & Quantick, P. C. (1998). Antifungal effects of chitosan<br />

coating on fresh strawberries and raspberries during storage. Journal of<br />

Horticultural Science and Biotechnology. 73, 763–767.<br />

Zheng, L., & Zhu, J. (2003). Study on antimicrobial activity of chitosan<br />

with different molecular weights. Carbohydrate Polymers. <strong>54</strong>, 527–53<br />

<strong>54</strong> REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN<br />

REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN NOV. 2013 VOL. 19, NÚM. <strong>54</strong>, PP. 55-64. ISSN 0185-6294<br />

ALGORITMO PARA EL DISEÑO BÁSICO DE SISTEMAS DE<br />

EVAPORACIÓN DE EFECTO MÚLTIPLE. (GENERACIÓN Y<br />

RESOLUCIÓN AUTOMÁTICA DEL MODELO MATEMÁTICO).<br />

Peraza González, Enrique E.; Pantí Canché, Ángel A.; Reyes Sosa,<br />

Carlos F.; Ceh Espinosa, Ricardo y Castro Álvarez, Manuel.<br />

Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica<br />

Instituto Tecnológico de Mérida,<br />

Avenida Tecnológico S/N C.P. 97118, Mérida, Yucatán, México<br />

Recibido: 06/Septiembre/2013 Aceptado: 18/octubre/2013 Publicado: 12/noviembre/2013<br />

RESUMEN<br />

Se presenta un procedimiento de generación automática del sistema de<br />

ecuaciones que conforman el modelo matemático de sistemas de<br />

evaporación de efecto múltiple con cualquier número de evaporadores,<br />

conectados de cualquier forma y su resolución por métodos numéricos. La<br />

aportación del presente trabajo se reflejará en los aspectos de comprensión,<br />

habilidad y actitud del estudiante en su esfuerzo por alcanzar la competencia<br />

como ingeniero químico enfatizando más el análisis y minimizando el<br />

trabajo de cálculo mecánico. También se contará con el modelo matemático<br />

de una operación unitaria el cual puede ser parte de un simulador de<br />

procesos en un trabajo posterior.<br />

Palabras clave: Evaporación efecto múltiple, métodos numéricos<br />

ABSTRACT<br />

We present a procedure for automatic generation of the system of equations<br />

that make up the mathematical model of systems with multiple effect<br />

evaporation any number of evaporators connected in any way and its<br />

resolution by numerical methods. The contribution of this work is reflected<br />

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA


ALGORITMO PARA EL DISEÑO BÁSICO DE SISTEMAS DE EVAPORACIÓN DE EFECTO MÚLTIPLE<br />

in aspects of understanding, skill and attitude of students in their effort to<br />

become proficient as a chemical engineer emphasizing more analysis and<br />

minimizing mechanical calculation work. There will also be the<br />

mathematical model of a unit operation which could be part of a process<br />

simulator in a later work.<br />

Key words: Multiple effect evaporation, numerical methods<br />

INTRODUCCIÓN<br />

Cuando se habla de sistemas evaporación de efecto múltiple estamos<br />

hablando de calcular áreas de intercambio de calor, temperaturas,<br />

composiciones y flujos de cada una de las unidades de evaporación que<br />

forman el sistema. Esta labor incluye la resolución de sistemas de<br />

ecuaciones algebraicas simultáneas no-lineales, las cuales dada su<br />

naturaleza representan una labor bastante difícil y tediosa.<br />

En el presente trabajo se expone el procedimiento o algoritmo que ha<br />

permitido desarrollar un software para el diseño básico de sistemas de<br />

evaporación de múltiple efecto con elevación del punto de ebullición, para<br />

cualquier cantidad N de evaporadores, conectados de cualquier forma.<br />

El propio programa, con los datos requeridos, genera las ecuaciones de los<br />

balances, identifica las incógnitas y resuelve el sistema.<br />

El modelo matemático de un evaporador está representado por 4 ecuaciones:<br />

El balance total de materia<br />

El balance de soluto<br />

El balance de energía<br />

La ecuación de rapidez de transferencia de calor<br />

Es decir, que si consideramos N evaporadores interconectados tendremos<br />

por consiguiente (4 X N) ecuaciones algebraicas, lineales y no lineales que<br />

lo representan.<br />

56 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


PERAZA GONZÁLEZ, E.; PANTÍ CANCHÉ, Á.; REYES SOSA, C.; CEH ESPINOSA; R. Y CASTRO ÁLVAREZ, M.<br />

No obstante la complejidad de los sistemas de ecuaciones así formados,<br />

pueden resolverse grupo por grupo, como se muestra en el diagrama de flujo<br />

de la Figura 1.<br />

En este diagrama se puede apreciar que las etapas fundamentales son:<br />

a) Suposición de condiciones iniciales de temperatura y composición.<br />

b) Generación del sistema de ecuaciones de los balances totales de<br />

materia y los balances de energía.<br />

c) Resolución por Gauss–Jordan. Con esto obtenemos los flujos de<br />

líquido y vapor.<br />

d) Convergencia de composiciones.<br />

e) Convergencia de temperaturas. Algoritmo de Badger- McCabe.<br />

Generación de las ecuaciones de los balances de materia y energía.<br />

Factores tales como: la temperatura de alimentación, la influencia de la<br />

temperatura sobre la viscosidad, etc., hacen en ocasiones necesario<br />

interconectar de diversas maneras los evaporadores. Los modos de<br />

alimentación más usuales son por supuesto: alimentación hacia adelante y<br />

alimentación en contracorriente, pero las posibilidades de conexión son más<br />

variadas. Es el movimiento relativo entre vapor y las corrientes líquidas las<br />

que definen la forma de conexión.<br />

Por ejemplo, dos evaporadores pueden conectarse de la siguiente manera<br />

En general, N evaporadores pueden conectarse de N! (factorial de N)<br />

maneras . Por supuesto, la gran mayoría de estas combinaciones quizás<br />

jamás se usen, pero son reales y físicamente realizables.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 57


ALGORITMO PARA EL DISEÑO BÁSICO DE SISTEMAS DE EVAPORACIÓN DE EFECTO MÚLTIPLE<br />

Suponer<br />

X 1 , X 2 , . . .X N<br />

Suponer T 1 , T 2 , . . . , T N<br />

Calcular h1 , λ 1 , H 1 , ... ,<br />

h N , λ N , H N, h h<br />

Generar el sistema de ecuaciones<br />

de los balances totales de materia y<br />

Con Gauss-Jordan resolver el<br />

sistema así formado para encontrar<br />

Vo, V 1 , …,VN , . . . , L1, l2, L N<br />

¿Las x(i) calculadas son<br />

iguales a las x(i)<br />

supuestas?<br />

Corregir las X 1 , X 2 , …,<br />

X n<br />

Calcular el área a partir de cada<br />

ecuación de transferencia de calor<br />

¿ A1 = A2 = . . . A N ?<br />

Algoritmo de Badger-McCabe para la<br />

resuposición de temperaturas<br />

A , Vo, V1, . . .VN<br />

T1, T2 ,. . . . . .Tn<br />

X1 , x2 , . . . . . . X N<br />

FIN<br />

Figura 1 Procedimiento general de solución<br />

58 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


PERAZA GONZÁLEZ, E.; PANTÍ CANCHÉ, Á.; REYES SOSA, C.; CEH ESPINOSA; R. Y CASTRO ÁLVAREZ, M.<br />

Esta es la parte medular del procedimiento de solución. Se presenta una<br />

forma de generación del sistema de ecuaciones que facilita de manera<br />

extraordinaria la programación en computadora de todo este proceso.<br />

Por simplicidad, para ilustrar el algoritmo, consideremos la evaporación en<br />

un evaporador de triple efecto conectado en la secuencia:<br />

1 2 3<br />

Esta secuencia de números indica que la alimentación F entra al evaporador<br />

1; el concentrado L 1 pasa al evaporador 2, y el concentrado L 2 pasa al<br />

evaporador 3 del cual sale el licor concentrado final L 3 .<br />

Esta secuencia se almacena en 2 arreglos o vectores:<br />

El vector D(i): (Sólo tiene 6 celdas pensando en un máximo de 6<br />

evaporadores )<br />

1 2 3<br />

En el vector N$(J) se guardan los nombres de las corrientes (hasta 6<br />

evaporadores):<br />

F V 0 L 1 V 1 L 2 V 2 L 3 V 3 L 4 V 4 L 5 V 5 L 6 V 6<br />

En el caso de la alimentación 1 – 2 – 3, los balances de materia totales y<br />

los balances de energía quedarían:<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 59


ALGORITMO PARA EL DISEÑO BÁSICO DE SISTEMAS DE EVAPORACIÓN DE EFECTO MÚLTIPLE<br />

Evap. 1 F = L 1 + V 1<br />

F.hf + Vo λ 0 - L 1. h 1 - V 1 H 1 = 0<br />

Evap. 2 L 1 = L 2 + V 2<br />

L 1 h 1 + V 1 λ 1 - L 2 h 2 - V 2 H 2 = 0<br />

Evap. 3 L 2 = L 3 + V 3<br />

L 2 h 2 + V 2 λ 2 - L 2 h 3 - V 3 H 3 = 0<br />

Si ponemos estas ecuaciones en forma matricial (los coeficientes son las<br />

entalpías y las incógnitas los flujos de L y V:<br />

F V 0 L 1 V 1 L 2 V 2 L 3 V 3<br />

h f λ 0 - h 1 - H 1<br />

1 -1 -1<br />

h 1 λ 1 - h 2 - H 2<br />

1 -1 -1<br />

h 2 λ2 - h 3 - H 3<br />

1 -1 -1<br />

Ahora consideremos un triple efecto conectado 3 – 2 – 1:<br />

F V 0 L 1 V 1 L 2 V 2 L 3 V 3<br />

λ 0 - h 1 - H 1 h 2<br />

-1 -1 1<br />

λ 1 - h 2 - H 2 h 3<br />

-1 -1 1<br />

h f λ2 - h 3 - H 3<br />

1 -1 -1<br />

60 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


PERAZA GONZÁLEZ, E.; PANTÍ CANCHÉ, Á.; REYES SOSA, C.; CEH ESPINOSA; R. Y CASTRO ÁLVAREZ, M.<br />

Para intentar generalizar consideremos un cuádruple efecto conectado<br />

2 - 4 - 1 - 3<br />

F V 0 L 1 V 1 L 2 V 2 L 3 V 3 L 4 V 4<br />

λ 0 -h 1 -H 1 h 4<br />

-1 -1 1<br />

h f λ 1 -h 2 -H 2<br />

1 -1 -1<br />

h 1 λ 2 -h 3 -H 3<br />

1 -1 -1<br />

h 2 λ 3 -h 4 -H 4<br />

1 -1 -1<br />

Vale la pena hacer énfasis en el hecho de que habiendo supuesto las<br />

temperaturas y las composiciones, todos los términos de entalpía se pueden<br />

calcular, por lo que son los componentes de un sistema lineal de ecuaciones<br />

donde las incógnitas serán los flujos másicos de las diversas corrientes del<br />

sistema.<br />

Al observar las diversas matrices de coeficientes de los ejemplos anteriores<br />

se observan varios aspectos interesantes:<br />

a) Se forma una matriz de coeficientes de dimensión (2N , 2N+2 )<br />

b) Se tiene un vector lineal de incógnitas de dimensión (2N)<br />

c) Los elementos de la matriz son los valores de las entalpías de todas las<br />

corrientes líquidas y de vapor del sistema.<br />

d) Aparentemente las incógnitas son (2N+2) y las ecuaciones son sólo<br />

(2N), pero recordemos que F ( alimentación ) y Lp ( producto ) son<br />

datos ( o al menos conocemos Xp , de donde obtenemos Lp ) , por lo que<br />

pasarán a integrar el vector independiente dejando una matriz cuadrada<br />

de dimensión (2N , 2N ) .<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 61


ALGORITMO PARA EL DISEÑO BÁSICO DE SISTEMAS DE EVAPORACIÓN DE EFECTO MÚLTIPLE<br />

Y por último<br />

e) Para cualquier sistema y cualquiera forma de conexión la matriz de<br />

coeficientes tiene 2 grupos de coeficientes bien definidos:<br />

Coeficientes “comunes”: Independientes de la forma de conexión y que<br />

están agrupados alrededor de la diagonal principal. Siempre serán (5N)<br />

“valores comunes” formando una especie de “columna vertebral”<br />

alrededor de la diagonal principal. (Celdas de color gris).<br />

Coeficientes “característicos”: Son definidos por el modo de conexión.<br />

Serán siempre (2N) valores característicos. (Celdas de color verde). Es<br />

evidente, a partir de las conclusiones anteriores, que existe un orden<br />

lógico, una secuenciación que es posible aprovechar para generar la<br />

matriz de coeficientes de cualquier sistema de N evaporadores<br />

conectados de cualquier forma.<br />

En la figura 2 se presenta el diagrama de flujo desarrollado para generar la<br />

matriz de coeficientes, en donde:<br />

N :<br />

D(i)<br />

es el número de evaporadores.<br />

: es un arreglo lineal que guarda la forma de conexión.<br />

Recordemos que para una conexión: 3 - 2 - 1<br />

entonces D(1) = 3 , D(2) = 2 , D(3) = 1<br />

N$(J): es el arreglo lineal de dimensión (2N + 2) que guarda los<br />

“nombres” de las corrientes del sistema.<br />

Es decir N$(1) = F,N$(2) = V 0 , . . . , N$(2N+2) = V N<br />

62 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


PERAZA GONZÁLEZ, E.; PANTÍ CANCHÉ, Á.; REYES SOSA, C.; CEH ESPINOSA; R. Y CASTRO ÁLVAREZ, M.<br />

Figura 2. Diagrama de flujo desarrollado para generar la matriz de coeficientes<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 63


ALGORITMO PARA EL DISEÑO BÁSICO DE SISTEMAS DE EVAPORACIÓN DE EFECTO MÚLTIPLE<br />

CONCLUSION<br />

Podemos concluir, que decir que en Yucatán, el cambio climático, está<br />

siendo afectado y esto se refleja en las altas temperaturas que se están dando<br />

es una falacia, ya que como pudimos ver y demostrar estadísticamente estas<br />

variaciones son solamente debidas a los cambios aleatorios que tiene el<br />

clima, y como cualquier otro suceso puede ser analizado con las<br />

herramientas probabilísticas y estadísticas, y no con el sentido común, que<br />

aunque en algunas ocasiones pueda ser valioso es recomendable utilizar<br />

herramientas científicas para validar o contradecir lo que perciben los<br />

expertos. Así podemos decir que esta situación puede servir de ejemplo para<br />

que cuando exista información con relación a una situación que se plantea<br />

como verdadera, analicemos los datos para poder llegar a mejores<br />

conclusiones que sirvan como base para una mejor toma de decisiones.<br />

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS<br />

Brown, G. (1960) Operaciones unitarias John Wiley & Sons, Inc<br />

Holland, C.D. (1981). Fundamentos y modelos de procesos de separación.<br />

Prentice/Hall.<br />

Mccabe, W; Smith, J; Harriott P. (1998). Operaciones básicas de ingeniería<br />

química, Mcgraw-Hill 4 TA Edición<br />

64 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN<br />

REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN NOV. 2013 VOL. 19, NÚM. <strong>54</strong>, PP. 65-78. ISSN 0185-6294<br />

VALIDACIÓN DE LA TASA DE CONVERSIÓN DE PESO<br />

PROCESADO A PESO VIVO DEL PEPINO DE MAR, Isostichopus<br />

badionotus, POR MEDIO DEL CONTENIDO DE LA HUMEDAD.<br />

Rodríguez Gil, Luis Alfonso; Reyes Sosa, Carlos Francisco; Ruiz May,<br />

Aurea Luisa y Lucio Ramírez, Cynthia Paulina<br />

Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica. Instituto Tecnológico de Mérida,<br />

Avenida Tecnológico S/N C.P. 97118, Mérida, Yucatán, México.<br />

Recibido: 20/Septiembre/2013 Aceptado: 21/octubre/2013 Publicado: 12/noviembre/2013<br />

RESUMEN<br />

El seguimiento y control de las cuotas de pesca del pepino de mar en las<br />

costas de Yucatán se realiza a través de la conversión de peso vivo a peso<br />

procesado, por medio de un estudio realizado INAPESCA cada temporada<br />

de pesca. Sin embargo, este factor de conversión solamente utiliza la<br />

pérdida de peso procesado, lo cual puede generar diferencias con los<br />

productores ya que no existe un método estandarizado. En el presente<br />

trabajo se determinó el porcentaje de humedad de las diferentes etapas del<br />

proceso y se relacionó con la pérdida de peso. Los resultados de pérdida de<br />

peso reportados en este trabajo se comparan favorablemente con el factor de<br />

conversión utilizado por INAPESCA en 2012. Se obtuvieron muestras de<br />

diversos productores a las cuales se les determinó la humedad y se pudo que<br />

el producto se encuentra en la etapa de proceso declarado. La utilización del<br />

contenido de humedad del producto relacionada con el factor de conversión<br />

propuesta por INAPESCA, serviría para validar la conversión de peso vivo<br />

a peso procesado, lo cual resultaría en un mejor seguimiento y control de las<br />

cuotas asignadas a los pescadores, propiciando una pesca responsable y<br />

sustentable, proporcionando certidumbre a los procesadores y compradores.<br />

Palabras clave: Pepino de mar, contenido de humedad, Isostichopus<br />

badionatus<br />

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA


VALIDACIÓN DE LA TASA DE CONVERSIÓN DE PESO PROCESADO A PESO VIVO DEL PEPINO DE MAR, Isostichopus<br />

badionotus, POR MEDIO DEL CONTENIDO DE LA HUMEDAD<br />

ABSTRACT<br />

Management of the sea cucumber fishery in the coast of Yucatan in based<br />

on the monitoring and control of the catch quotas.<br />

The monitoring and control of catch quotas sea cucumber in the Yucatan<br />

coast is via the conversion of processed weight to live weight , through a<br />

study INAPESCA each fishing season . However, this conversion factor<br />

used only processed weight loss , which can lead to differences with the<br />

producers because there is no standardized method. In this paper, the<br />

moisture content of the different stages of the process was determined and<br />

related to weight loss. The weight loss results reported in this paper<br />

compares favorably with the conversion factor used by INAPESCA in 2012.<br />

Samples from different producers which were determined moisture and<br />

could be that the product is at the stage were obtained process stated . Using<br />

the moisture content of the product related to the conversion factor given by<br />

INAPESCA serve to validate the conversion of processed weight to live<br />

weight , which would result in better monitoring and control of the quotas<br />

allocated to fishermen, prompting a fishing responsible and sustainable ,<br />

providing certainty to buyers and processors .<br />

INTRODUCCIÓN<br />

En México la demanda por el pepino de mar fomentó el inicio de la captura<br />

comercial en la región del Pacífico Mexicano y Golfo de California a partir<br />

de 1988, principalmente en los dos litorales de la península de Baja<br />

California. La Producción anual llegó a superar las 2,400 toneladas en 1991.<br />

En 1993 el estado de Baja California el valor que se obtuvo con este recurso<br />

fue de aproximadamente un millón y medio de dólares por su exportación<br />

como producto procesado (Salgado, 1994). Lo cual llevó este recurso a la<br />

sobreexplotación.<br />

66 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


RODRÍGUEZ GIL, L.; REYES SOSA, C.; RUIZ MAY, A. Y LUCIO RAMÍREZ, C.<br />

La especie de pepino de mar, la cual es explotada en las costas del estado de<br />

Yucatán es el Isostichopus badionotus (Fig. 1) que se encuentra desde<br />

Carolina del Sur hasta Brasil (Miller y Pawson, 1984). La captura del<br />

recurso se realiza entre las seis y doce horas utilizando equipo de buceo<br />

semiautónomo de tipo “hooka”. El buzo cuenta con una lámpara portátil que<br />

ciñe a su cuerpo para alumbrarse a la hora de recolectar el recurso<br />

manualmente, los coloca en una bolsa de malla y al llenarla, se iza a bordo<br />

de la lancha (Fig. 2), colocando a los especímenes en tanques con agua de<br />

mar limpia (Rodríguez et at, 2008), para ser transportados a las instalaciones<br />

para su procesamiento.<br />

Para el año 2013, se otorgan los primeros 176 permisos de pesca comercial,<br />

distribuidos en 4 zonas de captura y en el cual participan 557 lanchas. Los<br />

permisos de pesca comercial otorgados en el presente año 2013 contienen<br />

las siguientes características: su vigencia es por 2 años a partir del 27 de<br />

abril del 2013 al 14 de mayo de 2013, pero con un lapso de pesca de 12 días<br />

y a partir del 15 de mayo del 2013 se inicia la veda hasta nuevo aviso.<br />

Cada lancha solo puede pescar 250 kg/día de pepino fresco, haciendo un<br />

total de 3000 kg por lancha en el período de 12 días concedidos (carta<br />

nacional pesquera, 2012). El precio por este producto es muy alto, el precio<br />

en playa de $30/kg de peso fresco y el de pre-cocido de $300/kg.<br />

Se puede ver que el número de permisos de pesca ha aumentado de 6<br />

permisos de pesca de fomento en el año 2006-2007 a 176 permisos de<br />

pesca comercial en el año 2013. La biomasa de captura se ha aumento de<br />

556 T permitidas en el 2006-2007 a 1671 T para el 2013 (cifras<br />

preliminares, obtenidas de los avisos de arribo capturados en SIPESCA<br />

hasta el mes de julio de 2013.<br />

A pesar que se tienen medidas de manejo para la conservación de las<br />

especies de pepino como: tamaño mínimo de captura, cuotas asignadas por<br />

lancha, número de permisos y veda temporal (carta nacional pesquera,<br />

2012). El problema que se presenta en que hay 557 lanchas y es muy difícil<br />

de controlar por las autoridades pesqueras la cuota asignada en peso vivo.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 67


VALIDACIÓN DE LA TASA DE CONVERSIÓN DE PESO PROCESADO A PESO VIVO DEL PEPINO DE MAR, Isostichopus<br />

badionotus, POR MEDIO DEL CONTENIDO DE LA HUMEDAD<br />

Las autoridades de pesca a través del Instituto Nacional de la Pesca y<br />

expresadas en la carta nacional pesquera (2012) con el objeto que se<br />

respeten las cuotas asignadas y el manejo adecuado de la pesquería de<br />

pepino de mar, estableció una opinión técnica de factores de conversión<br />

para determinar el peso entero fresco a partir del peso en cada una de las<br />

etapas del proceso de pepino para la especie Isostichopus badionotus para la<br />

temporada 2012 (INAPESCA, 2012).<br />

Factores de conversión también han sido utilizados en otras especies de<br />

pepino de mar por otros países como ejemplo: Australia, Tonga, Nueva y<br />

países de Islas del Pacífico. Estos factores de conversión fueron calculados<br />

con la finalidad de: estimar con precisión la conversión del peso seco a peso<br />

de pepino de mar vivo importante para los datos nacionales de la pesquería,<br />

para la estandarización en la colecta de datos de encuestas o registros de<br />

exportación, como información en el manejo de decisiones y en la<br />

regulación de las cuotas de pesca (Skeweset al., 2004; Purcellet al., 2009;<br />

Ngaluafe y Lee, 2013).<br />

En la determinación de los cálculos de los factores de conversión para<br />

estimar el peso entero fresco en necesario tomar en cuenta lo siguiente: que<br />

existen variaciones entre especies, y que el factor de conversión de la<br />

misma especie puede variar dependiendo del país, localización, ambiente<br />

(época del año), y también sobre los estándares de proceso y métodos<br />

usados para el secado (Skeweset al., 2004; Purcellet al., 2009; Ngaluafe y<br />

Lee, 2013).<br />

El proceso de pepino de mar consiste básicamente de dos pasos, cocimiento<br />

en fresco y secado al sol del producto cocido. En los métodos de procesos<br />

más rudimentarios, se cuecen en con agua de mar utilizando leña para<br />

posteriormente secarlos al sol (Purcell, 2010), resultando en la mayoría de<br />

los casos un producto de baja calidad.<br />

68 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


RODRÍGUEZ GIL, L.; REYES SOSA, C.; RUIZ MAY, A. Y LUCIO RAMÍREZ, C.<br />

Para mejorar la calidad del pepino de mar, se recomienda primero efectuar<br />

la limpieza de los organismos, que incluye la evisceración y la limpieza para<br />

remover arena u otros materiales adheridos al cuerpo del pepino de mar.<br />

Posteriormente, se realiza el primer cocimiento que puede tomar alrededor<br />

de 1 hora, para lo cual se sumerge el producto limpio en agua hirviendo. En<br />

algunos países, para remover fango y otros materiales que se encuentran<br />

embebidos en la capa externa de la piel y así tener un producto aceptable, el<br />

método tradicional al involucra descomposición bacteriana de la capa<br />

externa, para lo cual los pepinos cocidos se entierran en la arena entre 15 a<br />

18 horas, posteriormente se limpian y se someten una segundo cocimiento.<br />

En otra parte se utiliza que los individuos cocidos se coloquen en camas de<br />

sal o salmuera previo al segundo cocimiento, el cual tiene una duración<br />

entre 30 y 45 minutos. Los organismos se drenan y se colocan en charolas<br />

con malla para su secado al sol el cual dependiendo de las condiciones<br />

climatológicas puede durar de 3 a 4 días. Otro método de secado es utilizar<br />

hornos ahumadores y el proceso de secado se completa de 24 a 48 horas.<br />

Finalmente, se empacan en cajas de cartón dentro de bolsas de polietileno o<br />

en sacos de jute. La humedad final generalmente es alrededor del 4 al 10 %<br />

del peso original (FAO, 1988).<br />

En México en particular en el estado de Yucatán, se reportan las pérdidas de<br />

peso en porcentaje en el proceso de secado de pepino de mar de la especie<br />

Isostichopus badionotus son: entero 100%, eviscerado 67%, pre-cocido<br />

22%, primer cocimiento 16%, salado 13%, segundo cocimiento 13% y seco<br />

7% (INAPESCA, 2012). Sin embargo, como la determinación del estado del<br />

proceso se realiza de manera visual, esto puede causar controversias entre<br />

el procesador y la autoridad.<br />

Tomando en cuenta que las pérdidas de peso en las etapas de pre-cocido,<br />

primer cocimiento, salado y segundo cocimiento y las características<br />

organolépticas son muy similares; es muy probable que de manera visual se<br />

pueda aplicar un factor de conversión de una manera no adecuada para<br />

determinar el peso entero fresco.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 69


VALIDACIÓN DE LA TASA DE CONVERSIÓN DE PESO PROCESADO A PESO VIVO DEL PEPINO DE MAR, Isostichopus<br />

badionotus, POR MEDIO DEL CONTENIDO DE LA HUMEDAD<br />

El presente trabajo tiene como objetivo relacionar el contenido de humedad<br />

del pepino de mar en cada etapa del proceso, como una herramienta para<br />

evitar aplicar los factores de conversión de una manera subjetiva. Dando<br />

certeza al pescador y al procesador en cuanto al cumplimiento de la cuota<br />

asignada y de esta manera la autoridad podrá dar cabal seguimiento al plan<br />

de manejo de la pesquería.<br />

MATERIALES Y MÉTODOS<br />

Los pepinos de mar fueron colectados en las áreas de pesquera autorizadas a<br />

las Cooperativa Pesqueras. Los organismos colectados fueron colocados en<br />

contenedores con agua de mar limpia y templada. Los organismos se<br />

transportaron vivos a las instalaciones del Instituto Tecnológico de Mérida.<br />

Un total de 35 organismos se pesaron y marcaron individualmente para dar<br />

seguimiento durante el proceso, se tomó una muestra para determinar su<br />

humedad. Se utilizó una balanza semi-analítica para determinar el peso y<br />

calcular el contenido de humedad utilizando las técnicas aprobadas por la<br />

AOAC 2000.<br />

El proceso utilizado fue el siguiente:<br />

1. Eviscerado (Figuras 3 y 4)<br />

2. Primera cocción durante un período de 2 horas (Figura 5)<br />

3. Secado en camas con sal de mar gruesa durante 48 horas (Figura 6)<br />

4. Segunda cocción durante un período de 30 min (Figura 7)<br />

5. Secado al sol por un período de 13 días con una exposición al sol de<br />

las 10.00 a las 17:00 horas (Figura 8 y 9)<br />

Adicionalmente, se obtuvieron muestras de diversos procesadores de<br />

acuerdo a las declaraciones de las empacadoras, estas se encontraban en el<br />

paso de pre-cocido, todas las muestras estaban congeladas y se transportaron<br />

al laboratorio en hieleras para la determinación de su humedad.<br />

RESULTADOS Y DISCUSIÓN<br />

70 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


RODRÍGUEZ GIL, L.; REYES SOSA, C.; RUIZ MAY, A. Y LUCIO RAMÍREZ, C.<br />

En la tabla 1, se muestran los resultados del proceso realizado en el<br />

laboratorio el peso promedio inicial fue de 434.6 g, S = 156.7, después de<br />

realizar el eviscerado (Fig. 4), se registró un pérdida promedio del 30.4%.<br />

Los organismos se sometieron al primer cocimiento la pérdida de peso con<br />

respecto al peso inicial fue del 83.7% con un peso total promedio de 71g, S=<br />

24.6. Después de enfriar y drenar, los organismos fueron colocados en<br />

contenedor con sal de grano, en varias capas, el porcentaje peso inicial<br />

después del salado con respecto al final fue de 87.1%. Paso seguido se<br />

sometió a la segunda cocción y se obtuvo una reducción de peso del 88.9%<br />

con respecto al peso inicial, finalmente se secó al sol teniendo un pérdida de<br />

peso con respecto al peso inicial de 92.5%. Esto indica que de cada 100g en<br />

peso fresco solo se obtienen 7.5 g de producto final. Se requiere de 13,3<br />

toneladas de materia fresca para obtener 1 tonelada de pepino de mar seco.<br />

El contenido de humedad registrado durante el proceso se muestra en la<br />

tabla 1, el contenido inicial promedio fue 89.0% para el producto<br />

eviscerado. Después del primer cocimiento la humedad registrada fue del<br />

56.3%, aun cuando el tamaño se reduce notablemente el contenido de agua<br />

en el musculo es todavía muy alto, durante el salado se registra una<br />

reducción de aproximadamente del 44.8% con respecto a la humedad<br />

inicial. Aun después de la segunda cocción el contenido de agua es del<br />

35.8% y se requiere un secado adicional para lograr tener un producto<br />

estable con un contenido de humedad del 5%.<br />

Tabla 1. Resultados de la pérdida de peso y porcentual y contenido de humedad.<br />

Etapa del Proceso Peso promedio(g) Pérdida de peso (%) Humedad (%)<br />

Entero 434.6 0.0 90.7<br />

Eviscerado 302.3 30.4 89.7<br />

1a Cocción 71.0 83.7 56.3<br />

Salado 56.0 87.1 44.8<br />

2a Cocción 48.3 88.9 35.8<br />

Secado Sol 32.5 92.5 5.0<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 71


VALIDACIÓN DE LA TASA DE CONVERSIÓN DE PESO PROCESADO A PESO VIVO DEL PEPINO DE MAR, Isostichopus<br />

badionotus, POR MEDIO DEL CONTENIDO DE LA HUMEDAD<br />

El Instituto Nacional de la Pesca reporta que el peso remanente (Tabla 2)<br />

como el factor de conversión de peso procesado a peso entero, por lo que<br />

para conocer el peso inicial se divide el peso del producto por el porcentaje<br />

que le corresponde a la presentación. De acuerdo a este criterio, se los<br />

productores reportan una tonelada de producto en la etapa de pre-cocido,<br />

(1000 kg/ 0.22), equivale a 4,<strong>54</strong>5.5 kg de producto entero, pero debido a que<br />

no existe otro factor para corroborar esta información, si el producto se<br />

clasifica como segundo cocimiento, entonces, la tonelada se convierte en<br />

7,692.3 kg, lo que da una diferencia de 3146,9 kg, lo cual causaría datos<br />

erróneos para el seguimiento y control de la cuotas, lo que adicionalmente,<br />

afectaría al plan de manejo de la pesquería y por los pescadores.<br />

Los resultados obtenidos en el laboratorio convirtiendo la pérdida de peso<br />

promedio a porcentaje (Tabla 2), aun cuando el proceso realizado en el<br />

laboratorio no se realizó la etapa de pre-cocido, los valores obtenidos son<br />

muy semejantes. Los cálculos de humedad reportados para este estudio,<br />

muestran que el producto entero tenía una humedad del 90.7% y al finalizar<br />

el proceso de secado se obtuvo un porcentaje del 5%. No existe referencia<br />

sobre el contenido de humedad por el Instituto Nacional de la Pesca.<br />

Tabla 2. Comparación de los factores de conversión, expresados como pesos remanentes en<br />

porcentaje y humedad asociada con la presentación del producto, reportados por el Instituto<br />

Tecnológico de Mérida y el Instituto Nacional de la Pesca.<br />

Presentación del<br />

producto<br />

Peso 1<br />

promedio<br />

(g)<br />

ITMérida<br />

Pérdida 1<br />

de peso<br />

(%)<br />

ITMérid<br />

a<br />

Peso 1<br />

remanent<br />

e (%)<br />

ITMérida<br />

Peso 2<br />

remanent<br />

e (%)<br />

INP<br />

Humedad<br />

1<br />

(%)<br />

ITMérida<br />

Humedad<br />

2<br />

(%)<br />

INP<br />

Entero 434.6 0 100.0 100 90.7 ND<br />

Eviscerado 302.3 30.5 69.5 67 89.7 ND<br />

Pre-cocido NR NR NR 22 NR ND<br />

Primer Cocimiento 71.0 83.7 16.3 16 56.3 ND<br />

Salado 56.0 87.1 12.9 13 44.8 ND<br />

72 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


RODRÍGUEZ GIL, L.; REYES SOSA, C.; RUIZ MAY, A. Y LUCIO RAMÍREZ, C.<br />

Segundo Cocimiento 48.3 88.9 11.1 13 35.8 ND<br />

Seco 32.5 92.5 7.5 7 5.0 ND<br />

Notas. 1=Estudio realizado en el Instituto Tecnológico de Mérida. 2=Estudio reportado por el<br />

Instituto Nacional de la Pesca, CRIP, Yucalpetén (2012). NR= No Realizado. ND= No Disponible<br />

En la gráfica 1 se muestra la relación del contenido de humedad expresado<br />

en porcentaje y las presentaciones del producto por las etapas, se observa<br />

que la mayor pérdida de agua del producto corresponde al primer<br />

cocimiento, debido a que es el agua más fácil de eliminar.<br />

Gráfica 1 Relación del contenido de humedad y las presentaciones del producto<br />

durante el proceso.<br />

Las muestras de pepino facilitadas por los procesadores se les determinaron<br />

el contenido de humedad, los resultados se muestran en la tabla 2.<br />

Muestra Peso inicial (g) Humedad (%) Materia Seca (%)<br />

1ª 17.40 63.22 36.78<br />

2ª 22.30 62.78 37.22<br />

3ª 24.00 62.92 37.08<br />

4ª 17.2 61.63 38.37<br />

5ª 19.4 60.31 39.69<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 73


VALIDACIÓN DE LA TASA DE CONVERSIÓN DE PESO PROCESADO A PESO VIVO DEL PEPINO DE MAR, Isostichopus<br />

badionotus, POR MEDIO DEL CONTENIDO DE LA HUMEDAD<br />

6ª 18.6 61.83 38.17<br />

Promedio 19.6 62.11 37.89<br />

Los valores de humedad encontrados en las muestras proporcionadas por los<br />

productores, tuvieron un valor promedio de 62.1% de humedad, utilizando<br />

la gráfica 1, esta humedad se encuentra sobre la humedad registrada para la<br />

etapa del primer cocimiento, lo cual validaría lo expuesto por los<br />

procesadores que el producto se comercializa como pre-cocido.<br />

CONCLUSIONES<br />

El factor de conversión obtenido en el laboratorio es muy semejante al<br />

reportado por INAPESCA, la determinación de la humedad en cada paso del<br />

proceso brinda información importante para poder validar la etapa del<br />

proceso. Productos con una humedad mayor al 56.3% se encuentran antes<br />

del primer cocimiento. Asimismo, los productos con una humedad alrededor<br />

del 44% son productos salados. Se requiere una humedad menor al 35.8%<br />

para determinar que los pepinos de mar ha alcanzado el segundo<br />

cocimiento. Es muy difícil determinar el estado del proceso de manera<br />

visual, ya que no existe ninguna referencia en cuanto a los cambios<br />

registrados.<br />

Importancia de los hallazgos y sus impactos económicos y sociales<br />

La utilización del contenido de la humedad del producto para la validación<br />

de la tasa de conversión de peso procesado a peso vivo, promete ser un<br />

método rápido, sencillo y confiable que pueden utilizar tanto los<br />

procesadores y autoridades. El impacto de contar un método para validar la<br />

tasa de conversión tiene una gran repercusión económica ya que si clasifica<br />

erróneamente la etapa del proceso, al aplicar la conversión se utiliza una<br />

división decimal, lo que incrementa la fuente de error y causaría que la<br />

autoridad pueda penalizar a los pescadores por rebasar sus cuotas o por otro<br />

lado, se afectaría los planes de manejo a tener datos erróneos sobre el<br />

volumen de captura. En cuanto a la repercusión social, la utilización del<br />

contenido de humedad para validar la etapa del proceso en que se encuentra<br />

74 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


RODRÍGUEZ GIL, L.; REYES SOSA, C.; RUIZ MAY, A. Y LUCIO RAMÍREZ, C.<br />

el producto, daría certidumbre, a los pescadores ya que podrían demostrar<br />

que están cumpliendo con cuotas otorgadas, a los procesadores les brindaría<br />

la oportunidad de asegurar el proceso que ha realizado y finalmente a la<br />

autoridad pesquera brindaría datos fidedignos para cumplir con el plan de<br />

manejo, sin duda, este método propuesto sería la línea base para establecer<br />

un pesquería socialmente responsable y sustentable.<br />

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS<br />

DOF. 2012. Carta nacional pesquera. Diario Oficicial de la Federación.<br />

México 24 de agosto de 2012<br />

FAO (1988) Sea cucumber culture: potential and prospects. [web en línea].<br />

Disponible desde Internet en:<br />

[con<br />

acceso el18 de octubre de 2011]<br />

INAPESCA, 2012. Factores de conversión para pepino de mar informe<br />

Técnico<br />

Miller, J. E., y D. L. Pawson. 1984. Holothurians (Echinodermata:<br />

Holothuroidea). Memories of Hourglass Cruises. Florida Department of<br />

Natural Resources. Marine Research Laboratory. St. Petersburg,<br />

Florida. Vol. VII Part I. 79 pp.<br />

Ngaluate, P., & Lee, J. 2013. Changes in weight of sea cucumbers during<br />

processing: Ten common commercial species in Tonga. SPC Beche-de<br />

mer information Bulletin # 33-may 2013.<br />

Purcell, S.W. 2010 Managing sea cucumber fisheries with an ecosystem<br />

approach. Edited/compiled by Lovatelli, A.; M. Vasconcellos and Y.<br />

Yimin. FAO Fisheries and Aquaculture Technical Paper. No. 520.<br />

Rome, FAO. 157p.<br />

Purcell, S.W., Gossuin, H.,&Agudo, N.S. 2009. Changes in weight and<br />

length of sea cucumbers during conversion to processed beche-de-mer:<br />

Filling gaps for some exploited tropical species. SPC Beche-de mer<br />

information Bulletin # 29-june 2009.<br />

Rodríguez L.A., Reyes Sosa C.F., Alpizar Carrillo, R. y Tello, J. (2008) Sea<br />

Cucumber population and biomass estimate for new fishing limit<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 75


VALIDACIÓN DE LA TASA DE CONVERSIÓN DE PESO PROCESADO A PESO VIVO DEL PEPINO DE MAR, Isostichopus<br />

badionotus, POR MEDIO DEL CONTENIDO DE LA HUMEDAD<br />

assignation in Sisal Fishing Cooperative, through the Yucatan State.<br />

Gulf and Caribbean Fisheries Institute, Inc. (GCFI) 60:<strong>54</strong>7-553<br />

Salgado, C.L. 1994. Propuesta de las opciones de manejo de las pesquerías<br />

de pepinos de mar en las costas oriental y occidental de Baja California,<br />

México. Febrero 1994. CRIP Ensenada. Informe Técnico del Instituto<br />

Nacional de la Pesca<br />

SIPESCA. 2013. CONAPESCA<br />

Stewes, T., Smith L., Dennis, D., Rawlinson, N. Donovan,A., and Ellis N.<br />

2004. Conversion ratios for commercial beche-de-mer species in Torres<br />

Straight. Australian Fisheries Management Autority, Torres Straight<br />

Research Program, CSIRO Marine Research.<br />

PROCESO DE PEPINO DE MAR<br />

Figura 1. Pepino de mar Isostichopus<br />

badionotus<br />

Figura 2 Captura del pepino de mar<br />

76 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


RODRÍGUEZ GIL, L.; REYES SOSA, C.; RUIZ MAY, A. Y LUCIO RAMÍREZ, C.<br />

Figura 3. Etapa de limpieza y eviscerado en<br />

planta<br />

Figura 4 Detalles de un pepino de mar<br />

eviscerado<br />

Figura 5.Primera cocción en lotes de 50<br />

kilogramos<br />

Figura 6. Después del primer cocimiento se<br />

coloca en camas de sal por 48 horas<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 77


VALIDACIÓN DE LA TASA DE CONVERSIÓN DE PESO PROCESADO A PESO VIVO DEL PEPINO DE MAR, Isostichopus<br />

badionotus, POR MEDIO DEL CONTENIDO DE LA HUMEDAD<br />

Figura 7. Segunda cocción<br />

Figura 8. Secado al sol<br />

Figura 9. Detalles de la cama de secado solar<br />

78 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN<br />

REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN NOV. 2013 VOL. 19, NÚM. <strong>54</strong>, PP. 79-89 ISSN 0185-6294<br />

ESTUDIO DE SUSTANCIAS ANTIOXIDANTES PARA EL<br />

CONTROL DE LA FENOLIZACIÓN EN EL CULTIVO IN VITRO<br />

DE ORQUÍDEAS (Cattleyopsis lindenii, Laelia rubescens y<br />

Myrmecophila tibicinis).<br />

Nahuat Dzib, Sara Luz 1 ; S.L., Santana-Buzzy, Nancy 2 ; Giorgana-<br />

Figueroa, José Luis 1 ; Reyes-Sosa, Carlos Francisco 1 ; Rodríguez-Gil,<br />

Luis Alfonso 1 y Hernández-Espinosa, Margarita M 3 .<br />

1 Depto. Ing. Química –Bioquímica, Instituto Tecnológico de Mérida, México;<br />

2 Centro de Investigación Científica de Yucatán, México; 3 Instituto Nacional de<br />

Ciencias Agrícolas, Habana, Cuba.<br />

Recibido: 23/Septiembre/2013 Aceptado: 21/octubre/2013 Publicado: 12/noviembre/2013<br />

RESUMEN<br />

Buscando mantener la capacidad de regeneración de plantas, a partir de<br />

explantes de plantas adultas de las orquídeas: Myrmecophila tibicinis,<br />

Cattleyopsis lindenii y Laelia rubescens; se evaluó el efecto de diversos<br />

antioxidantes sobre el control de la fenolización de explantes de hoja y<br />

semillas de dichas especies. Los antioxidantes usados fueron: ácido<br />

ascórbico, ácido cítrico en concentraciones de 50, 100 y 150 mg/l de cada<br />

uno, independientes y combinados, y cisteína en concentraciones de 20, 25,<br />

30 y 50 mg/l. Los mejores resultados se obtuvieron al aplicar el medio de<br />

cultivo 50 mg/l de cisteína o una combinación de 100 mg/l de ácido<br />

Ascórbico más 150 mg/l de ácido cítrico, la oxidación fenólica fue reducida<br />

a menos del 10% en los explantes de M. tibicinis y de C. lindenii, y entre el<br />

10 y 20% en L. rubescens.<br />

Palabras claves: antioxidantes, estrés oxidativo, fenoles, cultivo de tejidos,<br />

Orquídeas<br />

ABSTRACT<br />

Trying to maintain the capacity for regeneration of plants from explants of adult<br />

plants Orchids: Myrmecophila tibicinis, and Laelia rubescens Cattleyopsis lindenii;<br />

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA


ESTUDIO DE SUSTANCIAS ANTIOXIDANTES PARA EL CONTROL DE LA FENOLIZACIÓN EN EL CULTIVO IN VITRO DE<br />

ORQUÍDEAS (Cattleyopsis lindenii, Laelia rubescens y Myrmecophila tibicinis)<br />

the effect of various antioxidants on the control of leaf explants phenolization and<br />

seed thereof was evaluated. The antioxidants used were: ascorbic acid, citric acid in<br />

concentrations of 50, 100 and 150 mg/l of each, independent and combined, and<br />

cysteine concentrations of 20, 25, 30 and 50 mg/l. The best results were obtained<br />

by applying the culture medium 50 mg/l of cysteine or a combination of 100 mg/l<br />

of ascorbic acid plus 150 mg / l of citric acid, the phenolic oxidation was reduced<br />

to less than 10% in the explants M. and C. tibicinis lindenii, and between 10 and<br />

20% in L. rubescens.<br />

Key words: Antioxidants, oxidative stress, phenols, tissue culture, Orchids<br />

INTRODUCCIÓN.<br />

Las orquídeas, son un grupo de plantas de alto interés comercial como flor<br />

de corte y como maceta debido a su vistosidad. Esto ha provocado su<br />

explotación y saqueo indiscriminado de su hábitat natural, convirtiéndose en<br />

especies vegetales en peligro de extinción, (Fay, 1992). Aun cuando una<br />

sola cápsula de orquídea puede contener miles de diminutas semillas, de 80<br />

a 130 micras de ancho y 470 a 560 micras de largo, su embrión consiste de<br />

una masa de células desdiferenciadas, sin mostrar una clara distinción de los<br />

polos radical y caulinar, correspondiendo al estado globular de otras<br />

angiospermas, no contiene endospermo y son difíciles de hacerlas germinar.<br />

En su hábitat natural, la germinación ocurre en presencia de hongos<br />

específicos, que abastecen a la semilla de ciertos azúcares para su<br />

germinación. (Sheehan, 1996; Fay 1992). Por lo tanto, las orquídeas se han<br />

convertido en especies en peligro de desaparecer.<br />

El cultivo de tejidos de plantas, ofrece alternativas para rescatar y propagar<br />

especies vegetales en general y es herramienta especialmente importante<br />

para aquellas especies en peligro de extinción. Los tejidos a utilizar como<br />

explante, pueden ser teóricamente de cualquier parte de la planta. La<br />

propagación in vitro de las orquídeas contempla la transformación de<br />

80 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


NAHUAT DZIB, S.; SANTANA BUZZY, N.; GIORGANA FIGUEROA, J.; REYES SOSA, C.; RODRÍGUEZ GIL, L. Y<br />

HERNÁNDEZ ESPINOSA, M.<br />

explante en cuerpos protocórmicos y la posterior conversión de éstos en<br />

plantas completas.<br />

Cuando se extrae el explante de la planta madre, la primera respuesta del<br />

tejido es la exudación de compuestos fenólicos en el sitio de corte,<br />

provocando un severo obscurecimiento del tejido y del medio de cultivo<br />

circundante, lo cual limita la respuesta del explante.<br />

El obscurecimiento u oxidación de tejidos cultivados in vitro, se puede<br />

definir como la oxidación por radicales libres, de diferentes componentes<br />

celulares, así como, la oxidación de compuestos fenólicos catalizado por la<br />

enzima polifenol oxidasa(PPO) para producir quinonas, las cuales son<br />

especies químicas muy reactivas, generando daño e incluso la muerte celular<br />

(Amiot et al., 1996, Bray et al., 2000).<br />

La mayoría de radicales libres se producen a partir del metabolismo del<br />

oxígeno y se les llama especies de oxígeno reactivo o intermediarios de<br />

oxígeno reactivo (ROS). Estas son formas parcialmente reducidas del<br />

oxígeno atmosférico y típicamente resultan de la excitación del O2 para<br />

formar el oxígeno singulete o mediante la transferencia de uno, dos o tres<br />

electrones al O2 para formar el radical súper óxido, peróxido de hidrógeno<br />

(H2 O2) o el radical hidroxilo (HO-) respectivamente. En las células<br />

vegetales, éstos se forman constantemente durante las reacciones redox de<br />

varias vías metabólicas; la incompleta reducción del oxígeno o de la<br />

oxidación de moléculas de agua en el cloroplasto o la mitocondria, en la<br />

cadena de transferencia de electrones tanto de la fotosíntesis como de la<br />

respiración, en la β- oxidación de los ácidos grasos,en oxidación del<br />

glicolato, del NADPH, oxalato y de las xantinas (Bray et al., 2000, Mittler<br />

2002, Turrens 2003).<br />

Por otro lado, el obscurecimiento letal del tejido podría estar relacionado<br />

con el grado de daño, tamaño relativo y sensibilidad diferencial de los<br />

diversos explantes, todo lo cual determina la exudación de los compuestos<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 81


ESTUDIO DE SUSTANCIAS ANTIOXIDANTES PARA EL CONTROL DE LA FENOLIZACIÓN EN EL CULTIVO IN VITRO DE<br />

ORQUÍDEAS (Cattleyopsis lindenii, Laelia rubescens y Myrmecophila tibicinis)<br />

fenólicos y la consecuente sobrevivencia del mismo, (Compton & Preece,<br />

1986).<br />

Así, para mantener la capacidad de regeneración a partir de explantes de<br />

plantas de orquídea, es importante, la aplicación de agentes reductores o<br />

absorbentes que eviten la acción de los exudados principalmente fenólicos,<br />

(Valmayor et al., 1986), dado que el oscurecimiento de los explantes<br />

cultivados in vitro, es un fenómeno frecuente en especie vegetales, con<br />

importantes implicaciones prácticas y económicas, (Azofeita, 2009).<br />

MATERIALES Y MÉTODOS.<br />

El presente estudio se desarrolló en el Laboratorio de Biotecnología del<br />

Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica del Instituto<br />

Tecnológico de Mérida, Yucatán.<br />

Se seleccionaron las especies de orquídea Myrmecophila tibicinis,<br />

Cattleyopsis lindenii y Laelia rubescens, pertenecientes a las epífitas<br />

simpodiales, de las cuales, a diferencia de otras especies, no existen muchos<br />

reportes de su cultivo in vitro.<br />

Con el objetivo de evaluar el efecto de diferentes agentes antioxidantes en el<br />

control de la fenolización de dos tipos de explantes (hojas y semillas),<br />

provenientes de plantas adultas de las tres especies de orquídeas estudiadas<br />

(Myrmecophila tibicinis, Catleyopsis lindenii y Laelia rubescens), se diseñó<br />

este experimento. Los antioxidantes empleados fueron: Ácido Ascórbico,<br />

Ácido Cítrico (independientes y en combinación) en concentraciones que<br />

oscilaron entre 50-150 mg/l y Cysteina-HCl variando su concentración entre<br />

20 y 50 mg/l. Los tratamientos se describen en la Tabla 1. No se adicionaron<br />

reguladores del crecimiento en ninguno de los tratamientos. Se utilizó como<br />

medio base el de Murashige y Skoog (1962), a la mitad de su concentración.<br />

Cápsulas:<br />

82 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


NAHUAT DZIB, S.; SANTANA BUZZY, N.; GIORGANA FIGUEROA, J.; REYES SOSA, C.; RODRÍGUEZ GIL, L. Y<br />

HERNÁNDEZ ESPINOSA, M.<br />

Con el objetivo de eliminar la materia sólida externa que se adhiere a la<br />

pared de la cápsula, y previo a la desinfección de las mismas se procedió a<br />

su lavado con agua jabonosa, con el auxilio de un cepillo de cerdas suaves,<br />

seguido de un enjuague con abundante agua corriente. Posteriormente, y<br />

bajo condiciones de asepsia, se realizó la desinfección, sometiendo las<br />

cápsulas a una solución de cloro comercial (Cloralex) con 6% de cloro libre<br />

diluida al 50%, adicionado con 4 gotas de tween 80 durante 20 minutos.<br />

Posteriormente, fueron enjuagadas por 3-4 veces con agua destilada estéril,<br />

antes de proceder a la disección de las mismas.<br />

Hoja:<br />

La parte de la hoja utilizada como fuente de explantes, fue la que está<br />

localizada en la zona central, exenta de los bordes hasta donde el grosor de<br />

la hoja se observa uniforme.<br />

Una vez seleccionada la parte de la hoja portadora de los explantes, se<br />

tomaron piezas de 3-4 cm aproximadamente, se lavaron cuidadosamente<br />

con agua jabonosa y con el auxilio de una esponja; posteriormente se<br />

enjuagaron con agua corriente durante 1-2 minutos, y se colocaron en una<br />

solución de cloro comercial (Cloralex) con 6% de cloro activo adicionado<br />

con 4 gotas de tween 80 diluída al 10% durante 5 minutos. Transcurrido este<br />

tiempo, las piezas de hojas fueron enjuagadas 3-4 veces con agua destilada<br />

estéril y se procedío a su disección. Las dimensiones de los explantes no<br />

excedieron los 5.0 mm2, y siempre se eliminaron todos los bordes que<br />

estuvieron sometidos directamente al desinfectante. Toda la manipulación<br />

durante la disección se realizó con los explantes sumergidos en una solución<br />

antioxidante que contenía 50 mg/l de cysteína-HCl , a fin de mantener<br />

controlada la fenolización de los tejidos, previo a la aplicación de los<br />

antioxidantes a evaluar.<br />

Los explantes se incubaron durante 30 días a fin de evaluar el momento de<br />

inicio de la fenolización en cada especie y en cada tipo de explante, dado lo<br />

retardado de este proceso en muchas especies de orquídeas.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 83


ESTUDIO DE SUSTANCIAS ANTIOXIDANTES PARA EL CONTROL DE LA FENOLIZACIÓN EN EL CULTIVO IN VITRO DE<br />

ORQUÍDEAS (Cattleyopsis lindenii, Laelia rubescens y Myrmecophila tibicinis)<br />

En cada tratamiento se emplearon 10 frascos en los que se colocaron 5<br />

explantes por cada uno de ellos (en el caso de explantes tomados de hojas),<br />

mientras que las semillas se distribuyeron alrededor de 5mg sobre la<br />

superficie del medio de cultivo, en cada frasco de cultivo.<br />

La evaluación de este experimento se realizó con el auxilio de una escala<br />

basada en el porcentaje de explantes oxidados en cada tratamiento, la cual se<br />

muestra a continuación:<br />

+: Menos del 10% de explantes oxidados.<br />

++: Entre el 10 y el 20% de explantes oxidados.<br />

+++: Por encima del 20% y hasta el 50% de explantes oxidados.<br />

++++: Más del 50% de explantes oxidados.<br />

Tabla 1. Tratamientos estudiados para el control de la oxidación fenólica de<br />

diferentes explantes de orquídea.<br />

Ac. Ascórbico Ac.Cítrico Ac. Asc.+ Ac. Citr. Cysteina-HCl.<br />

Tratamiento<br />

(mg/l) (mg/l)<br />

(mg/l)<br />

(mg/l)<br />

1 50<br />

2 100<br />

3 150<br />

4 50<br />

5 100<br />

6 150<br />

7 50+100<br />

8 100+100<br />

9 100+150<br />

10 20<br />

11 25<br />

12 30<br />

13 50.<br />

14 Sin<br />

antioxidantes<br />

RESULTADOS Y DISCUSIÓN<br />

El establecimiento in vitro de tejidos vegetales está en gran medida limitado por la<br />

ocurrencia de oscurecimientos letales en los explantes y en el medio de cultivo, lo<br />

84 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


NAHUAT DZIB, S.; SANTANA BUZZY, N.; GIORGANA FIGUEROA, J.; REYES SOSA, C.; RODRÍGUEZ GIL, L. Y<br />

HERNÁNDEZ ESPINOSA, M.<br />

cual constituye uno de los problemas más serios y frecuentes, desde el inicio y<br />

durante el mantenimiento de un tejido cultivado in vitro<br />

Son numerosas las estrategias para evitar los procesos de oxidación que conllevan<br />

al oscurecimiento de los tejidos del explante cultivado in vitro. La prevención y<br />

disminución de las circunstancias que provocan o estimulan el estrés oxidativo en<br />

el explante, para impedir el desencadenamiento de la oxidación del mismo ha sido<br />

de ayuda.<br />

El desarrollo de este problema está estrechamente relacionado al estrés oxidativo y<br />

nitrosativo que sufren las células del explante cultivado. Este fenómeno se produce<br />

por el desbalance entre las reacciones de oxidación excesiva y los me-canismos<br />

antioxidantes para detoxificar (antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos),<br />

generalmente causado por una generación incrementa dadera dicales libres (Novoa<br />

et al., 2001, Turrens 2003).<br />

A nivel celular, la oxidación de componentes celulares puede provocar la<br />

destrucción oxidativa de la célula. Estas moléculas, especialmente el OH-,<br />

son altamente destructoras de lípidos, polisacáridos, proteínas y ácidos<br />

nucleicos, pudiendo ocasionar el colapso celular (Bray et al., 2000, Turrens,<br />

2003, Mittler et al., 2004). Por ejemplo, en células de Pinus virginiana, Tang<br />

et al., (2004), correlacionaron la muerte celular con altos contenidos deH2<br />

O2. Asimismo, en la etapa de establecimiento in vitro, luego de ser<br />

cortados, muchos de los explantes empiezan a perder el color verde e inician<br />

un oscurecimiento, liberando frecuentemente exudados oscuros al medio de<br />

cultivo, cuya naturaleza no es precisa aunque se conoce que son una mezcla<br />

compleja de sustancias fenólicas (metabolitos secundarios que modulan el<br />

desarrollo de la planta y su respuesta a estreses bióticos y abióticos). En<br />

explantes cultivados de tomate se ha reportado la presencia de vainilina,<br />

ácido p-coumárico, p-hidroxibenzaldehído y siringaldehído (Harms et al.,<br />

1983, Rao et al., 1985, Abdelwahd et al., 2008). No todos los exudados<br />

liberados al medio de cultivo son inhibitorios o tóxicos, pero en la mayoría<br />

de los casos el crecimiento del explante es inhibido, perdiendo gradualmente<br />

su capacidad de proliferar y, sino seremedia la situación, puede morir<br />

(Ogita, 2005). En Eucalyptus tereticornis y Spondias purpurea, el problema<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 85


ESTUDIO DE SUSTANCIAS ANTIOXIDANTES PARA EL CONTROL DE LA FENOLIZACIÓN EN EL CULTIVO IN VITRO DE<br />

ORQUÍDEAS (Cattleyopsis lindenii, Laelia rubescens y Myrmecophila tibicinis)<br />

es tan severo que en pocas horas el explante se oscurece y muere. Los<br />

antioxidantes en términos generales, son compuestos que inhiben o retardan<br />

la oxidación de un sustrato propenso. Los antioxidantes empleados, para el<br />

cultivo de células vegetales in vitro, son entre otros, el ácido ascórbico<br />

(AA), ácido cítrico (AC) y la cisteína (CIS), ya sean independientes o<br />

combinados.<br />

En los resultados expuestos en la Tabla 2, se puede observar que cuando se<br />

sometieron los explantes a los tratamientos 13 y 9, los cuales estuvieron<br />

compuestos por 50 mg/l de Cysteína-HCl y la combinación de 100 mg/l de<br />

Ácido Ascórbico (AA) y 150 mg/l de Ácido Cítrico (AC) respectivamente,<br />

el índice de oxidación fenólica fue reducido a menos del 10% en las<br />

especies M. tibicinis y C. lindenii, mientras que la L. rubescens osciló entre<br />

el 10 y el 20% de explantes fenolizados, aún en los mejores tratamientos, lo<br />

que pudiera estar dado por la existencia de mayores concentraciones de<br />

fenoles en sus tejidos o de alguno de este grupo que no está presente, tal<br />

vez, en las otras especies evaluadas. Las semillas, sin embargo, tanto en M.<br />

tibicinis como en C. lindenii, para cualquiera de los tratamientos evaluados,<br />

presentaron un nivel de oxidación fenólica inferior al 10%, llegando a cero<br />

en la mayoría de ellos. En la especie L. rubescens la fenolización afectó<br />

entre el 10 y el 20% de los explantes cultivados, aún en los mejores<br />

tratamientos (13 y 9), tanto en explantes de hojas como en semillas. Los<br />

restantes tratamientos mostraron índices superiores al 20% y, en su mayoría,<br />

al 50% de explantes fenolizados en esta especie, lo que hace evidente la<br />

agresividad de este fenómeno en la misma. Esto pudiera atribuirse a la<br />

presencia de niveles mayores de fenoles en sus tejidos, o presentar<br />

mecanismos mucho más complejos en su control. De manera general, la<br />

semilla resultó el explante menos afectado por la fenolización, la cual se<br />

manifiesta bastante severa dentro del género Orquidaceae.<br />

Según Compton y Preece (1986), los explantes provenientes de tejidos de<br />

plantas adultas liberan concentraciones superiores de sustancias fenólicas<br />

autoinhibitorias en el medio de cultivo, cuando se comparan con aquellos<br />

explantes que proceden de plantas jóvenes o de plántulas crecidas in vitro.<br />

86 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


NAHUAT DZIB, S.; SANTANA BUZZY, N.; GIORGANA FIGUEROA, J.; REYES SOSA, C.; RODRÍGUEZ GIL, L. Y<br />

HERNÁNDEZ ESPINOSA, M.<br />

En concordancia con lo planteado por estos autores, Vij et. al., (1984),<br />

observó que segmentos de hojas maduras de Rhyncostylis se tornaron<br />

oscuros y necróticos a consecuencia de la liberación de exudados fenólicos<br />

en el medio de cultivo. En este mismo tipo de tejido Tanaka y Sakanishi<br />

(1977), observaron además, una pobre capacidad de regeneración.<br />

Por otra parte, Seneviratne y Wijesekara (1996) mencionan que con Hevea<br />

brasiliensis, la incorporación al medio de cultivo del AA y del AC<br />

disminuyó considerablemente la oxidación que ocurre en los explantes, y<br />

según Compton y Preece (1986), el oscurecimiento letal de los tejidos,<br />

puede ser relacionado con el grado del daño practicado al tejido en el<br />

momento de la excisión; con el tamaño relativo del explante y la<br />

sensibilidad diferencial de cada uno de ellos, todo lo cual determina el nivel<br />

de exudación y la consiguiente sobrevivencia del explante. Los resultados<br />

descritos en este experimento, están en concordancia con lo planteado por<br />

estos autores, a pesar de haber trabajado con otras especies de orquídeas, lo<br />

que corrobora la influencia del tipo de la especie y del explante en el<br />

establecimiento de los cultivos in vitro en orquídeas, como en otras<br />

especies.<br />

Tabla 2. Efecto de diferentes antioxidantes en la fenolización de distintos tipos de<br />

explantes.<br />

Especie<br />

Tratamiento<br />

Antioxidante<br />

Concentración<br />

(mg/l)<br />

M. tibicinis C. Lindenii L. rubescens<br />

Hoja Semilla Hoja Semilla Hoja Semilla<br />

1<br />

50 ++++ + ++++ ++++ ++++<br />

2<br />

Ácido<br />

Ascórbico<br />

100 ++++ ++++ ++++ ++++<br />

3 150 +++ +++ ++++ +++<br />

4<br />

50 ++++ + ++++ + ++++ ++++<br />

5 Ácido Cítrico 100 +++ +++ ++++ ++++<br />

6 150 +++ +++ ++++ +++<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 87


ESTUDIO DE SUSTANCIAS ANTIOXIDANTES PARA EL CONTROL DE LA FENOLIZACIÓN EN EL CULTIVO IN VITRO DE<br />

ORQUÍDEAS (Cattleyopsis lindenii, Laelia rubescens y Myrmecophila tibicinis)<br />

Especie<br />

Tratamiento<br />

Antioxidante<br />

Concentración<br />

(mg/l)<br />

M. tibicinis C. Lindenii L. rubescens<br />

Hoja Semilla Hoja Semilla Hoja Semilla<br />

7<br />

Ácido<br />

50+100 +++ + +++ + ++++ ++++<br />

Ascórbico +<br />

8 Ácido Cítrico 100+100 ++ ++ +++ +++<br />

9 100+150 + + ++ ++<br />

10<br />

20 ++++ + ++++ + ++++ ++++<br />

11 25 +++ +++ ++++ ++++<br />

Cisteina-HCl<br />

12 30 ++ ++ +++ +++<br />

13 50 + + ++ ++<br />

14<br />

Control sin<br />

Antioxidante<br />

NA ++++ +++ ++++ ++ ++++ ++++<br />

+: Menos del 10% de explantes oxidados.<br />

++: Entre el 10 y el 20% de explantes oxidados.<br />

+++: Por encima del 20% y hasta el 50% de explantes oxidados.<br />

++++: Más del 50% de explantes oxidados.<br />

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS<br />

Abdelwahed, R., N. Hakam, M. Labhilili, and S. UduPA. (2008). Use of an<br />

adsorbent and antioxidants to reduce the effects of leached phenolics in vitro<br />

plantlet regeneration of faba bean. African Journal of Biotechnology 7: 997-<br />

1002.<br />

Azofeifa, A. (2009). Problemas de oxidación y oscurecimiento de explantes<br />

cultivados in vitro. Agronomía Mesoamericana 20(1): 153-175.<br />

Bray, E., J. Bailey-Serres, and E. Weretilnyk. (2000). Responses to abiotic stresses.<br />

In: Buchanan, B; Gruissem, W; Jones, R. (eds.) Biochemistry and Molecular<br />

Biology of Plants. (Ed.) American Society of Plant Physiologists. Maryland,<br />

USA, p. 1158-1203.<br />

Compton M.E. and J.E.Preece. (1986). Exudation and explant establishment. Intl.<br />

Assoc. Plant Tissue Culture News. 50: 9-18.<br />

Fay, M.F. and J. Gratton. (1992). Tissue culture of cacti and other succulents: A<br />

literature review and a report on micropropagation at Kew. Bradleya 10:33–48.<br />

88 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


NAHUAT DZIB, S.; SANTANA BUZZY, N.; GIORGANA FIGUEROA, J.; REYES SOSA, C.; RODRÍGUEZ GIL, L. Y<br />

HERNÁNDEZ ESPINOSA, M.<br />

Harms, C., I. Baktir and J. Oertli. (1983). Clonal propagation in vitro of red beet<br />

(Beta vulgaris spp.) by multiple adventitious shoot formation. Plant Cell, Tissue<br />

and Organ Culture 2: 93-102.<br />

Mittler, R. ( 2002). Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance. Trends in<br />

Plant Science 7: 405-410.<br />

Mittler, R., S. Vanderauwera, M. Gollery, and F. Breusegem. (2004). Reactive<br />

oxygen gene network of plants. Trends in Plant Science 9: 490-498.<br />

Murashige T. and Skoog F., (1962). A revised medium for rapid growth on bioassays<br />

with tobacco tissue culture. Physiol Plantar, Copenhague: 15 pp 473-<br />

497.<br />

Ogita, S.( 2005). Callus and cell suspension culture of bamboo plant, Phyllostachys<br />

nigra. Plant Biotechnology 22: 119–125.<br />

Rao, G., J. Willison, W. Ratnayake and R. Ackman. (1985). Phenolics of suberized<br />

envelopes generated by isolated tomato locule protoplasts. Phytochemistry 24:<br />

2127-2128.<br />

Sheehan, T.J., (1996). In: Introduction to floriculture. AGT Editor, S.A. Chap. 5 ,<br />

pp 119-146.<br />

Tang, W., L. C. Harris, V. Outhavong and R. J. Newton. (2004). The effect of<br />

different plant growth regulators on adventitious shoot formation from Virginia<br />

pine (Pinus virginiana) zygotic embryo explants. Plant Cell, Tissue and Organ<br />

Culture. 78: 237–240.<br />

Tanaka M. and Y. Sakanishi. (1977). Clonal propagation of Phalaenopsis by leaf<br />

tissue.<br />

Amer. Orchid Soc. Bull. 46: 733-737.<br />

Turrens, J. 2003. Mitochondrial formation of reactive oxygen species. Journal of<br />

Physiology 552: 335-344.<br />

Valmayor, H.L., M. L. Pimentel, and M. T. Martinez. (1986). Callus formation and<br />

plantlet morphogenesis in Vanda. Malay, Orchid Rev., 20:22-30.<br />

Vij S.P., A. Sood and K. K. Plaha. (1984). Propagation of Rhynchostylis retusa B1.<br />

(Orchidaceae) by direct organogenesis from leaf segment cultures. Bot. Gaz.<br />

145: 210-214.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 89


ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN<br />

REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN NOV. 2013 VOL. 19, NÚM. <strong>54</strong>, PP. 90- 96 ISSN 0185-6294<br />

INDICADORES DE LA TRAYECTORIA ESCOLAR DE LOS<br />

ESTUDIANTES<br />

Perera Alcocer, Carlos; Rodríguez Vázquez; Laura y Salazar Santana<br />

Omar.<br />

Departamento de Ingeniería Industrial<br />

Instituto Tecnológico de Mérida Avenida Tecnológico S/N Apdo. Postal 9 -11 C.P. 97118,<br />

Mérida, Yucatán, México.<br />

Recibido: 24/Septiembre/2013 Aceptado: 30/octubre/2013 Publicado: 12/noviembre/2013<br />

RESUMEN<br />

La información que se obtiene al realizar estudios de trayectorias escolares,<br />

es útil para Directores, administradores coordinadores, y en lo general para<br />

responsables de la planeación educativa, para que puedan evaluar Planes de<br />

estudio, programas proyectos y políticas relacionadas con la atención de<br />

alumnos, los indicadores que se presentan son los más importantes y deben<br />

de considerarse en todo estudio de los desempeños de los estudiantes de las<br />

Instituciones de Educación Superior. Los análisis están basados en la<br />

cohorte, que es el conjunto de alumnos que ingresó en un ciclo y es<br />

estudiada su permanencia, comportamiento hasta que concluyen con todos<br />

los requisitos establecidos en la institución, el incluir alumnos que no<br />

ingresaron en el inicio del curso o que terminaron en el mismo período pero<br />

no pertenecen a la cohorte, hará que se caigan en malas interpretaciones,<br />

incongruencias y decisiones inapropiadas. El apoyo de un buen sistema<br />

informático para la captura y clasificación de la información es necesario<br />

para este tipo de estudios.<br />

Palabras clave: Indicadores, deserción, titulación, eficiencia terminal<br />

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA


PERERA ALCOCER, C.; RODRÍGUEZ VÁSQUEZ, L. Y SALAZAR SANTANA, O.<br />

ABSTRACT<br />

The information that is obtained when conducting school careers, is useful<br />

for directors, managers coordinators, and usually responsible for educational<br />

planning, so they can evaluate curricula, programs, projects and policies<br />

related to the attention of students, the indicators presented are the most<br />

important and should be considered in any study of the performance of<br />

students in higher education institutions. The analyzes are based on the<br />

cohort, which is the set of students who entered a cycle is studied and its<br />

permanence, behavior until end with all the requirements of the institution,<br />

including students who were not admitted to the course start or ending in the<br />

same period but not in the cohort, will fall on misinterpretations,<br />

inconsistencies and inappropriate decisions. The support of a good computer<br />

system for the capture and classification of information is necessary for such<br />

studies.<br />

Key words: indicators, desertion, certification, terminal efficiency<br />

MARCO TEÓRICO<br />

En cualquier actividad que desarrollemos de manera profesional, es<br />

indispensable construir bases de datos, que posteriormente sean analizadas<br />

con la finalidad de establecer parámetros o indicadores que sirvan de base<br />

para interpretar el comportamiento de las instituciones, al mismo tiempo que<br />

ayuden a los administradores a tomar decisiones para corregir las<br />

desviaciones que representen una problemática, y ayuden en los procesos de<br />

planeación, programación, presupuestación y desarrollo de políticas que<br />

marquen el rumbo de las empresas, en este trabajo daremos a conocer los<br />

indicadores más importantes que se han desarrollado para estudiar las<br />

trayectorias de los estudiantes en su paso por las instituciones educativas, en<br />

el entendido que se podría abundar y desarrollar nuevos indicadores que<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 91


INDICADORES DE LA TRAYECTORIA ESCOLAR DE LOS ESTUDIANTES<br />

complementen a los aquí mostrados, de modo que el estudio sea más claro y<br />

objetivo.<br />

El estudio del comportamiento académico de los estudiantes, es una<br />

actividad fundamental en la vida de las Instituciones de educación Superior,<br />

durante el tránsito de las masas estudiantiles, es conveniente analizar y<br />

estudiar algunos indicadores que permitan a las instituciones tomar acciones<br />

para atender, solucionar o mejorar la situación de la problemática a la que<br />

pudieran enfrentarse en un futuro cercano. Para cuantificar los fenómenos<br />

de la trayectoria estudiantil, se han creado indicadores tales como deserción,<br />

reprobación, rezago, egreso, titulación y otros que explican la causa o<br />

factores de dicha trayectoria y permiten identificar los motivos de tal<br />

situación.<br />

El objetivo de esta publicación es proporcionar los elementos suficientes<br />

para explicar cómo son las trayectorias de los estudiantes que transitan en<br />

las instituciones, y como ellos hacen uso de las oportunidades que les<br />

proporcionan los sistemas educativos en la realización y durante sus<br />

estudios, al mismo tiempo establecer los conceptos fundamentales que<br />

involucra este tipo de estudio.<br />

Para la determinación de los indicadores, es necesario un buen sistema<br />

administrativo e informático, del área de control escolar que permita<br />

capturar, clasificar la información de incidencias estudiantiles tales como:<br />

calificaciones, asistencias, titulaciones periodos de estudio etc.<br />

Es importante hacer notar que en el estudio de estas trayectorias, algunos<br />

autores los consideran como indicadores de eficiencia, y algunos otros<br />

opinan que representa el reconocimiento de los problemas que se han de<br />

superar para mejorar los procesos de formación del estudiante.<br />

La trayectoria escolar, según Altamira Rodríguez (1997), se refiere a la<br />

cuantificación del comportamiento escolar de un conjunto de estudiantes<br />

que le llama cohorte, durante su estancia educativa o establecimiento<br />

92 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


PERERA ALCOCER, C.; RODRÍGUEZ VÁSQUEZ, L. Y SALAZAR SANTANA, O.<br />

escolar, considerada por el ingreso, permanencia, egreso hasta el momento<br />

que concluyen con todos los créditos y requisitos académicos que están<br />

definidos en el plan de estudios.<br />

Aunque cada uno de los indicadores es determinado de manera<br />

independiente, muchos de ellos están fuertemente relacionados, como<br />

ejemplo podríamos poner que indicadores de reprobación y deserción<br />

afectan a la eficiencia terminal.<br />

En el estudio de las trayectorias deberá de quedar claro que la información<br />

deberá de provenir de la cohorte que inició y que cumple con toda la<br />

trayectoria estudiantil, en el periodo que establece el plan de estudios, esta<br />

cohorte es la única base para el análisis estadístico, y para formar los<br />

diferentes grupos de datos referente a los alumnos (Huerta 1989). La gran<br />

mayoría de los autores está de acuerdo con esta definición.<br />

Basado en lo anterior debe de quedar claro que en una cohorte no se deben<br />

de incluir a alumnos que llegan a las universidades por procesos de<br />

revalidación, ni alumnos que terminan en la misma fecha que no<br />

corresponden a esta cohorte, pues falsearían los indicadores y en algunos<br />

casos se obtendrían valores totalmente incongruentes.<br />

En la realización del estudio será necesario contar con todos los datos de<br />

cada una de las carreras que se ofrecen y de cada uno de los períodos o<br />

ciclos escolares, solo así se podrán apreciar las características del<br />

comportamiento y tomar decisiones en pro de la calidad de los programas<br />

educativos.<br />

Con relación al promedio de calificaciones obtenido por un alumno en las<br />

asignaturas del plan de estudio, el indicador es la suma de calificaciones<br />

dividida entre el total de ellas independientemente del tipo de examen en el<br />

que se obtuvo (Chain y Ramírez 1997).<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 93


INDICADORES DE LA TRAYECTORIA ESCOLAR DE LOS ESTUDIANTES<br />

INDICADORES ESCOLARES<br />

Los indicadores que expondremos a continuación se refieren a dimensiones<br />

de tiempo, eficiencia y rendimiento escolar, como se dijo anteriormente.<br />

Eficiencia Terminal (ET).<br />

Se utiliza en el sistema educativo para cuestiones de diagnóstico,<br />

evaluaciones y planeación (Camarena 1985), es la relación del número de<br />

alumnos que se inscriben por primera vez a la carrera profesional<br />

conformando así a una generación estudiantil o cohorte, dividido entre los<br />

que logran egresar después de acreditar todas las asignaturas de la curricula<br />

en el tiempo establecido por el plan de estudios.<br />

= <br />

× 100<br />

En donde:<br />

ET = Eficiencia Terminal<br />

NEE = No. de Estudiantes de la cohorte que Egresan<br />

NEI = No de Estudiantes que Integran la cohorte<br />

En el cálculo de este índice deberá de considerarse el plazo máximo con que<br />

cuenta un estudiante para la conclusión de sus estudios.<br />

Eficiencia de Egreso (EE):<br />

Es la relación de los estudiantes que egresan y los que ingresaron de una<br />

cohorte, sin importar la cantidad de ciclos o semestres requeridos para<br />

terminar según el plan de estudios.<br />

= <br />

× 100<br />

En donde:<br />

EEC = No. de estudiantes de la cohorte que egresó sin importar los<br />

semestres que emplearon para esto.<br />

NEI = No. de Estudiantes que Integran la cohorte<br />

94 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


PERERA ALCOCER, C.; RODRÍGUEZ VÁSQUEZ, L. Y SALAZAR SANTANA, O.<br />

Rezago Educativo (RE).<br />

Se define al rezago educativo como la diferencia porcentual de la eficiencia<br />

de egreso menos la eficiencia terminal.<br />

= − <br />

En donde:<br />

EE = Eficiencia de Egreso; ET = Eficiencia Terminal<br />

Este indicador representa el atraso de los estudiantes según la secuencia<br />

establecida en el plan de estudios.<br />

Tasa de Promoción (TP):<br />

Es la relación entre los estudiantes que se inscriben en un nivel, y los<br />

estudiantes inscritos en el nivel anterior.<br />

= <br />

× 100<br />

En donde:<br />

EI = Estudiantes de la cohorte inscritos en un nivel.<br />

EIA = Estudiantes de la cohorte inscritos en el nivel anterior<br />

Tasa de Deserción (TDS o TDG):<br />

Es el abandono que hace un alumno de los cursos o carreras a las que<br />

se ha inscrito, dejando de asistir a las clases y de cumplir con las<br />

obligaciones, es un indicador que afecta el comportamiento del flujo<br />

escolar. El cálculo puede hacerse ya sea por semestre (TDS) o por<br />

generación (TDG).<br />

En donde:<br />

= <br />

× 100<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 95


INDICADORES DE LA TRAYECTORIA ESCOLAR DE LOS ESTUDIANTES<br />

EAC = Estudiantes de la cohorte que abandonan la carrera durante el<br />

ciclo<br />

EIC = Estudiantes de la cohorte inscritos al principio del ciclo.<br />

= <br />

× 100<br />

En donde:<br />

EACT = Estudiantes de la cohorte que abandonan la carrera durante el<br />

tiempo establecido para terminarla.<br />

EIIC = Estudiantes inscritos al inicio de la cohorte.<br />

Tiempo Medio de Egreso (TME):<br />

Según Salazar Silva (1999), El tiempo medio de egreso de una cohorte es el<br />

promedio de ciclos en que los alumnos egresan de la Carrera conforme a las<br />

posibilidades establecidas para llevar las materias.<br />

TME =<br />

i N<br />

i∑ =<br />

=<br />

CEi<br />

1<br />

x100<br />

N<br />

En donde:<br />

CEi = Ciclos empleados por el estudiante i, donde i = 1,2,3…..N<br />

N = No de estudiantes considerados para el cálculo.<br />

Eficiencia terminal de Titulación (ET):<br />

= <br />

× 100<br />

En donde:<br />

ECT = No de estudiantes de la cohorte que se han titulado<br />

N = No de estudiantes que integran la cohorte.<br />

Algunos indicadores también se deberán de tomar en cuenta tales como<br />

promedio de calificaciones por alumno, por ciclo por cohorte, y algunos<br />

otros que puedan ayudar en el proceso de la planeación educativa, a corto y<br />

mediano plazo.<br />

96 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


PERERA ALCOCER, C.; RODRÍGUEZ VÁSQUEZ, L. Y SALAZAR SANTANA, O.<br />

CONCLUSIÓN<br />

Es de gran utilidad que los indicadores sean comparados entre las diferentes<br />

Carreras, y se debe de prestar atención a índices de reprobación, que<br />

afectarán a futuro a otros indicadores tales como deserción, rezago<br />

eficiencia etc.<br />

Cuando los indicadores sean comparados con el de otras instituciones es<br />

recomendable que se haga con carreras similares.<br />

Se deberán de establecer parámetros que sirvan de referencia, con el fin de<br />

tratar de considerar todos los aspectos ligados con la trayectoria escolar.<br />

En la medida que la información esté más desagregada (por alumno, por<br />

asignatura, por semestre), será más fácil canalizarla a las instancias<br />

correspondientes para que la atención y el proceso de toma de decisiones<br />

sean más prontos y oportunos.<br />

Se podrán definir todos los indicadores necesarios y adecuados en un<br />

estudio, sin embargo este trabajo resultara estéril si los resultados no son<br />

considerados para retroalimentar el sistema y permitir un proceso que<br />

coadyuve en la toma de decisiones.<br />

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS<br />

Altamira Rodríguez A. 1977 Tesis de Maestría en Educación Universidad<br />

Autónoma de Chiapas México 1997.<br />

Chain R. y Ramírez M (1997) Trayectoria escolar: La eficiencia Terminal<br />

en la Universidad Veracruzana, Junio de 1997. ANUIES México<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 97


INDICADORES DE LA TRAYECTORIA ESCOLAR DE LOS ESTUDIANTES<br />

Huerta, J. y de Allende, C.M. (1988) Aportación metodológica para la<br />

definición de clases de alumnos. ANUIES-SEP. 1988.<br />

98 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN<br />

REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN NOV. 2013 VOL. 19, NÚM. <strong>54</strong>, PP. 99-114 ISSN 0185-6294<br />

DIBUJO EN INGENIERÍA CIVIL<br />

Ramírez Valenzuela Centeno, Raúl Iñigo<br />

Departamento de Ciencias de la Tierra, Instituto Tecnológico de Mérida<br />

Recibido: 26/Septiembre/2013 Aceptado: 30/octubre/2013 Publicado: 12/noviembre/2013<br />

RESUMEN<br />

La enseñanza del dibujo asistido por computadora (CAD) en el Instituto<br />

Tecnológico de Mérida en el primer semestre de la carrera de Ingeniería<br />

Civil, es el tema de este proyecto de desarrollo. Teniendo como referencia el<br />

plan de estudios de la carrera se replantea la enseñanza de acuerdo al nuevo<br />

modelo educativo basado en competencias, esta situación provoca el<br />

planteamiento de nuevos retos en tres áreas de la tarea del docente: la<br />

planificación docente, las estrategias de enseñanza-aprendizaje y la<br />

evaluación de los aprendizajes. Uno de los principales problemas es que los<br />

estudiantes del primer semestre no cuentan con los conocimientos básicos<br />

del dibujo técnico y menos del dibujo asistido por computadora. En este<br />

proyecto se propone mejorar la enseñanza de las herramientas básicas para<br />

el dibujo asistido por computadora (CAD) por sus siglas en inglés<br />

(“Computer Aided Design”) con la ayuda de videos tutoriales, y ejercicios<br />

prácticos.<br />

Palabras Clave: dibujo asistido por computadora, ingeniería civil,<br />

competencias, estrategias de enseñanza.<br />

ABSTRACT<br />

The computer aided design (CAD) teaching at the Instituto Tecnológico de<br />

Mérida, in the first semester of the career of Civil Engineering, is the theme<br />

of this development project. Taking as reference the curriculum teaching<br />

career under the new competency-based educational model is redefined, this<br />

situation results present new challenge in three areas of the task of teaching:<br />

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA


DIBUJO EN INGENIERÍA CIVIL<br />

teacher planning, teaching strategies, learning and assessment of learning.<br />

One of the main problems is that the first semester students lack the basic<br />

knowledge of technical drawing and less computer aided drawing. This<br />

project aims to improve the teaching of the basic tools for computer-aided<br />

design (CAD with the help of video tutorials, and exercises.<br />

Keywords: computer aided design, civil engineering, skills, teaching<br />

strategies.<br />

INTRODUCCIÓN<br />

“Si no sabes dónde vas, cualquier camino sirve”<br />

Lewis Carroll<br />

Si planteamos que el estudio o la enseñanza del dibujo Técnico o de las<br />

técnicas de representación gráfica se debe de iniciar en el nivel de<br />

secundaria o al menos en el nivel preuniversitario y si contaran con los<br />

conocimientos básicos de un software de dibujo estaríamos hablando de una<br />

etapa anterior fundamental en la formación de nuestros alumnos del primer<br />

semestre de la carrera de Ingeniería Civil del Instituto Tecnológico de<br />

Mérida, podríamos considerar un periodo de transición y no de inicio a un<br />

primer curso de Dibujo técnico e incluso de fase final al primer y a veces al<br />

único curso dibujo técnico en la carrera de ingeniería civil.<br />

La docencia se encuentra actualmente en un período de cambio motivado<br />

por una serie de factores: el nuevo modelo educativo por competencias, la<br />

exigencia social de incorporación de las nuevas tecnologías de información<br />

y comunicación (TIC) y la necesidad de mejora continua.<br />

Cuando se enseña y aprende por competencias, se propicia una construcción<br />

en espiral en acción, donde los conocimientos son percibidos como<br />

herramientas útiles para la resolución de problemas (Denyer, Furnémont,<br />

Poulain y Vanloubbeeck, 2007).<br />

100 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


RAMÍREZ VALENZUELA CENTENO, R.<br />

Esta situación provoca el planteamiento de nuevos retos en tres áreas de la<br />

tarea del docente, la planificación docente, la metodología docente y la<br />

evaluación de los resultados.<br />

Para evaluar si alguien posee una competencia, es necesario demostrar que<br />

se cubren a satisfacción las exigencias de la tarea, que se saben realizar las<br />

funciones que ésta requiere y que se manifiesta el tipo y nivel de desempeño<br />

esperado. (Díaz Barriga, Frida 2010 p.18).<br />

ANTECEDENTES<br />

A partir de 1962 el Dibujo adquiere una dimensión interactiva, cuando en el<br />

Instituto de Tecnología de Massachusetts, un joven llamado Iván<br />

Sutherland, sentó las bases de lo que conocemos hoy como Gráficos o<br />

Imágenes interactivos por computadora. Este brillante alumno en su tesis<br />

doctoral titulada, “Sketchpad: A Man - Machine Graphic Comunications<br />

System,” propuso la idea de utilizar un teclado y un lápiz óptico para crear e<br />

Interactuar con gráficos en la pantalla del monitor.<br />

El programa Sketchpad propuesto por él, permitía dibujar por ejemplo un<br />

tornillo, mediante un lápiz óptico que introducía las coordenadas, y<br />

completaba el dibujo mediante formas geométricas denominadas primitivas<br />

(líneas, arcos, circunferencias, polígonos), que podía modificar. Este<br />

programa puede considerarse el primer programa de CAD, de allí que se<br />

considere a Sutherland el padre de los gráficos informáticos.<br />

La empresa Autodesk creadora del software para Dibujo Autocad es uno de<br />

los programas más utilizados en el diseño asistido por computadora, por ser<br />

de fácil manejo para toda clase de dibujo que requiera precisión.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 101


DIBUJO EN INGENIERÍA CIVIL<br />

Por su fácil manejo e interactividad en los comandos y personalización,<br />

Autocad se ha convertido en un programa estándar de Diseño. (Gutiérrez,<br />

Ferney. 2007).<br />

Situación actual<br />

Los nuevos planes de estudio debido al nuevo modelo educativo basado en<br />

competencias y el rápido avance de la ciencia y de la tecnología en estos<br />

últimos años han transformado muchos factores de competividad, como son<br />

los costos, calidad, tiempo y características de los equipos etc. En todos<br />

estos una de las tendencias es trabajar más con la mente y menos con las<br />

manos, en el campo asistido por computadora el desarrollo se viene dando<br />

con respecto a la función del hardware y software disponible, los precios, y<br />

la disponibilidad y el alcance de las empresas del sector productivo, exige<br />

la mejor preparación y actualización de conocimientos en el área de diseño<br />

y dibujo y es imprescindible que nuestros estudiantes salgan capacitados en<br />

el manejo de las tecnologías CAD.<br />

En el Instituto Tecnológico de Mérida la materia de dibujo para ingeniería<br />

civil se sitúa en el primer semestre de la carrera con seis horas semanales las<br />

cuales se dividen en dos horas en el taller de dibujo en restirador y con<br />

instrumentos tradicionales como son la regla “T”, los lápices de dibujo, las<br />

escuadras, etc. y cuatro horas semanales en el laboratorio del centro de<br />

cómputo del Instituto, cabe mencionar que es en este único semestre de la<br />

carrera en el que se cursa la materia y los alumnos deben de salir con la<br />

competencia de saber dibujar e interpretar planos constructivos relacionados<br />

con la carrera dibujados en forma tradicional y en CAD.<br />

El programa de la materia es muy ambicioso y además se debe de cubrir<br />

todo el contenido. Una de las situaciones a las que se enfrenta el docente es<br />

que la mayoría de los estudiantes carecen de los conocimientos básicos de<br />

dibujo técnico y muchas veces es su primer contacto con un software de<br />

dibujo asistido por computadora CAD. Otra situación es que en un semestre<br />

de 90 hrs se divide en 30 hrs para trabajar en el taller de dibujo en restirador<br />

102 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


RAMÍREZ VALENZUELA CENTENO, R.<br />

y 60 hrs en el centro de cómputo con el software de dibujo asistido por<br />

computadora Autocad. El reto del docente es cubrir en este tiempo el<br />

contenido del programa y que los estudiantes realmente tengan un<br />

aprendizaje significativo.<br />

Las TIC en la educación.<br />

El avance de la tecnología y la ciencia actualmente está transformando<br />

muchos factores de competitividad como son costos, calidad tiempo y<br />

equipo disponibilidad de equipos, mano de obra, entre otros. En todos estos<br />

factores se está trabajando más con la mente y menos con las manos.<br />

En el campo del dibujo o diseño por computadora el desarrollo se ve<br />

acompañado en función del hardware y software disponible, de la<br />

accesibilidad a lo más reciente de las versiones, debido a que los estudiantes<br />

deben aprender con los programas más actuales en este tema ya que las<br />

empresas que los contratarán por lo general buscan estar al día con sus<br />

programas, para agilizar los procesos y tener mayor éxito.<br />

La realidad es que en muchas escuelas en donde se enseña el CAD, no están<br />

actualizadas, ni en el software ni en cuanto a la currícula, mostrando<br />

deficiencias en el área relacionada a las tecnologías CAD así como en el<br />

proceso enseñanza –aprendizaje. La incorporación de las TIC en la<br />

educación es un proceso difícil ya que parecería un injerto de un modelo<br />

originado afuera de los sistemas de enseñanza. Los procesos casi siempre<br />

son de “afuera” hacia “adentro” del sistema educativo lo que genera mucha<br />

resistencia. Mucha de esta resistencia viene de los profesores que son<br />

agentes claves para la integración de las TIC en los procesos claves de<br />

enseñanza –aprendizaje.<br />

Esto se puede deber a la formación misma de los profesores que<br />

seguramente se realizó de la forma tradicional y por tanto no se encuentran<br />

familiarizados con las TIC y su lenguaje.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 103


DIBUJO EN INGENIERÍA CIVIL<br />

Se ha mencionado que las TIC “no fueron concebidas para la educación, no<br />

aparecen naturalmente en los sistemas de enseñanza; no son demandadas<br />

por la comunidad docente; no se adaptan fácilmente al uso pedagógico”<br />

(Bonilla, 2003, p.120).<br />

Desde el punto de vista Educativo, “vencer la resistencia” de los docentes<br />

significa no sólo que ellos aprendan a manejar los equipos sino que<br />

aprendan a utilizarlos con propósitos educativos, incorporando la tecnología<br />

al trabajo diario del aula. Igualmente se requiere un cambio de actitud, del<br />

docente, apoyo y tiempo para comprender la nueva cultura y expandir sus<br />

horizontes educacionales.<br />

Desarrollo<br />

Descripción de la Estrategia<br />

Este proyecto, pretende ayudar en el proceso de aprendizaje, y planificación<br />

del estudio de dibujo en ingeniería civil que es una materia práctica con la<br />

cual adquirimos las herramientas necesarias para comprender el mundo de<br />

las imágenes y objetos.<br />

En el proceso de aprendizaje he considerado tres principios fundamentales:<br />

la memoria, el ritmo y la motivación.<br />

La memoria, como instrumento importante en la adquisición de<br />

conocimientos. El aprendizaje debe de incidir sobre la aplicación de la<br />

memoria a largo plazo por efecto de experiencias que estimulen los<br />

mecanismos receptores.<br />

El ritmo del proceso de aprendizaje debe de ser cuidadosamente<br />

seleccionado para conseguir la máxima eficacia.<br />

Un incremento gradual y progresivo de la dificultad da mayores<br />

rendimientos.<br />

104 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


RAMÍREZ VALENZUELA CENTENO, R.<br />

La motivación entendida como el refuerzo para superar los obstáculos, es<br />

esencial en el proceso educativo. El interés por descubrir por parte del<br />

estudiante será la mejor motivación ya que haciendo las cosas es como<br />

mejor se aprende y verificamos que existen diferentes formas de hacer un<br />

dibujo y mientras se va practicando se van conociendo mejor las técnicas,<br />

los recursos, etc. En este aspecto pudiera contribuir los elementos didácticos<br />

aplicados, la participación del alumno en el proceso de aprendizaje y la<br />

aclaración de consultas o la actitud entusiasta y positiva del profesor.<br />

Dado que el alumno en su proceso de aprendizaje y mediante ciertos<br />

mecanismos autorregulatorios, puede llegar a controlar eficazmente el<br />

ritmo, la secuencia, y profundidad de sus conductas y procesos de estudio,<br />

una de las tareas principales del docente es motivarle y estimular su<br />

participación activa y aumentar la significatividad potencial de los<br />

materiales académicos. (Díaz Barriga, Frida 2010, p. 34).<br />

Alcances<br />

La idea de realizar este proyecto de desarrollo nace durante el estudio de la<br />

especialidad en docencia y ante la necesidad de mejorar el proceso<br />

enseñanza –aprendizaje de una materia tan antigua y práctica como lo es el<br />

dibujo técnico y al mismo tiempo tan nueva en cuanto a la inclusión de las<br />

(TIC) en especial del dibujo asistido por computadora (CAD) de alguna<br />

rama del dibujo de la ingeniería o diseño. Esto ha generado grandes cambios<br />

en los contenidos y metodologías de la tradicional asignatura de dibujo<br />

técnico. Los nuevos planes de estudio para la carrera de Ingeniería Civil en<br />

el Instituto Tecnológico de Mérida, señala que el estudiante al finalizar el<br />

curso debe de tener la habilidad para dibujar a mano alzada principalmente<br />

en el campo laboral y utilizar el software de dibujo en donde pueda dibujar<br />

cualquier tipo de planos estructurales. Los alumnos que cursan el primer<br />

semestre de la carrera de Ingeniería Civil en el Instituto Tecnológico de<br />

Mérida dentro de su retícula del semestre se encuentran la materia de<br />

Dibujo en Ingeniería Civil, con 6 créditos, uno teórico y cinco prácticos y<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 105


DIBUJO EN INGENIERÍA CIVIL<br />

divididos en dos talleres el de dibujo en restirador que es el dibujo<br />

tradicional con instrumentos manuales como reglas, escuadras, y lápices y<br />

el dibujo asistido por computadora CAD.<br />

La aportación al perfil del ingeniero, señala:<br />

• Planear, proyectar, diseñar, construir, operar y conservar Obras<br />

Hidráulicas y Sanitarias, Sistemas Estructurales, Vías Terrestres,<br />

Edificación y Obras de Infraestructura Urbana e Industrial.<br />

• Tener habilidad para utilizar Tecnologías de la Información y<br />

Comunicación (TIC’s), software y herramientas electrónicas para la<br />

Ingeniería Civil.<br />

El objetivo de aprendizaje de la materia es:<br />

• Dibujar e interpretar planos constructivos de obras de ingeniería<br />

civil, identificando la forma y la función de los elementos que las<br />

integran, manejando técnicas de representación gráfica con<br />

instrumentos manuales, software de dibujo por computadora y<br />

elaboración de croquis a mano libre; apegado a las normas.<br />

Para tratar de alcanzar el objetivo de esta asignatura se proponen las<br />

siguientes actividades estratégicas.<br />

Actividades Estratégicas.<br />

Para una buena formación en nuestro caso de Ingenieros Civiles creemos<br />

que es importante resaltar los siguientes tipos de aprendizaje significativo:<br />

• Por Asociación: Cuando se adquiere un conocimiento y se aplica a la<br />

realidad. Así si se conoce una regla se aplica en consecuencia.<br />

• Reflexivo: A partir de las experiencias y conocimientos adquiridos,<br />

utilizando la razón capacita para resolver problemas.<br />

• Creativo: Impulsa la capacidad creativa, por la cual el estudiante<br />

descubre algo.<br />

106 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


RAMÍREZ VALENZUELA CENTENO, R.<br />

El software de dibujo de Autocad es una herramienta de acceso rápido a<br />

contenidos de la materia de dibujo proporcionando mucha información pero<br />

no garantiza por sí mismo un proceso de aprendizaje. Cuando queremos<br />

aprender algo o dominar una habilidad el sólo acceso a la información no<br />

conduce al aprendizaje, desde ésta perspectiva se puede afirmar que el<br />

trabajo del docente no es enseñar sino es propiciar que los estudiantes<br />

aprendan. “La función del trabajo docente no puede reducirse ni a la de<br />

simple transmisor de la información, ni a la de facilitador del aprendizaje.<br />

Antes bien el docente se constituye en un mediador en el encuentro del<br />

alumno con el conocimiento. En esta mediación el profesor orienta y guía la<br />

actividad mental constructiva de sus alumnos, a quienes proporciona ayuda<br />

pedagógica ajustada a su competencia. (Frida Díaz Barriga 2010, p. 2).<br />

El proyecto de desarrollo para esta materia propone lograr un aprendizaje<br />

significativo en los estudiantes por medio de herramientas de apoyo(<br />

puentes cognitivos) como los videos tutoriales de AutoCad que se espera<br />

liguen los contenidos didácticos, por medio de ejercicios, y prácticas de<br />

dibujo que irán aumentando el grado de dificultad e introduciendo al<br />

estudiante en el conocimiento de las capacidades básicas del programa que<br />

necesitará conocer para resolver cualquier problema del dibujo asistido por<br />

computadora en dos dimensiones. Esto lo refiere Frida Díaz Barriga en el<br />

siguiente párrafo,” Durante el aprendizaje significativo el alumno relaciona<br />

de manera no arbitraria y sustancial la nueva información con los<br />

conocimientos y experiencias previas y familiares que ya posee en su<br />

estructura de conocimientos o cognitiva” (Díaz Barriga Frida 2010. p.31).<br />

El aprendizaje se facilita cuando los contenidos se presentan al estudiante<br />

organizados de manera conveniente y siguen una secuencia lógicapsicológica<br />

apropiada.<br />

Se propone que el docente presente la sesión de clase con el objetivo claro y<br />

alcanzable, preparando el ambiente de aprendizaje tanto físico como mental.<br />

El desarrollo de la sesión implica un balance de los contenidos a impartir,<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 107


DIBUJO EN INGENIERÍA CIVIL<br />

las habilidades a desarrollar, el tiempo a emplear, y las estratégias a seguir<br />

para lograr los objetivos de la sesión, sin perder de vista que el protagonista<br />

principal es el estudiante.<br />

Se plantea que por medio de las siguientes actividades estratégicas se vaya<br />

adecuando para cada unidad de aprendizaje.<br />

1.- Presentación de la unidad.<br />

2.- Descripción del problema.<br />

3.- Definición de los objetivos.<br />

4.- Videos de Apoyo.<br />

5.- Apuntes referentes al tema.<br />

Por ejemplo:<br />

Unidad 1.<br />

Introducción al Dibujo.<br />

• Ambiente físico de trabajo, instrumentos, materiales, terminología<br />

básica empleada en el Dibujo Técnico, Normatividad.<br />

• Identificar los materiales e instrumentos empleados para el dibujo<br />

técnico.<br />

• Interpretar la terminología y la normatividad básica para el dibujo<br />

técnico.<br />

• Video de apoyo, referente al tema.<br />

• Apuntes referentes al tema.<br />

En el taller de dibujo en restirador, la competencia a desarrollar será que el<br />

estudiante utilice adecuadamente el manejo de los lápices para realizar<br />

croquis y bosquejos a mano alzada.<br />

Y la actividad será que elabore croquis y bosquejos utilizando las técnicas<br />

del dibujo a mano alzada.<br />

108 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


RAMÍREZ VALENZUELA CENTENO, R.<br />

En esta primera Unidad, se presentará en el laboratorio de cómputo el<br />

software de dibujo asistido por computadora Autocad.<br />

Las actividades estratégicas serán las mismas pero aplicadas al software de<br />

dibujo,<br />

1.- Presentación del software de dibujo (Autocad)<br />

2.- Descripción del software. (Ambiente Autocad)<br />

3.- Definición de los Objetivos (Dibujo de entidades)<br />

4.- Videos tutoriales (Qué es Autocad y la Interfaz)<br />

5.- Apuntes referentes al tema (Presentación del manual Autocad)<br />

Se dedicarán las primeras clases de prácticas exclusivamente a ayudar al<br />

alumno a relacionarse con el manejo elemental del software de dibujo<br />

(Autocad) empleando para esto entre cuatro y seis horas con la ayuda de los<br />

videos tutoriales y con apoyos puntuales del docente, asociando los<br />

comandos de dibujo y de edición esto le permite al estudiante ser más<br />

reflexivo, desarrollando las habilidades de asociación, creatividad, aparte<br />

del uso correcto del mouse o ratón.<br />

Unidad 2.<br />

Dibujo topográfico.<br />

La competencia en esta unidad es que el estudiante pueda explicar la<br />

utilización de la simbología adecuada con base a planos topográficos.<br />

Las actividades a realizar en el taller serán: Investigar que es un plano<br />

topográfico y su simbología, realizar un plano topográfico en restirador,<br />

utilizando los diferentes lápices para identificar los tipos de líneas.<br />

Las actividades a realizar en el centro de cómputo serán: presentar el tema<br />

de modificación de entidades, mostrar el video tutorial sobre el tema para<br />

que los estudiantes vayan identificando y asociando los comandos , se<br />

muestran ejemplos, se discute y reflexiona, se realiza un ejercicio en el aúla,<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 109


DIBUJO EN INGENIERÍA CIVIL<br />

el docente revisa y aclara dudas si es necesario, se enseña una vez más el<br />

video y se va deteniendo en donde haya surgido alguna duda se realiza otro<br />

ejercicio, se retroalimentan los comandos que se hayan aprendido en esa<br />

sesión.<br />

Unidad 3.<br />

Dibujo Arquitectónico y Estructural.<br />

La competencia a desarrollar en esta unidad es que el estudiante aplique los<br />

conocimientos adquiridos en las unidades anteriores 1 y 2 para la práctica de<br />

dibujos arquitectónicos y estructurales a realizar.<br />

Dentro de las actividades a desarrollar se propone que investiguen<br />

individualmente o colaborativamente la simbología para la realización de<br />

planos arquitectónicos y estructurales, que traigan a clase planos<br />

arquitectónicos y estructurales para exponer y analizar en el taller de dibujo.<br />

En el laboratorio de cómputo se presentará el tema, el problema a resolver,<br />

los objetivos y se proyectará el video de referencia a objetos y creación de<br />

capas, identificando y asociando con los otros comandos, se discutirá y<br />

reflexionará, se aclararán si hay dudas, se realizará un ejercicio libre para<br />

impulsar la capacidad creativa aplicando los comandos de dibujo, edición,<br />

creación de capas y referencia a objetos para dibujar un plano<br />

arquitectónico y uno estructural al final de la sesión se retroalimentará lo<br />

que se aprendió en la sesión.<br />

Unidad 4.<br />

Dibujo de planos e instalaciones.<br />

La competencia será que el estudiante aplique los conocimientos adquiridos<br />

para la elaboración de instalaciones eléctricas, hidráulicas, sanitarias y de<br />

gas utilizando la simbología correspondiente.<br />

110 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


RAMÍREZ VALENZUELA CENTENO, R.<br />

Las actividades propuestas serán, investigar colaborativamente la<br />

simbología correspondiente a cada instalación, traer planos de diferentes<br />

instalaciones para su análisis y discusión en el taller, realizar planos de<br />

instalaciones, eléctricas hidráulicas, sanitarias y de gas, con la simbología<br />

adecuada sobre copias de la planta arquitectónica realizada en la unidad<br />

anterior.<br />

Las actividades a realizar en el centro de cómputo serán: presentación de la<br />

unidad, los alcances y los objetivos, se proyectará el video sobre la creación<br />

de bloques y dimensionamiento, se reflexionará y discutirá, se aclararán<br />

dudas, se realizarán ejercicios, se revisarán y se dibujarán en el Autocad<br />

asociando los comandos de dibujo, edición, referencia a objetos, creación de<br />

capas, bloques, textos y dimensionamiento creando los planos de<br />

instalaciones.<br />

Unidad 5.<br />

Perspectivas.<br />

La competencia será aplicar los conocimientos adquiridos para realizar<br />

volúmenes simples con luces y sombras.<br />

Dentro de las actividades a desarrollar para alcanzar la competencia<br />

dibujaremos en el taller de dibujo por medios manuales y con instrumentos<br />

volúmenes simples con luces y sombras.<br />

En el laboratorio de cómputo aplicaremos en Autocad los conocimientos<br />

adquiridos en las unidades anteriores asociando algunos nuevos comandos<br />

de dos dimensiones, con la libertad de crear y dibujar volúmenes simples<br />

con luces y sombras.<br />

Se espera que los alumnos con la ayuda de los videos tutoriales puedan<br />

adquirir cierta autonomía o al menos puedan consultarlos a manera de<br />

instrumento de retroalimentación.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 111


DIBUJO EN INGENIERÍA CIVIL<br />

Se recomienda la evaluación por medio de un portafolios de evidencias que<br />

se dividirá en dos partes una con los ejercicios y trabajos realizados en el<br />

taller de dibujo y la otra con los ejercicios y trabajos realizados por medio<br />

del Autocad.<br />

CONCLUSIÓN<br />

A partir de la experiencia adquirida en estos últimos años como docente de<br />

Dibujo Técnico para la carrera de Ingeniería Civil en el Instituto<br />

Tecnológico de Mérida, y en base los conocimientos adquiridos en la<br />

Especialización en Docencia de la Facultad de Educación de la UADY, el<br />

saber procedimental se aplica correctamente para esta materia que se basa<br />

en la realización de varias acciones u operaciones, sean estas de manera<br />

manual es decir en el dibujo en restirador o en el dibujo asistido por<br />

computadora.<br />

Por lo tanto que se podría decir que el dibujo asistido por computadora en<br />

especial el programa de Autocad en un futuro muy próximo va a ser la<br />

herramienta que sustituya al dibujo técnico tradicional al menos que, si se<br />

requiere continuar con la enseñanza del dibujo técnico en restirador, se<br />

recomienda implementar un semestre para éste y otro para la enseñanza del<br />

Autocad ya que como se mencionó al principio es en primer semestre de la<br />

carrera de Ingeniería civil y en el único en donde se imparte la materia de<br />

dibujo para ingeniería civil.<br />

Se considera que para que el estudiante adquiera el aprendizaje esperado y<br />

lo aplique durante toda la carrera se necesita de más prácticas ya que<br />

haciendo es como mejor aprendemos. Se recomienda al estudiante<br />

mantenerse actualizado con las nuevas versiones del Autocad, consultar<br />

manuales y videos tutoriales sugeridos y sitios en internet en donde pueden<br />

interactuar con otros estudiantes.<br />

112 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


RAMÍREZ VALENZUELA CENTENO, R.<br />

A los docentes de las áreas de Dibujo Técnico o Dibujo para Ingenierías, se<br />

les recomienda mantenerse actualizados en los programas de Dibujo<br />

Asistido por Computadora e implementar otros materiales didácticos como<br />

la proyección de los videos tutoriales que puedan consultar en algún<br />

momento tanto el estudiante como el docente y la investigación de<br />

simbologías y tipos de planos, ya sea de manera individual o colaborativa<br />

así como la evaluación formativa por medio de un portafolio de evidencias<br />

para hacer una valoración del progreso del estudiante. La implementación<br />

de la presente propuesta se pondrá en práctica el semestre próximo como<br />

prueba piloto, esperando mejorar los resultados de enseñanza-aprendizaje en<br />

los estudiantes, se espera que el aprendizaje sea significativo. Y por último<br />

al Instituto Tecnológico de Mérida, le reconozco su esfuerzo por mantener<br />

actualizado el centro de cómputo con el equipo, las instalaciones y los<br />

software necesarios pero en cuestión de software de dibujo, se aconseja<br />

instalar en los equipos las versiones recientes de Autocad con licencia<br />

educativa, siendo este programa la herramienta de enseñanza en el Instituto,<br />

se debería hacer un esfuerzo en el presupuesto para actualizarse y se solicita<br />

capacitar a los docentes del área de dibujo de las diferentes carreras y crear<br />

entre los docentes una academia de dibujo.<br />

REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍAS<br />

Bonilla, Javier (2003) “Políticas nacionales de educación y nuevas<br />

tecnologías: El caso de Uruguay” en VVAA Educación y Nuevas<br />

Tecnologías. Experiencias en América Latina, IIPE Buenos Aires<br />

UNESCO.<br />

Díaz Barriga, A.F., Hernández Rojas, G. Estratégias Docentes para un<br />

aprendizaje significativo. Tercera Edición, Mc. Graw-<br />

Hill/Interamericana Editores, S.A. de C.V. México, 2010.<br />

González Nava, L.M. (2008). De la pantalla a la Realidad. Autocad 2008<br />

actualización 2009 .Editorial GIC.1ª.Edición.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 113


DIBUJO EN INGENIERÍA CIVIL<br />

Sunkel, Guillermo. (2006). “Las tecnologías de la información y la<br />

Comunicación (TIC) en la educación en América Latina.” Una<br />

exploración de indicadores. División de desarrollo Social. CEPAL.<br />

114 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


COMUNICACIÓN CORTA<br />

REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN NOV. 2013 VOL. 19, NÚM. <strong>54</strong>, PP. 115-123 ISSN 0185-6294<br />

DISEÑO DE UN REACTOR SECO PRODUCTOR DE HIDRÓGENO.<br />

Oscar Ceh Soberanis, Eduardo Denis Alcocer, Enrique Chan y Díaz,<br />

Jorge Alberto Chi Loeza y Marco Humberto Argáez Aguilar<br />

Departamento de Metal-Mecánica, Instituto Tecnológico de Mérida<br />

Km 4.5 Avenida Tecnológico CP 97118, Mérida Yucatán México<br />

Correo electrónico: oscarcehsoberanis@gmail.com<br />

Recibido: 29/Septiembre/2013 Aceptado: 30/septiembre/2013 Publicado: 12/noviembre/2013<br />

RESUMEN<br />

En el presente trabajo se muestra el diseño de un reactor seco para la<br />

producción de hidrógeno como combustible, la geometría con la que se<br />

pretende construir el reactor se diseñó en base a los cálculos eléctricos y las<br />

reacciones químicas esperadas, el reactor consta de 16 placas de acero<br />

inoxidable, dispuestas en placas de 13 cm x 15 cm, cada placa estará<br />

separada por sellos de neopreno, un grupo de placas con carga positiva<br />

estarán intercaladas con las placas positivas y cada una de ellas separadas<br />

por 3 placas neutras. Una pila de automóvil será la fuente de alimentación<br />

para la electrólisis.<br />

ABSTRACT<br />

In this paper, is shown the design of a dry reactor for production of hidrogen<br />

as fuel, the geometry was design is according the electrical conditions and<br />

the chemical reactions. The reactor has 16 plates of stainless Steel of 13 x<br />

13 cm, each plate is separated by a neoprene ring seals. The possitive group<br />

plates its intercalated with the negative group plates, and each plates<br />

separated by three neutral plates. A car battery is used to power source to<br />

induce the electrolysis of water.<br />

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA


DISEÑO DE UN REACTOR SECO PRODUCTOR DE HIDRÓGENO<br />

INTRODUCCIÓN<br />

El precio de los combustibles fósiles ha venido incrementándose en las<br />

última décadas, esto debido a los costos extracción del petróleo, por ello, el<br />

encontrar fuentes alternativas de combustible y que sean amigables con el<br />

medio ambiente es una necesidad imperante para la ciencia. El hidrógeno es<br />

un combustible considerado limpio ya que no produce gases de efecto<br />

invernadero, además posee la más alta densidad de energía específica, es<br />

considerado como la mejor alternativa al combustible fósil, por estas<br />

razones, el investigar métodos y procesos de obtención a bajo costo de<br />

hidrógeno combustible es un línea de investigación prioritaria del mundo.<br />

Actualmente existe trabajos de investigación en donde se proponen celdas<br />

de hidrógeno usando agua dulce [Eisenber D. K , Plambeck J.A. Yull<br />

Brown1 y Yull Brown 2], logrando una eficiencia muy baja en la energía<br />

obtenida a partir de la combustión de hidrógeno y la energía administrada<br />

para la producción del hidrógeno. Por otro lado, se han desarrollado<br />

investigaciones en donde se propone diluir sales en el agua con el propósito<br />

de incrementar la conducción eléctrica del agua [Wang M et. al]. En el<br />

presente trabajo se presenta el diseño de un reactor seco para la producción<br />

de hidrógeno combustible, en él se muestra la geometría del reactor, así<br />

como las reacciones químicas esperadas durante el proceso de electrólisis de<br />

H 2 O+NaCl.<br />

Teoría electro-química<br />

La electrólisis del agua es un proceso por el cual se disocia la molécula del<br />

agua en Hidrógeno y oxígeno molecular mediante la aplicación de un<br />

potencial eléctrico, en el proceso se aplica una corriente eléctrica continua<br />

mediante electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y<br />

sumergidos en la solución H 2 O+NaCl. El electrodo conectado al polo<br />

positivo se conoce como ánodo y el conectado al negativo como cátodo.<br />

116 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


CEH SOBERANIS, O; DENIS ALCOCER , E.; CHAN Y DÍAZ, E.; CHI LOEZA, J. Y ARGÁEZ AGUILAR, M.<br />

La celda básica para la electrólisis del agua consisten en un ánodo, un<br />

cátodo, una fuente de alimentación y el electrolito (H 2 O+NaCl), en la figura<br />

1 se muestran los componentes más importantes de la electrólisis.<br />

Para poder lograr la electrólisis es necesario superar barreras energéticas,<br />

mediante el aporte de energía eléctrica, las barreras de energía incluyen<br />

resistencias por las energías de activación de las reacciones electroquímicas<br />

que se producen en la superficie del electrodo (Re), resistencias debido a la<br />

presencia de las burbujas del gas sobre la superficie de los electrodos (Rb),<br />

que se forman como consecuencia de la reacción, por último la resistencia<br />

de la transferencia iónica en la solución electrolítica (Rc). En la figura 2 se<br />

muestran el circuito análogo a las resistencias presentes en la electrólisis del<br />

agua.<br />

Diseño<br />

a) Diseño mecánico<br />

El diseño se realizó usando el software Solid Works. La celda productora de<br />

hidrogeno consta de 2 placas positivas, 2 negativas y 12 placas neutras. Las<br />

placas neutras son usadas para separar las placas positivas y negativas, cada<br />

una de las placas son separadas con sellos de neopreno de 8 cm de diámetro<br />

y 5 mm de espesor, como se muestra en la figura 3a y 3b. En la figura 3 se<br />

muestra una imagen del diseño del reactor ensamblado en donde se muestra<br />

las partes de principales del reactor.<br />

El diseño se construyó en base a la densidad de corriente por milímetro de<br />

placa con el fin de poder aplicar la energía necesaria para disociar la<br />

molécula del agua en H-H-O.<br />

Las celdas por electrólisis permiten obtener hidrógeno de una pureza<br />

nominal del 99.8%. Las celdas convencionales operan a voltajes de 1.8-2.2<br />

V, con densidades de corriente por debajo de 0.4 A/cm 2 ; los<br />

electrolizadores avanzados trabajan a voltajes relativamente bajos, sobre 1.6<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 117


DISEÑO DE UN REACTOR SECO PRODUCTOR DE HIDRÓGENO<br />

V, y densidades de corriente más elevadas, de hasta 2 A/cm 2 [Dutta S. ;<br />

Wendt H, et.al]. El agua es una sustancia de naturaleza estable, siendo la<br />

ruptura molecular para la producción de hidrogeno y oxigeno altamente<br />

costosa.<br />

El voltaje necesario para la electrólisis en una celda se le conoce como el<br />

potencial termoneutral [R.L. LeRoy et.al, ,28] que en condiciones estándar<br />

puede expresarse como = ∆<br />

= −1.482 siendo n el número de moles<br />

<br />

de electrones transferido en la reacción, F es la constante de Faraday 96485<br />

x10 24 C/mol, ∆ es la entalpia de disociación del agua (285.8 KJ/mol) .<br />

Cuando se trabaja a potencial de celda igual al termoneutral, el proceso de<br />

electrólisis genera suficiente calor como para compensar el termino<br />

entrópico. Si el voltaje aplicado en la celda es menor que el termoneutral<br />

(calor absoluto), entonces la reacción de electrolisis es endotérmica y se<br />

produce adecuadamente. por otro lado, si el voltaje de celda es mayor que el<br />

termoneutral la reacción que se produce es exotérmica, y existe una pérdida<br />

de calor. Por tanto, el potencial termoneutral es un límite termodinámico<br />

superior para la electrólisis, que debe de superarse.<br />

b) Electrólisis del agua.<br />

Dentro del reactor seco para la producción de hidrógeno es posible<br />

encontrar el proceso para que se produzca el hidrógeno en forma de gas, en<br />

la figura 4 se muestra los diversos compuestos de la solución, en él se<br />

muestra la composición de la mezcla de 2H 2 O (l) +2NaCl (ac) en donde el agua<br />

se encuentra en su fase líquida y el cloruro de solio en fase acuosa, al<br />

mezclarse de forman aniones de Cloro, oxidrilos y cationes de sodio e<br />

hidrógeno, durante el inicio de la aplicación del potencial eléctrico.<br />

Al continuar aplicando el potencial eléctrico a las placas se pueden<br />

producen producir burbujas que de oxígeno y de hidrógeno que son atraídos<br />

al ánodo y al cátodo respectivamente, dichas burbujas son llevadas a un<br />

conducto donde son extraídas para su consumo, como se muestra en la<br />

118 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


CEH SOBERANIS, O; DENIS ALCOCER , E.; CHAN Y DÍAZ, E.; CHI LOEZA, J. Y ARGÁEZ AGUILAR, M.<br />

figura 5, en ella se muestra un esquema de las burbujas, y las reacciones<br />

producidas por los electrones en el compuesto de H 2 O y NaCl.<br />

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS<br />

Dutta S. Technology assesment of advanced electrolytic hydrogen<br />

production, International Journal of hydrogen energy 15 379 (1990)<br />

Eisenber D. Kauzman, The structure and properties of water, Oxford<br />

University Press (1969)<br />

H. Wendt, G. Imarisio, Nine years of research and development of advanced<br />

water electrolysis. A Review of the research programme of the<br />

commission of the european communities 18 1 (1988)<br />

Leroy R.L., Bowen C.T, LeRoy D.J., The thermodynamics of aqueous wáter<br />

electrolysis, Journal of the electrochemical society 127 19<strong>54</strong> (1980)<br />

Plambeck J.A., Electroanalytical chemestry, principles and application 2ed<br />

New Yor Wiley (1982)<br />

Wang M., Wang Z, Gong X. Y Guo Z. The intensification technologies to<br />

water for hydrogen production- A Review. Renewable and sustainable<br />

Energy review 29 573 (2014)<br />

Yull Brown , US Patent 4,081,656 (1978)<br />

Yull Brown, US Patent 4,014,77, (1977).<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 119


DISEÑO DE UN REACTOR SECO PRODUCTOR DE HIDRÓGENO<br />

Figura 1. Esquema de los componentes básicos de una celda para electrólisis<br />

del agua<br />

Figura 2 Circuito eléctrico de las resistencias presentes en la electrólisis del<br />

agua<br />

120 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


CEH SOBERANIS, O; DENIS ALCOCER , E.; CHAN Y DÍAZ, E.; CHI LOEZA, J. Y ARGÁEZ AGUILAR, M.<br />

a)<br />

b)<br />

Figura 3.- a) Esquema en explosión de la celda en donde se muestra los<br />

principales componentes del reactor seco, b) esquema de la celda final.<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 121


DISEÑO DE UN REACTOR SECO PRODUCTOR DE HIDRÓGENO<br />

Figura 4.- Esquema de la celda básica.<br />

122 REVISTA DEL CENTRO GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong>


CEH SOBERANIS, O; DENIS ALCOCER , E.; CHAN Y DÍAZ, E.; CHI LOEZA, J. Y ARGÁEZ AGUILAR, M.<br />

Figura 5.- Esquema de las reacciones ocurridas en la celda básica<br />

REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 19 NÚM. <strong>54</strong> 123


SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUPERIOR<br />

DIRECCIÓN GENERAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR<br />

TECNOLÓGICA<br />

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA<br />

DIVISIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN<br />

Avenida Tecnológico S/N Mérida, Yucatán C.P. 97118<br />

Tels: (999) 964 5000; Fax: (999) 944 8181<br />

e-mail:itm@itmerida.mx http://www.itmerida.mx

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!