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Año 14

No. 2

Diciembre 2009

ISSN 0122-820X

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REVISTA DE LA UNIVERSIDADFRANCISCO DE PAULA SANTANDER

San José de Cúcuta, Diciembre de 2009 No. 2ISSN 0122-820X

Publicación científica que presenta la producción de trabajos de investigación de la Universidad Francisco

de Paula Santander y la comunidad científica en general.

Está abierta a ensayos, artículos de divulgación

científica, de revisión, de reflexión y a informes de investigación de todas las ramas del saber, cuya calidad

se determinará por el grado de innovación y por el cambio del estado del conocimiento que presenten los

artículos publicados.

Periodicidad

Semestral

Presentación

Todos los artículos recibidos se someten antes de su publicación a la revisión crítica de pares evaluadores

externos.

Los autores de los trabajos asumen toda responsabilidad que pudiera derivarse de los mismos.

Los artículos publicados en esta revista se pueden reproducir total o parcialmente, citando la fuente

y el autor.

Diseño, diagramación e impresión

Offset La Opinión S.A. 5710632Cúcuta, Colombia

Admitida en el Indice Bibliografico Nacional PUBLINDEX, Colciencias, categoría C.

Directivos Universidad Francisco de Paula Santander Hector Miguel Parra López Rector Jesús Ernesto Urbina Cárdenas Vicerrector Académico Sergio Ivan Quintero Ayala Vicerrector Administrativo Carlos Humberto Acevedo Peñaloza Vicerrector de Bienestar Universitario Jorge Sánchez Molina Vicerrector Asistente de Investigación y Extensión Olga Marina Vega AngaritaVicerrector Asistente de Estudio Coordinación y dirección general Jorge Sánchez Molina, Esp. Comité editorial Pablo Pastor Mogollón Sánchez, Ph.D.Universidad Francisco de Paula Santander José Ignacio Huertas, Ph.D.Centro de Investigación en Ingeniería Automotríz-CIMA. Tecnológico de Monterrey Florentino Malaver Rodríguez, Ph.D.Pontificia Universidad Javeriana José Humberto Escalante, Ph.D.Universidad Industrial de Santander Jesús Ernesto Urbina Cárdenas, M.Sc.Universidad Francisco de Paula Santander Jorge Fernando Márquez Peñaranda, M.Sc.Universidad Francisco de Paula Santander Comité científico Carmen Leonor Barajas, Ph.D.Universidad Francisco de Paula Santander Héctor Jaime Dulce Moreno, Ph.D.Universidad Francisco de Paula Santander Wencel De la Cruz Hernández, Ph.D.Universidad Nacional Autónoma de México Marco Antonio Márquez Godoy, Ph.D.Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín. Editor Gabriel Peña Rodríguez, Ph.D. Asistente editor Ing. Yebrail Alexis Romero Arcos

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Reconocimiento a pares evaluadores año 14 No. 2 / 2009

Ph. D Vivian Libeth Uzuriaga López

MS.c Sandra Patricia Mateus Santiago

Esp. Jorge Hernández Mercado

Ph. D José Barba Ortega

Ph. D Ariel Becerra.

Ph.D. Luis Armando Castilla Lozano

Ph.D. José Orlando Blanco Sandoval

Adm. Raúl Darío Rivera.

Ing. Victor Mendoza

Ph.D Henry Alberto Diosa

Ph.D José David Sanabria Gómez

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Contenido

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Editorial

Comprensión de enunciados de problemas matemáticos

Statement comprenhension from math problems

Energía y entropía de un sistema de partículas libres que se mueven con velocidades relativistas

Energy and entropy of a free system of particles that moves with relativistic speeds

Efecto del uso del suelo sobre rizobacterias fosfatosolubizadoras y diazotroficas en el distrito de riego del río Zulia, Norte de Santander (Colombia).

Effect of the use of soils on phosphate solubilizer and diazotrophic rhizobacteria in the district of irrigation of Zulia river, North of Santander

Planisoft: herramienta web para realizar estimaciones en los proyectos de software

Planisoft: web tool for making estimates in software projects

Comportamiento de las arcillas del Área Metropolitana de Cúcuta sometidas a proceso de moldeo por extrusión.

Behavior of Clays in the Metropolitan Area of Cucuta Subjected to Extrusion Molding Process.

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Edi

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Editorial

1 Coordinador Comité Curricular

Gabriel Peña Rodríguez1

Maestría en Ciencia y Tecnología de Materiales en la Universidad Francisco de Paula Santander.

Durante dos años, el comité curricular Ad-hoc de la maestría en Ciencia y Tecnología de Materiales, trabajó arduamente en la

presentación de dicho programa académico ante las instancias respectivas de la universidad. Labor que se cristalizó con el acuerdo 016 de 2007 del Consejo Superior Universitario, el cual crea la maestría en ciencia y tecnología de materiales en la modalidad presencial, adscrita a la facultad de Ciencias Básicas, con el apoyo del Centro de Investigación en Materiales Cerámicos (CIMAC-UFPS) y la vicerrectoría asistente de investigación y extensión. El paso a seguir es la obtención del registro calificado, que es el instrumento del Sistema de Aseguramiento de la Calidad de la Educación Superior (SACES-MEN), mediante el cual el Estado verifica el cumplimiento de las condiciones de calidad por parte de la institución de educación superior, para poder ofertar el programa académico. Después de haber radicado el documento ante la sala SACES-MEN, donde se plasman los quince estándares mínimos exigidos para la obtención de dicho registro, se recibe la respuesta, en la cual se notifica la visita de los pares evaluadores durante los días 18, 19 y 20 de febrero de 2010, enhorabuena.

La maestría en investigación denominada “Maestría en Ciencia y Tecnología de Materiales”, está concebida como un programa presencial de tiempo completo, con una duración mínima de cuatro (4) o máxima de siete (7) semestre, tiene como objetivo general: formar recurso humano con pertinencia social, excelente calidad académica y científica, que le permita incorporarse a labores de investigación, docencia y desarrollo en instituciones de educación superior, o en los sectores productivos y de servicio tanto a nivel regional, nacional e internacional, así como aportar las bases suficientes y necesarias para continuar con estudios de doctorado.

Para poder dar cumplimiento a los objetivos y al plan de estudios diseñado, se contará con la colaboración de los siguientes grupos de investigación:

Física de Nuevos Materiales (Categoría A– Colciencias. Universidad Nacional- Bogotá).Integridad y evaluación de materiales (Categoría C-Colciencias. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia-Tunja).Superficies electroquímica y corrosión (Categoría A-Colciencias, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia-Tunja).Física de la materia condensada (Categoría A-Colciencias, Universidad Nacional Bogotá).Mineralogía aplicada (Categoría B-Colciencias, Universidad Nacional – Medellín).Materiales y procesos (Universidad Nacional Experimental del Táchira, Venezuela)

A nivel internacional la Universidad Francisco de Paula Santander tiene convenios de colaboración con las siguientes Universidades de España: Universidad de Castilla la mancha, Universidad de Málaga, Universidad Jaume I, la asociación para la investigación y el desarrollo industrial de los recursos naturales de Toledo y AITEMIN. Dichos convenios incluyen el intercambio de material documental (libros, publicaciones, normas), de docentes-investigadores, de alumnos, de servicios técnicos y laboratorios, así como en la formación y capacitación de los docentes y alumnos de la Universidad Francisco de Paula Santander.

Esperamos después de la visita de los pares evaluadores, obtener el registro calificado y así poder ofertar este programa de maestría lo más pronto posible.

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Recibido:28 de julio de 2009

Aceptado:15 de noviembre de 2009

Mayra Alejandra Arévalo Duarte1

1. Docente departamento de Pedagogía, Andragogía,

Comunicación y Multimedia - UFPS

[email protected]

ResumenEl presente trabajo se inscribe dentro del estudio de la cognición humana desde el enfoque del procesamiento de la información y la comprensión para abordar el proceso de solución de problemas matemáticos escolares en estudiantes de séptimo grado del Colegio Nuestra Señora de la Presentación – Centro. En esta población se pretende analizar el proceso de solución de problemas matemáticos a partir de diferentes formas de enunciación del mismo para determinar en cual se obtiene mejor comprensión para su solución.

Para el desarrollo de este objetivo se abordaron las teorías de Mayer (1983) y Polya (1965), sobre la solución de problemas en matemáticas. También se presentan los argumentos que permiten analizar la comprensión a partir de representaciones, Wiltrock (1990), y las representaciones desde las matemáticas, Alonso, I. (2001), entre otros.

La metodología empleada se enmarca en la denominada investigación cualitativa, en particular, la descriptiva y exploratoria, que conlleva una función heurística y predictiva. Se realiza la comparación y el análisis correspondiente de las pruebas aplicadas, lo que permite validar posteriormente los resultados a la luz de las teorías propuestas. Del mismo modo se muestran los resultados obtenidos y se concluye que no hay un sólo tipo de problema con una estructura de representación especifica con la cual los estudiantes comprendan mejor, sino que en cada una de éstas representaciones se pueden encontrar fortalezas y debilidades que se enmarcan dentro de diferentes aspectos que pueden ser tratados por los maestros para mejorar el proceso de comprensión en la solución de problemas en matemáticas.

Palabras Clave: Procesamiento de la información, solución de problemas, teoría de la representación, teoría de la comprensión.

AbstractThe present work is registered within the human cognition study from the approach of the information processing and the comprehensiveness to tackle the process to solve school mathematics problems in students of seventh grade

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of Nuestra Señora de la Presentación School. In this population,the process of solution of mathematic problems is analized from differents ways to enunciate the process itself , in which, better understanding for the solution will be determinated.

To get this goal, the Mayers´ (1983) and Polya´s theories (1965), about the solution the problems in mathematic are tackled. Also, they submit arguments that allow to analyse the understanding from representations, Wiltrock (1990), and the representation from the mathematics, Alonso (2001), among others.

The methodology that is used forms part of the qualitative investigation, in particular, descriptive and exploratory research, which taken into a heuristics and predictive function. The test taken are compared and analyzed, which allows to confirm the results according to the proposed theories afterward. In the same way, the results show that there is not only one kind of problema with a structure with specific representation with which the students understand better, but in each representation is posible to find strengths and weaknesses that form part of different aspects that can be used by teachers to improve the understanding skills in the solution of mathematic problems.

Keywords: Information Processing, Problem Solving, Representation of Theory, Understanding of Theory.

Introducción

La solución de problemas es un proceso característico de la actividad humana y uno de los procesos cognitivos más

complejos, no en vano todas las acciones del hombre se encuentran encaminadas a la superación de dificultades. Así mismo, este proceso no solamente ha sido objeto de investigaciones psicológicas, sino que también ha sido considerado como una actividad esencial y fundamental en los programas educativos especialmente en el desarrollo y aprendizaje de la matemática.

El análisis acerca de cómo un estudiante aborda la solución de problemas matemáticos ha generado un cúmulo de información valiosa, no sólo para entender el proceso mostrado en las diferentes fases de su solución,

sino también como base para identificar los procesos y factores que llevan a explicar su comprensión y representación a partir del enfoque cognitivo del procesamiento de la información.

De este modo, el presente trabajo se centra, por una parte, en explicar el proceso de comprensión que siguen los estudiantes frente al enunciado de un problema matemático representado en forma literal, esquemática y aritmética, y por otra, en describir los procesos cognitivos requeridos para realizar un paso crucial como es la solución del problema, pretendiendo determinar las posibles relaciones entre los factores mencionados: el proceso de comprensión y el proceso de solución del problema.

Por lo tanto, se pretende como objetivo general, comparar diferentes formas de


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enunciación de un problema matemático para determinar de cual obtienen los estudiantes mejor comprensión, y como objetivos específicos:

Identificar en los estudiantes dificultades asociadas a la comprensión de enunciados de problemas matemáticos de acuerdo a la clasificación propuesta.

Describir el proceso de comprensión de los estudiantes de acuerdo a la representación (texto, esquemática, aritmética) de los enunciados de los problemas matemáticos.

Discriminar desde los problemas abordados por los estudiantes donde se presenta mejor comprensión.

A partir de lo expuesto, el marco teórico presenta las herramientas que permiten sustentar y desarrollar la pregunta por la comprensión en los enunciados de problemas matemáticos para así dar respuesta al objetivo general. Desde esta perspectiva, se abordan conceptos básicos y generales sobre el proceso de solución de problemas y su comprensión, desde la teoría del procesamiento de la información. Se define la estructura y los conceptos importantes de un problema, la clasificación de estos de acuerdo a su estructura y sus contenidos temáticos, para luego abordar específicamente el tema de la solución de problemas en matemáticas. Se toman como elementos de apoyo, las teorías de Polya (1965) y Mayer (1983), reconociendo también los aportes que hacen sobre estos temas, Schoenfeld, (1985), Pozo (1995), entre otros. Luego, se articulan estas teorías con las teorías y conceptos expuestos en el tema de comprensión y solución de problemas específicamente en matemáticas, con el propósito de que sean un referente teórico para interpretar los procesos cognitivos que acontecen en el proceso de comprensión de un problema matemático e identificar los conocimientos implícitos, las estrategias y las actitudes de los estudiantes frente a este proceso.

En este recorrido bibliográfico también se presentan los argumentos que permiten analizar la comprensión a partir de representaciones, Wiltrock (1990), y la comprensión como representación desde la matemática, Alonso, I. (2001), con el fin de analizar y describir los procesos cognitivos que se llevan a cabo en los estudiantes cuando se enfrentan a situaciones problema en matemáticas. Asimismo, se explicitan los procesos cognitivos que acontecen cuando no se comprende algo: un texto, un discurso o, incluso, un acontecimiento, y las dificultades que se presentan en este complejo proceso, con el objetivo de analizar e interpretar los resultados de la presente investigación.

Materiales y métodosEn los capítulos concernientes al marco

teórico se expusieron las teorías acerca de la representación (Alonso, I 2001), el enfoque cognitivo de la comprensión (Wiltrock 1990; Carretero 1995) y los ejes temáticos de los problemas matemáticos de acuerdo a los Lineamientos Curriculares y al programa académico de la Institución Colegio Nuestra Señora de la Presentación Centro – Bogotá. A partir de estos fundamentos teóricos y de los resultados arrojados en las pruebas pilotos se construyeron los instrumentos, con el interés de lograr los objetivos propuestos en la investigación. La tabla 1, describe las pruebas realizadas y los temas abordados en estas.

Tabla 1. Estructura de las pruebas aplicadas

Las pruebas realizadas consistieron en presentar un problema matemático enunciado


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de tres formas diferentes: en forma de “texto”, donde se describe el enunciado matemático con información relevante e irrelevante para su solución. En forma “esquemática”, donde se escribe el enunciado con una instrucción corta y la información relevante se presenta por medio de tablas, gráficos, dibujos, etc., y en forma “aritmética”, donde se presenta el enunciado describiendo variables y datos numéricos. Estas enunciaciones se presentaron para cada estructura: problemas bien definidos y problemas mal definidos. Los temas tratados en cada uno de estos problemas fueron temas numéricos, geométricos y algebraicos.

Resultados y discusiónEn el proceso de transformación de la

información, se observó que a los estudiantes se les dificultó plasmar de forma concreta y acertada la información que se les mostraba en un enunciado presentado en forma de texto, esquemática y en forma aritmética, ya sea de estructura bien definida o mal definida. Aunque algunos estudiantes escriben enunciados cortos, en la mayoría de estos no se observa claridad en los componentes básicos que debe tener un problema como son: “el estado inicial, el estado final o meta, los operadores, los estados intermedios del problema y las restricciones de los operadores”(Mayer, 1983, p. 202.). También se observa dificultad en la representación de los problemas por medio de gráficos o dibujos, en este proceso los estudiantes hacen representaciones equivocadas del enunciado sin tener presente los elementos situacionales como hechos, conceptos y relaciones contenidos en los problemas, independiente de la forma como este se presente (texto, esquemática ó aritmética), ya sea con estructura bien definida o mal definida.

En el proceso de integración del problema se observó dificultad para localizar la información relevante del problema y plasmarla en las representaciones realizadas. Los estudiantes escriben en sus representaciones datos incompletos, en algunos casos los ubican

incorrectamente y en muchas representaciones se observó que no tienen en cuenta la pregunta del problema. Estas dificultades se pueden percibir en los diferentes tipos de problemas ya sean numérico, geométrico, algebraico, en las diferentes representaciones de los enunciados: texto, esquemática, aritmética y en la estructura del problema: bien definidos y mal definidos. Algunos estudiantes utilizan diversos esquemas para representar la información, pero se les dificulta realizar una serie de juicios sobre la información proporcionada para decidir luego qué tan importante es ésta para ser integrada de forma coherente con el enunciado del problema.

En los diferentes tipos de problemas presentados con estructura bien definida o mal definida, se observa que la mayoría de estudiantes tiene dificultad para pasar de un lenguaje de texto a una expresión u operación matemática. En este proceso asumen las palabras del enunciado como sinónimos de operaciones, es decir, si el problema dice “más”, sumaremos los números que hay en el problema, si el problema dice “menos” entonces restaremos el segundo número al primero, según Mayer (2002) y Lester, Garofalo y Kroll, (1989), esta dificultad se da porque algunos estudiantes categorizan los problemas basándose en palabras claves, lo cual no los lleva a observar sus acciones o evaluar los razonamientos de sus repuestas porque no ven la necesidad de hacerlo (Mayer, 2002, p.1964. Lester, Garofalo y Kroll, 1989, citado por Mayer, 2002, p. 172).

Los estudiantes no reconocen que un mismo problema puede ser resuelto de múltiples formas, y que algunas preguntas de los problemas están planteadas para ser solucionadas por distintos métodos. En estos casos el proceso de solución del problema es incompleto, no realizan todas las operaciones, llegan hasta un punto y lo abandonan. Por otra parte, cuando el problema contiene una pregunta abierta, o la solución se expresa a partir de diferentes alternativas y estrategias, los estudiantes sólo escriben una solución, que es la que consideran correcta. Según


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Mayer (2002), es importante para los alumnos reconocer que puede haber más de una manera correcta de resolver un problema y que encontrar un método de solución puede ser una actividad creativa (Mayer, 2002, p. 175). Además se observa que algunos estudiantes tienen claridad en las operaciones que deben realizar para resolver ciertos problemas, pero los procedimientos no son adecuados porque seleccionan datos equivocados, o toman sólo una parte de la información, sobre todo cuando en el enunciado del problema se presentan datos agrupados o en forma de intervalos. Al respecto, Mayer (2002) explica esta falencia afirmando que “cuando los estudiantes se enfrentan a un nuevo problema algunos no saben qué hacer, incluso, aunque sepan cómo llevar a cabo la operación aritmética requerida, esta situación es reflejo de una carencia de conocimiento estratégico y, en particular, de un fallo en la planificación”. (Mayer, 2002, p. 173)

Conclusiones De acuerdo con el objetivo general de la

investigación y con los resultados y el análisis de las pruebas realizadas, se puede concluir que los estudiantes de séptimo grado del Colegio Nuestra Señora de la Presentación Centro – Bogotá, precisan ciertas dificultades en el proceso de comprensión y solución de diferentes problemas matemáticos teniendo en cuenta que también se observan algunas fortalezas en estos procesos. Por tal motivo, se afirma que no hay específicamente un sólo tipo de problema con una sola estructura con la cual los estudiantes comprendan mejor, la comprensión del problema depende de ciertas características especificas que deben estar contenidas en el enunciado del problema. Por ejemplo, a los estudiantes se les facilita realizar interpretaciones sobre los tipos de problemas y estructuras en las cuales hay que realizar operaciones aritméticas básicas. En este tipo de problemas pueden llegar a tener mejor desempeño y éxito en el proceso de comprensión y solución.

Los diferentes tipos de problemas en los que se observa en los estudiantes mayor facilidad para realizar interpretaciones de la información y operaciones aritméticas son los enunciados matemáticos presentados en forma de texto y en forma esquemática, cuando son de tipo numérico, es decir problemas con contenido aritmético básico y con una estructura bien definida. Estos problemas deben tener ciertas características como: deben ser enunciados cortos pero con información suficiente y explicita, con preguntas claras y que su solución involucre operaciones aritméticas sencillas.

Otro tipo de problemas en los cuales se aprecia mayor facilidad para realizar interpretaciones son los problemas geométricos, presentados en forma esquemática, con estructura bien definida. En este tipo de problemas los estudiantes deben manejar con claridad los conceptos y las fórmulas que se vayan a presentar en los enunciados.

Respecto a los problemas (texto, esquemático, aritmético) con estructura mal definida, se encuentra necesario que los estudiantes los afronten frecuentemente, ya que son los problemas en los cuales se presentó alta dificultad en el proceso de comprensión y solución, sobre todo en los enunciados de tipo algebraico.

También es necesario que los estudiantes se enfrenten con más frecuencia a problemas presentados en un lenguaje matemático usual, en diferentes contextos, numéricos, geométricos o algebraicos. Pues el sólo hecho de leer simbología matemática, genera en los estudiantes resistencia y poca perseverancia para realizar los procesos de comprensión y solución de estos problemas. Es aconsejable plantearles a los estudiantes diferentes formas de enunciar un mismo problema matemático, con el objetivo de familiarizarlos con estas representaciones y llevarlos a que logren una mejor comprensión en el proceso de solución de las diferentes situaciones matemáticas abordadas en su vida escolar, teniendo en cuenta que el procedimiento para resolver


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problemas debe hacerse de manera gradual y planificada. Los docentes también deben evitar en los estudiantes la impulsividad en la emergencia de respuestas automatizadas y por el contrario deben alentarlos a justificar y mostrar el proceso matemático seguido.

AgradecimientosA la Hermana Isabel Rivera Cortés, Rectora del Colegio Nuestra Señora de la Presentación (año 2008), por permitir y facilitar los espacios y el recurso humano para el desarrollo de esta investigación.

BibliografíaAlonso, I. (2001). El problema matemático y su proceso de resolución: una perspectiva desde la teoría del procesamiento de la información, [Versión electrónica]. Recuperado el 16 de Mayo de 2008, de http:// www.iberomat.uji.es/carpeta/pos.htm

Carretero, M., Almaraz, J. y Fernández, P. (1995). Razonamiento y comprensión. Madrid, España: Trotta S.A.

Mayer, R. (1983). Pensamiento, resolución de problemas y cognición. Buenos Aires, Argentina: Paidós.

Mayer, R. (2002). Psicología de la educación: el aprendizaje en las áreas de conocimiento. Madrid, España: Prentice Hall.

Polya, G. (1965). Cómo plantear y resolver problemas. México: Trillas.

Pozo, J.I. (1995). La solución de problemas. Madrid, España: Santillana.

Schoenfeld, A. (1985). Ideas y tendencias en la solución de problemas. La enseñanza de la Matemática a debate. Madrid, España: Ministerio de Educación y Ciencias.

Wiltrock, R. (1990). Comprensión y representación. New York, USA: MacMillan Publishing Company.


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Recibido:19 de agosto de 2008


1. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia-

FCB-Escuela de Física-GSEC. Avenida Central del Norte-Tunja-Colombia-armando.

[email protected]

ResumenLa función de partición canónica es establecida para un gas ideal visto desde un sistema de referencia que se mueve uniformemente con velocidad relativista. Mediante dicha función se determina la energía y la entropía del sistema, observándose el cumplimiento de la invariancia de la entropía al cambio del sistema de referencia.

Palabras clave: función de partición, entropía, masa en reposo, masa relativista, velocidad relativista.

AbstractThe canonical partition function is established for a ideal gas from a reference system that moves uniformly with relativistic speed. By means of this function is determined the energy and the entropy of the system, being observed the fulfillment of invariance of the entropy with the change of the reference system.

Keywords: Function of Partition, Entropy, Mass in Rest, Relativist Mass, Relativistic Speed.

Armando sarmiento Santos1

Introducción

El concepto del número de microestados W, para N partículas distinguibles de las cuales ni están en el estado i es:

(1)

y es una invariante relativista utilizada para el desarrollo estadístico de la entropía S, dada por:

(2)

la cual, por esta misma razón, es también una invariante relativista.

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Para un sistema de N partículas con masas m1, m2,......,mN y valores respectivos de sus energías E1=mo1c2, E2=mo2c2,......, EN=moNc2. La función de partición canónica Z del sistema corresponde a:

(3)

donde =1/kT (k=constante de Boltzmann y T temperatura del sistema) es una definición estadística relativa a la temperatura del sistema.

La energía media del sistema, a partir de la función de partición de la ecuación (3), está dada por [1]:

(4)

La entropía del mismo sistema, utilizando también la función de partición, se expresa entonces, de la forma:

(5)

Una partícula con velocidad pequeña, comparada con la velocidad de la luz (v´<<c), en un sistema S´(x´O´y´) en reposo tendrá una masa en reposo mo. La misma partícula observada desde otro sistema de referencia S(xOy), el cual se mueve uniformemente con velocidad relativista v en la dirección positiva de los ejes comunes Ox (O´x´), tendrá una masa relativista mr [2-6] que aumenta con su velocidad y tiende a infinito a medida que v se aproxima a la velocidad de la luz c, y está definida como:

(6)

De la relación relativista entre masa y energía E=mrc2, se deduce que toda partícula en reposo tiene una energía igual su masa en reposo multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado [7].

Considerándose un sistema de partículas relativistas, desde el punto de vista estadístico [8], es posible establecer su función de partición y a partir de ella determinar la

energía y la entropía del sistema [8-9]. En el presente trabajo se transforma la función de partición, conocida para un gas monoatómico ideal, en la forma como es observada desde un sistema que se mueve uniformemente a velocidad relativista y a partir de ella se deduce la energía y la entropía del mismo.

Gas ideal desde el punto de vista relativista

Un gas monoatómico ideal conformado por N partículas de masa m en equilibrio termodinámico a temperatura T, en el sistema de referencia S´ (en reposo) tiene su función de partición dada por:

(7)

donde V es el volumen ocupado por el gas y ho

3 es el tamaño de una celdilla fundamental del espacio fase de las coordenas espaciales (e base de los logaritmos neperianos). La energía media y la entropía del sistema (ver ecuaciones (4) y (5)) son, respectivamente,

(8)

(9)

Visto desde el sistema de referencia S (que se mueve con velocidad v), el volumen ocupado por el gas y la celdilla de volumen del espacio fase, se contraerán en la dirección O´x´, adquiriendo la forma:

(10)

(11)

reemplazando las relaciones (6), (10), (11) en la ecuación (7), la función de partición

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del gas ideal vista desde el sistema S toma la forma

(12)

donde *=1/kT* y T* la temperatura del gas, vista desde el marco de referencia S. Esta temperatura adopta la relación propuesta por Planck [10]:

(13)

La energía media y la entropía vistas desde el nuevo sistema (utilizando las definiciones (4) y (5)) son, respectivamente,

(14)

(15)

La invariancia en la entropía vista desde el sistema S, en movimiento, permite validar las transformaciones utilizadas para adecuar la función de partición del gas ideal al enfoque relativista. En particular la adopción de la relación propuesta por Planck [10] para la temperatura (ecuación (13)) en lugar de las obtenidas por Ott [11] y Arzélies [12] las cuales conducen a resultados contradictorios.

ConclusiónUtilizando las transformaciones relativistas

adecuadas fue posible obtener la función de partición para el gas ideal, la cual conserva la ley de la invariancia de la entropía al cambio de sistema de referencia.

AgradecimientosAl profesor Ariel Rey Becerra quien, a través

de sus importantes discusiones, contribuyó al mejoramiento del presente trabajo.

Bibliografía[1] Matvéev, A. N., Física Molecular,

Editorial Mir, Moscú, 1987.

[2] Lorentz, H. A., Electromagnetic Phenomena in a System Moving With Any Velocity Less Than That of Light, Proceedings of the Academy of Science, Amsterdam, 1904.

[3] Eddington, A. S., Space Time and Gravitation, Cambridge Clasics, 1987.

[4] Okun, Lev, Physics Today, V. 42, n. 6, p. 31, 1989.

[5] Rindler, Wolfgang, Physics Today, V. 43, n. 5, p. 13, 1990.

[6] Adler, Carl, American Journal of Physics, V. 55, p. 739, 1987.

[7] Taylor, E. F. and J. A. Wheeler, Space- Time Physics, 2nd edition, Freeman Press (1992).

[8] Sinyukov, Yu. M., Physics Letters B, V. 127, n. 6 , p. 443, 1983.

[9] Taff, L. G., Physics Letters A, V. 27, n. 9, p. 605, 1968,

[10] Planck, M., Ann.Phys., 26,1 1908.

[11] Ott, H., Lorentz-Transformation der Währme und der Temperatur, Zeitschrift für Physik, 175, 70- 104, 1963.

[12] Arzélies, H., Thermodynamique Rélativiste et Quantique, Gauthier- Villars, Paris, 1968

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1 Plan de estudios de Ingeniería Biotecnológica - Semillero de Investigación SIBAA, UFPS.

[email protected] Plan de estudios de Microbiología,

Universidad de Pamplona3 Ing. Agrónomo – Profesional

especializado del Instituto Colombiano Agropecuario, ICA

4 Ing. de Prod. Biotecnológica, M Sc. Docente Depto. Biología,

UFPS. Coordinadora del Semillero de Investigación SIBAA - Grupo de

Investigaciones Ambiente y Vida. Trabajo presentado en la V semana de

ciencia, tecnología e innovación – UFPS.

Recibido:21 de agosto de 2008

Aceptado:14 de diciembre de 2009

Efecto del uso del suelo sobre rizobacterias fosfatosolubizadoras y diazotroficas en el distrito de riego del río Zulia, Norte de Santander (Colombia)

Ronal Fernando Cañón1 Vanessa Paola Prato2 María Alessandra Alterio Sabino3 Diana María Cárdenas Caro4

ResumenSe cuantificaron poblaciones de rizobacterias diazotróficas y

fosfatosolubilizadoras con el fin de determinar el efecto del uso del suelo durante diferentes períodos de intervención con cultivo de arroz en tres zonas agroecológicas del Distrito de Riego del Zulia. Los resultados mostraron que el manejo del cultivo de arroz en las diferentes zonas estudiadas influyó significativamente sobre la población de microorganismos en todos los medios de cultivo utilizados, excepto en el medio semisólido JMV. La población de estos géneros como Azospirillum spp., Azotobacter spp., Beijerinckia spp., se vio influenciada por la fertilidad de los suelos en las diferentes zonas, como resultado de la liberación de exudados de las raíces, como se observó en la zona de Buena Esperanza y Restauración con respecto a Limoncito, donde se encuentran bajas condiciones de materia orgánica y de elementos nutricionales esenciales. Además, se observó que las mayores poblaciones de microorganismos diazotróficos y fosfatosolubilizadores se encontraron en suelos rizosféricos cultivados durante menos de dos años y entre dos y diez años, lo cual evidencia el impacto sobre la microbiota por el manejo de agricultura convencional en estas zonas. Se obtuvieron 28 aislamientos de rizobacterias diazotróficas endófitas, asociativas, de vida libre y fosfatosolubilizadoras según sus características macroscópicas en agar Batata, JMV, Ashby y nutritivo a partir de los análisis de población en las zonas de Buena Esperanza, Restauración y Limoncito. Estos aislamientos se purificaron y conservaron en solución salina estéril (0,85% NaCl) a 4ºC en el Laboratorio de Microbiología del Instituto Colombiano Agropecuario, ICA para posteriores estudios del potencial biofertilizante en suelos arroceros del departamento.

Palabras Clave: Rizobacterias, diazotróficas, fosfatosolubilizadoras, fijadoras de nitrógeno.

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Introducción

La siembra continua de arroz durante los últimos 40 años en el Distrito de Riego del Río Zulia y los alrededores, junto

con los sistemas de preparación del suelo, han generado cambios en las propiedades físicoquímicas y biológicas de los suelos arroceros de esta región. Resultados de estudios de suelos en diferentes zonas agroecológicas productoras de arroz de la región, de los municipios de Cúcuta, el Zulia, Tibú, Villa del Rosario y San Cayetano, demostraron que más del 80% de los suelos estudiados, registran un avanzado estado de degradación de las propiedades físicas, químicas y biológicas como consecuencia de las excesivas labores de preparación del suelo y la siembra en monocultivo de arroz. Además fue evidente el deterioro estructural debido a la pérdida continua de la materia orgánica del horizonte

superficial que ha conllevado a la reducción de la actividad biológica, presentándose también una fuerte acidificación de los suelos y alta concentraciones de elementos tóxicos como el hierro y el manganeso (Blanco, 1999).

El modelo de agricultura convencional que se ha practicado en el sector arrocero ha alterado el equilibrio de esas propiedades fisicoquímicas y biológicas del suelo mediante el uso continuado de fertilizantes sintéticos y la aplicación generalizada de agroquímicos para el control de arvenses, insectos y enfermedades, generando impacto ambiental negativo, manifestándose no sólo en los altos costos de producción y baja rentabilidad de los cultivos si no además en la disminución de las poblaciones de organismos benéficos y microorganismos del suelo que facilitan la disponibilidad de nutrientes especialmente del fósforo y nitrógeno en las plantas de arroz (Santos et al., 2006).

AbstractIt was quantified the population of diazotrophic and phosphate solubilizer bacteria with the aim of determine the effect of the use of soils during different periods of intervention with culture of rice in three agro-ecological zones of the District of Irrigation of the Zulia river. The results showed that the management of the culture of rice in the different studied zones significantly influenced the population of microorganisms in all the studied culture media, excepting the semi-solid culture media JMV. The populations of the genera Azospirillum spp., Azotobacter spp., Beijerinckia spp., were influenced by the fertility of the soils in the zones of Buena Esperanza and Restauración compared with Limoncito, where the quantities of organic matter and nutritional escential elements were lower. It were obtained 28 isolations of entophytic, associative, free-living diazotrophic and phosphate solubilizer rhizobacteria according with their macroscopic characteristics in the culture media Batata, JMV, Ashby and nutritive, from the analysis of the population in the zones of Buena Esperanza, Restauración and Limoncito. These isolations were purified and preserved in sterilized saline solution (0.85% NaCl) at 4°C in the Laboratory of Microbiology of the Colombian Agricultural Institute, ICA, with the purpose to be used in subsequent studies about their potential as biofertilizers in rice cultured soils of the department.

Keywords: Rhizobacteria, diazotrophic, phosphate solubilizer.

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Por lo tanto, una alternativa para recuperar el componente biótico de los suelos y lograr una producción sostenible en el cultivo de arroz ha sido la aplicación de rizobacterias promotoras del crecimiento llamadas PGPR (Plant growth promoting rizobacterias) que colonizan las raíces y promueven el crecimiento de las plantas, bien directamente mediante la secreción de hormonas o indirectamente inhibiendo organismos fitopatógenos o mejorando la asimilación de las fuentes minerales.

Si se tiene en cuenta que el suelo es habitado por millones de organismos que interactúan con el medio abiótico para proporcionar una buena disponibilidad de nutrientes a los cultivos y por ende protegerlos contra plagas y enfermedades, que desencadenan en valores de productividad, se desarrolló la cuantificación y aislamiento de microorganismos solubilizadores de fosfatos y bacterias diazotróficas, con el fin de determinar el efecto del uso del suelo sobre estos microorganismos según las prácticas agrícolas desarrolladas durante diferentes períodos de tiempo en el Distrito de Riego del río Zulia, Norte de Santander.

Materiales y métodosCuantificación de poblaciones de

rizobacterias. Se utilizaron metodologías de recuento de rizobacterias asimbióticas fijadoras de nitrógeno y fosfatosolubilizadores con el objetivo de determinar el efecto de diferentes períodos de uso del suelo con cultivos de arroz sobre las poblaciones de estos microorganismos.

Toma de muestras. Se muestrearon suelos cultivados con arroz, mediante cuatro períodos de uso del suelo con este cultivo como son: suelos cultivados durante periodos menores a dos años, suelos cultivados durante dos a diez años, suelos cultivados por periodos mayores a diez años y suelos no rizosféricos no cultivados, en las zonas de Buena Esperanza, Restauración y Limoncito del Distrito de Riego del Río Zulia.

El muestreo se realizó en diferentes veredas por zona, tomando 5 plantas con su rizósfera en un trayecto diagonal en tres fincas que representaron tres repeticiones por cada periodo de intervención.

Cuantificación de rizobacterias Endófitas, asociativas y aeróbicas de vida libre. El suelo rizosférico se obtuvo removiendo las raíces sobre papel estéril, para retirar las partículas adyacentes a la raíz de lo cuales se realizaron diluciones seriadas hasta 10-7 en tubos con 9 mL de solución salina al 0.85% de NaCl.. Una vez obtenidas las diluciones, se inocularon 0,1 mL de la dilución 10-2 hasta10-7 por triplicado en viales con 5 mL de medio semisólido de Nfb y JMV, para el recuento de Azospirillum spp. y Burkholderia spp., respectivamente (Döbereiner et al. 1995). Para el recuento de Azotobacter spp. y Beijerinckia spp. se utilizaron cajas Petri con agar Ashby inoculadas con todas las diluciones. Se incubaron durante 4 a 8 días hasta la formación de colonias a 32ºC.

Al cabo del período de incubación, se realizó la lectura de los viales, considerando un crecimiento positivo la formación de película subsuperficial bien estructurada, para cada dilución y repetición realizada. La interpretación se realizó según la tabla de Mc Craddy (Dobereiner et al, 1995) para la cuantificación del NMP (Número Más Probable) de rizobacterias diazotróficas endófitas y asociativas.

En el caso aeróbicas de vida libre, se realizó

la lectura de las cajas teniendo en cuenta la dilución en la que pudieron contarse colonias con pigmento marrón o verde, viscosas y con abundante crecimiento para el género Azotobacter y colonias bien estructuradas, redondas, viscosas y translúcidas para el género Beijerinckia, este último pudo identificarse preliminarmente con la prueba del asa, que consistió en tomar la colonia con un asa estéril y observar su elasticidad debida a la producción de exopolisacáridos (Beckin et al., 1991). El reporte se realizó en UFC/ g de suelo.

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Cuantificación de rizobacterias fosfatosolubilizadoras. A partir de las diluciones obtenidas para el recuento de rizobacteria endófitas, asociativas y aeróbicas de vida libre, se inocularon 0,1 mL de cada dilución por triplicado en cajas Petri con agar SRSM (Sundara, & Sinha, 1963) y se incubaron durante 4 a 8 días hasta la formación de colonias a 32 ºC.

Después del tiempo de incubación, se realizó la lectura de las cajas teniendo en cuenta la dilución en la que pudieron contarse colonias amarillas con halos bien formados por la producción de ácidos orgánicos alrededor de las colonias desarrollando el viraje del indicador de pH (Púrpura de Bromocresol), indicando la solubilización del fosfato tricálcico presente en este agar. El reporte se realizó en UFC/ g de suelo.

Análisis estadístico. Se realizó un diseño experimental es un completamente al azar con arreglo factorial 4 (Tiempo de uso del suelo: Suelos cultivados con arroz durante menos de 2 años, Suelos cultivados con arroz durante 2 a 10 años, Suelos cultivados con arroz durante más de 10 años y Suelos no rizosféricos, no cultivados) x 3 (Zonas: Buena Esperanza, Limoncito y Restauración) para un total de 12 tratamientos y tres repeticiones cada uno, representadas en cada finca analizada por zona. Se realizó un análisis de varianza y pruebas de comparación múltiple de Duncan con 0,5% de probabilidad, con el fin de determinar el efecto del tiempo de intervención con el cultivo de arroz sobre rizobacterias diazotróficas y fosfatosolubilizadoras, utilizando el programa estadístico SPSS 10.0 para Windows.

Aislamiento de rizobacterias endófitas y asociativas. Para el aislamiento de rizobacterias endófitas y asociativas se seleccionaron al azar réplicas de los viales empleados para estimar el NMP que presentan crecimiento positivo para la formación de película en medios semisólidos NFb y JMV en el recuento de población de suelo rizosférico, y se repicaron en un nuevo medio sólido de agar Batata y JMV hasta la purificación de colonias (Dobereiner et al., 1995).

Aislamiento de rizobacterias aeróbicas de vida libre. Para el aislamiento de rizobacterias aeróbicas de vida libre se seleccionaron colonias con pigmento marrón o verde, viscosas y con abundante crecimiento para el género Azotobacter spp. y colonias bien estructuradas, redondas, viscosas y translúcidas para el género Beijerinckia spp. las cuales se repicaron en un nuevo medio sólido de agar Ashby para obtener colonias aisladas.

Aislamiento de rizobacterias fosfatosolubilizadoras. Se seleccionaron colonias amarillas con halos bien formados, las cuales se repicaron nuevamente en un nuevo medio sólido de agar Nutritivo mediante agotamiento para obtener colonias aisladas las cuales fueron numeradas y conservadas por el método descrito anteriormente.

Conservación de cepas aisladas. Los aislamientos fueron codificados teniendo en cuenta su origen. Una vez purificadas, las colonias se suspendieron en 70 mL de solución salina estéril al 0,85% de NaCl y se inoculó 1 mL en viales estériles para su conservación a 4ºC en el Laboratorio de Microbiología del Instituto Colombiano Agropecuario, ICA.

Resultados y discusiones

Efecto de la zona arrocera sobre la población de rizobacterias. El análisis estadístico mostró que las zonas estudiadas influyen estadísticamente sobre la población de microorganismos en todos los medios de cultivo utilizados, excepto en el medio semisólido JMV (Tabla 1).

La población de microorganismos en el

medio semisólido NFb presentó diferencias significativas para la zona de Buena Esperanza ya que en ella se encuentran mayores niveles de fertilidad expresados en capacidad de intercambio catiónico, calcio, manganeso, con respecto a las otras dos zonas, donde no se encontraron diferencias estadísticas.

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Este medio NFb ha sido utilizado para el aislamiento de las diferentes especies de Azospirillum descritas hasta la fecha. Azospirillum spp. exhibe quimiotaxis positiva hacia ácidos orgánicos, azúcares, aminoácidos y compuestos aromáticos, así como hacia exudados rizosféricos. Esto podría explicar en parte, la presencia de un mayor número de microorganismos en la zona de Buena Esperanza, ya que las plantas de arroz por las condiciones del suelo presentan un mejor desarrollo, y por lo tanto aumentan la rizodeposición en la zona rizosférica, lo que se traduce en una abundante actividad microbiana.

Sin embargo, en las zonas de Restauración y de Limoncito, donde las condiciones de fertilidad del suelo son menores (Blanco, 1999), se evidenció la presencia de microorganismos en el medio NFb, lo que puede atribuirse a que las bacterias de este género poseen un metabolismo versátil que le permite adaptarse y establecerse en el medioambiente adverso y competitivo de la rizósfera. En condiciones desfavorables, como la limitación de nutrientes, las células de Azospirillum pueden experimentar ciertos cambios morfológicos y bioquímicos para formar estructuras similares a quistes que le permiten sobrevivir a condiciones físicas adversas (Sadasivan & Neyra, 1987).

Pese a que en las zonas de Restauración y Limoncito no se encontraron diferencias significativas, ésta última presentó la menor población de diazotróficos en medio NFb. El deterioro de la actividad biológica de los suelos de la zona de Limoncito, se evidencian en los bajos contenidos de materia orgánica (2,31%), la fuerte acidificación de los suelos a

causa del lavado de cationes intercambiables y las altas concentraciones de Fe y Mn, debido al monocultivo con arroz riego desde hace más de 25 años (Blanco, 1999).

Por otro lado, los diazotróficos estudiados en el medio Ashby, presentaron mayor población en las zonas de Buena Esperanza y Restauración, evidenciando nuevamente el resultado de la fertilidad de los suelos sobre la actividad microbiana en la rizósfera de plantas con mayores condiciones nutricionales. Aunque estos géneros no sean altamente dependientes de los exudados radicales, se ven favorecidos por la disponibilidad de fuentes de C y N presentes en la rizósfera, lo que permitió encontrar un aumento de la población en estas dos zonas arroceras donde que presentan altas concentraciones de calcio, lo cual favorece la actividad de Azotobacter y otros micronutrientes como Mn, Cu y Zn (Blanco, 1999).

Estas mismas condiciones de fertilidad afectaron las poblaciones de solubilizadores de fósforo en las zonas estudiadas, por esta razón, el comportamiento de estos microorganismos en el medio SRSM, fue similar al observado en los diazotróficos sobre agar Ashby. La mayoría de los microorganismos solubilizadores de fosfato solubilizan complejos CaP y sólo unos pocos pueden solubilizar complejos FeP o AlP, y puede garantizarse su efectividad en suelos con un suplemento de roca fosfórica (Gyaneshwar et al., 2002 citado por Castilla et al., 2006) como ocurre en las diferentes zonas arroceras del Distrito de Riego del río Zulia. En la zona de Limoncito se encontraron menores poblaciones de fosfatosolubilizadores,

Tabla 1. Número de células de rizobacterias en medio NFb, JMV, Asbhy y SRSM en suelos cultivados y no cultivados con arroz con respecto a la zona.

(1) Análisis estadísticos con datos transformados en Log. Medias seguidas con la misma letra en cada medio evaluado no presentan diferencia significativa entre sí por el Test de Duncan (P≤0,05).

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diferente estadísticamente de las demás zonas en el medio SRSM, en la cual se encuentra el mayor valor de fósforo disponible (25 ppm) con respecto a las zonas de Restauración (18 ppm) y Buena Esperanza (15 ppm), lo que hace que los microorganismos no desarrollen la actividad de solubilización ya que tienen suficiente fósforo disponible en el suelo, mientras que en las dos últimas zonas los microorganismos deben desarrollar la solubilización de fosfatos para satisfacer sus requerimientos nutricionales y así mismo, beneficiar a otros grupos microbianos no solubilizadores de fósforo y a las raíces de las plantas.

En el medio de cultivo JMV semisólido no se presentaron diferencias estadísticas significativas con respecto a las zonas estudiadas. En este medio pueden aislarse bacterias de los géneros Burkholderia, Sphingomonas, Pseudomonas y otras enterobacterias. Por esta razón, se encontró la presencia de un mayor número de diazotróficos asociados a estos géneros sin observarse influencias del manejo agronómico de cada zona. Se ha reportado la presencia de especies de Burkholderia asociadas a las raíces del arroz, como B. vietnamiensis, descubierta en asociación con raíces de arroz cultivadas en suelos vietnamienses (Gillis et al., 1995 citado por Estrada-de los Santos et al., 2001). Así mismo, géneros de enterobacterias diazotróficas, particularmente en rizósfera de

arroz tales como Klebsiella spp, Enterobacter spp, Citrobacter spp, y Pseudomonas spp. (Kennedy, 2004 por Castilla et al., 2006), los cuales podrían estar presentes también en el medio de cultivo estudiado, aportando un mayor número de población en todas las zonas. Lo anterior, permite demostrar además, que la población microbiana más alta se encontró en todas las zonas en este medio de cultivo JMV, descrito por Baldani et al. (1996), donde puede aislarse bacterias del género Burkholderia, el cual comprende 29 especies capaces de fijar nitrógeno en la rizósfera o como endófito (Kennedy, 2004 por Castilla et al., 2006).

Efecto del período de uso del suelo sobre la población de rizobacterias. El tiempo de uso del suelo con cultivo de arroz presentó diferencias significativas en medios NFb y SRSM. En los medios JMV y Ashby no se encontraron diferencias significativas. En general, los suelos estudiados con más de 10 años de cultivo de arroz y suelos no rizosféricos, no cultivados con arroz, se encontró el menor número de microorganismos en todos los medios utilizados (Tabla 2). En los suelos cultivados durante menos de dos años durante 2 a 10 años, se encontró la mayor población microbiana, especialmente en los medios de cultivo NFb y JMV.

La mayor población de fosfatosolubilizadores

se presentó en la zona de Restauración en suelos cultivados por más de diez años. Esto

Tabla 2. Número de células de rizobacterias en medio Nfb, JMV, Asbhy y SRSM en suelos cultivados y no cultivados con arroz con respecto al tiempo de cultivo.

(1) Análisis estadísticos con datos transformados en Log. Medias seguidas con la misma letra en cada medio evaluado no presentan diferencia significativa entre sí por el Test de Duncan (P≤0,05).

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podría indicar el rol que juegan las poblaciones de microorganismos disolventes de fosfatos en los cultivos de arroz, donde se aplican fertilizantes, especialmente fosforados, lo cual promueve la actividad de este grupo funcional a nivel de la rizósfera. Estos microorganismos liberan en los microhábitats del suelo, iones de fósforo en forma de mono o difosfato a partir de fuentes endógenas de fósforo, en primer lugar, y posteriormente a partir de fuentes exógenas como la roca fosfórica (Vásquez, 2000), con lo cual mantienen un suministro constante de fósforo a las raíces de las plantas. Las plantas a su vez secretan diversos compuestos que los microorganismos utilizan para su multiplicación, permitiendo el aumento de su población en la zona rizosférica, donde se encontró un mayor número de microorganismos en el medio SRSM en todos los suelos con presencia de raíces, difiriendo estadísticamente de suelos no rizosféricos, no cultivados con arroz.

Al igual que ocurre para la poblaciones diazotróficas, la rizósfera es la zona del suelo donde existe un mayor número de microorganismos solubilizadores de fosfato, puesto que los exudados radicales y detritus vegetal promueven el sustrato energético para que sea posible su actividad solubilizadora (Castilla et al., 2006).

Por otro lado, no se encontraron diferencias significativas con respecto al tiempo de cultivo para rizobacterias endófitas en medio JMV, sin embargo la mayor población se presentó en suelos cultivados de dos a diez años similares a la población presentada en suelos cultivados mayores a diez años. En este medio de cultivo pueden estudiarse microorganismos del género Burkholderia, Sphingomonas y Pseudomonas (Baldani et al., 1996) y seguramente por su diversidad de especies en cada uno de los géneros, se encontró una abundante población en suelos rizosféricos sobre aquéllas muestras provenientes de suelos no rizosféricos, lo cual posiblemente se deba a que los compuestos orgánicos liberados por las raíces tienen una influencia decisiva sobre la disponibilidad de nutrientes y en consecuencia sobre la actividad microbiana (Mengel & Kirkby, 2000).

Aislamiento de rizobacterias endófitas y asociativas, aeróbicas de vida libre y fosfatosolubilizadoras. En total se obtuvieron 28 aislamientos de rizobácterias endófitas y asociativas, fijadoras libres de nitrógeno y fosfatosolubilizadoras según sus características macroscópicas en agar Batata, JMV, Ashby y nutritivo en cada una de las zonas de estudio y los diferentes periodos de intervención.

ConclusionesLa zona de Buena Esperanza presentó la

mayor población microbiana con respecto a las otras dos zonas estudiadas cultivadas con arroz en el Distrito de Riego del río Zulia debido a las mejores condiciones de fertilidad que presentan los suelos en esta zona.

En los suelos cultivados durante menos de dos años y durante 2 a 10 años, se encontró la mayor población microbiana, debido al corto tiempo de intervención con cultivo de arroz y al poco deterioro que estos suelos han sufrido, por lo tanto, es probable que un mayor número de poblaciones existentes de microorganismos se encuentren allí contribuyendo a la fertilidad y productividad de éstos suelos.

Los suelos estudiados con más de 10 años de cultivo de arroz y suelos no rizosféricos, no cultivados con arroz, mostraron el menor número de microorganismos en todos los medios utilizados como resultado del excesivo laboreo y aplicación de agrotóxicos, aunado con el monocultivo continuado por periodos prolongados.

Veintiocho aislamientos fueron obtenidos de las muestras de suelo analizadas en las tres zonas y en los diferentes periodos de uso del suelo los cuales podrán ser utilizados en la producción de inoculantes microbianos para su aplicación y evaluación en campo en el cultivo de arroz del departamento Norte de Santander, siendo éste un estudio exploratorio en la región, ya que no se ha determinado aún, el potencial biofertilizante de aislamientos autóctonos.

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AgradecimientosLos investigadores agradecen a la Universidad Francisco de Paula Santander y al Instituto Colombiano Agropecuario, ICA por el apoyo logístico ofrecido en el desarrollo de la investigación.

BibliografíaBecking, J. The family Azotobacteriaceae en : Balows, A., Tripper, H., Dworking, M., Harder, W. y Schleider, K. 1991b. The prokaryotes. Springer-Verlag. Disponible en: http://141.150.157.117:8080/prokPUB/chaprender/jsp/showchap.jsp?chapnum=165.

Baldani, V.L.D., Baldani, J.I. e Döbereiner, J. 1996. Medios de cultura específicos para o isolamento de bacterías endofíticas que fixam N2 atmosférico. Comunicado Técnico No. 12 CNPAB, 4p.

Blanco, O. J. Características físico-químicas de los suelos de las zonas arroceras del Departamento Norte de Santander y recomendaciones integrales de manejo. Cúcuta: Coagronorte, 1999. 16 pp.

Castilla, l., Luis. La Biofertilización en el manejo de nutrimientos para la nutrición vegetal. Sociedad Colombiana de la Ciencia del Suelo. Capitulo Tolima. 2006. 7, 8 p.

Döbereiner, J.,Baldani, V. L., e Baldani J. I. Como isolar e identificar bactérias diazotróficas de plantas ñao leguminosas. Brazil, EMBRAPA-SPI, 1995.

Estrada-de los Santos, P., Bustillos-Cristales, R. and Caballero-Mellado, J. 2001. Burkholderia a genus rich in plant-associated nitrogen fixers with wide environmental and geographic

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Sadasivan, L. & Neyra, C.A. 1987. Cyst production and brown pigment formation in aging cultures of Azospirillum brasilense ATCC 29145. J. Bacteriol. 163: 1670-1677.

Santos, M.T., Sontos, M. T. y Cárdenas, D. M. 2006. Aislamiento e identificación de microorganismos con potencial biofertilizante de suelos arroceros del Distrito de riego del río Zulia, Norte de Santander. Revista Respuestas 11(2): 5-13.

Steenhoudt, O., & Vanderleyden. Azospirillum, a free-living nitrogen-fixing bacterium closely associated with grasses: genetic, biochemical and ecological aspects. En: FEMS Microbiology Reviews. No, 24. 487-506.

Sundara, R. y Sinha. 1963. Phosphate disolving microorganisms in the soil and rhizosfere. Indian J. Agric. Sci. 33: 272-278.

Vásquez, M., Cesar, S., Azcón, R. and Barea, J.M. 2000. Interactions between arbuscular mycorrhizal fungi and other microbial inoculants (Azospirillum, Pseudomonas, Trichoderma) and their effects on microbial population and enzyme activities in the rizosphere of maize plants. Appl. Soil. Ecol., 15: 261-272.

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1 MSC Profesora TC Asociado Universidad Francisco de Paula

Santander, Directora del Grupo de Investigación y Desarrollo de Software

“GIDIS”. [email protected],[email protected]

2 Estudiante Ingeniería de Sistemas de la Universidad Francisco de Paula Santander, investigador de Grupo de

Investigación y Desarrollo de Software “GIDIS”. [email protected]

Recibido:1 de julio de 2009

Aceptado:2 de diciembre de 2009


Judith del Pilar Rodríguez, Tenjo1 Willinton Cruz Paez2

ResumenEn este artículo se presenta la herramienta para la gestión de proyectos de software, Planisoft; herramienta desarrollada con el objetivo de permitir llevar un control para la gestión de proyectos, abarcando las etapas que contiene este, como lo son formulación, ejecución y finalización; el desarrollo del proyecto siguió una metodología iterativa e incremental orientada a objetos guiada por el proceso unificado, empleando el lenguaje UML como herramienta de modelado [1].

Palabras Clave: Gestión de proyectos, Planificación y Control, Actividades de desarrollo, Ajax, Ingeniería de Software.

AbstractThis article presents the tool for project management software, Planisoft; tool developed with the aim of allowing monitor for project management, covering the stages to contain it, such as design, implementation and completion, the development of the project followed a methodology iterative and incremental object-oriented guided by the unified process and methodology hypermedia object-oriented OOHDM, using language like UML modeling tool, and bearing in mind the stereotypes that poses Jim Conall for the user experience in his book [1].

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I. Introducción

La Gestión de Proyectos tiene como finalidad principal planear, organizar, proveer, monitorizar, controlar las

actividades y los recursos humanos y materiales que intervienen en el desarrollo de un sistema de información (IEE Std-1058.1-1987)

La planificación consiste en determinar qué se debe hacer cómo debe hacerse, quién es el responsable de que se haga y por qué.

Para cumplir lo anterior se creó este proyecto que pretende desarrollar una aplicación Web con las funciones de gestión de proyectos, permitiendo organizar la información en la ejecución de un proyecto de software desde la organización inicial hasta la fase de culminación del mismo, basados en los procesos de ingeniería del software.

Planisoft es una herramienta de software para la gestión de proyectos de software. Esta aplicación permite organizar la información acerca de la asignación de tiempos a las tareas, los costos asociados y los recursos, tanto de trabajo como materiales del proyecto, para que se puedan respetar los plazos sin exceder el presupuesto y conseguir así los objetivos planteados [2, 4, 5].

Para ello se toma OOHDM como metodología usada, que propone el desarrollo de aplicaciones hipermedia mediante un proceso de 4 etapas: diseño conceptual, diseño navegacional, diseño de interfaces abstractas, e implementación; proporcionando un conjunto de nuevas vistas que extienden el UML para modelar únicamente la interfase de aplicaciones Web., junto con los estereotipos planteados por Conallen [1, 14].

Planisoft plantea una arquitectura de cinco capas y utiliza para su desarrollo software libre, y librerías importantes como lo son Jquery [9], Itext [10], FusionChart [11].

2. Alcance de Planisoft2.1 Planificación a través de Actividades:

ofrece una hoja de datos básica para la gestión de la información necesaria para llevar a cabo una actividad en el desarrollo de un proyecto de software, almacena la información asociada a esta, tal como: nombre, duración, tipo de duración, trabajo, tipo de trabajo, responsable de la actividad y una descripción relacionada con la actividad [3].

Las actividades son calendarizadas con una fecha de fin y una duración para permitir realizar estimaciones de la fecha de finalización del proyecto. Para que una actividad se ejecute es necesario que alguien la realice, por esto una actividad tiene un responsable, así como unos recursos asignados para que se pueda llevar a cabo, además las actividades son relacionadas unas con otras para poder establecer el diagrama que visualice la finalización del proyecto [13, 16].

Planisoft trabaja con una calendario laboral predefinido utilizado para el cálculo de la duración de una actividad, los días laborales establecidos son lunes, martes, miércoles, jueves, viernes, y sábado. Sin embargo se pueden gestionar días festivos para ser tenidos en cuenta, debido a que la aplicación realiza el cálculo de la fecha final de una actividad a partir de una fecha inicial ingresada y de una duración de la misma en unidades días[5] .

Administración de Recursos: permite clasificar los recursos en dos tipos: los recursos físicos y los recursos humanos; los físicos son todos aquellos materiales necesarios para el desarrollo del proyecto, mientras que los humanos hace referencia al personal requerido para el desarrollo del mismo. Además permite la asignación de estos recursos a las tareas así como los costos que estos generan al proyecto.

Los recursos son calendarizados para llevar un control de su uso, a estos son necesarios


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la asignación de un costo que es registrado, a las vez se permite la relación de recurso con tarea.

Administración de Tareas: las actividades en Planisoft están compuestas de tareas, estas son gestionadas a través de una hoja de datos básica que permite su relación con una actividad, así como su asignación de breve descripción para su fácil identificación.

Riesgos: los riesgos pueden ser administrados con el esquema básico, donde son listados, clasificados, asignando una probabilidad de ocurrencia y además almacena una serie de pasos a seguir en caso de que uno de los riesgos se llegase a presentar.

Las características que se almacena con relación a un riesgo es: nombre del riesgo, categoría del cliente, probabilidad de ocurrencia e impacto que causa dentro del desarrollo o realización del proyecto. El impacto y la categoría se pueden personalizar.

Actividades de Calidad: ofrece un espacio de trabajo para el manejo de tareas de calidad que se deben tener en cuenta en la realización de un proyecto de software, la cual es manipulada de forma similar a las tareas, solo que están son relacionadas a una tarea u actividad especifica, para revisar la calidad en el desarrollo del proyecto de software.

Costos: Planisoft ofrece un espacio de trabajo para gestionar los costos, ya que en el desarrollo de una actividad es necesario incurrir en unos costos. Planisoft cuenta con dos tipos de costos, los costos fijos son aquellos necesarios para el desarrollo de una cosa dentro del plan de trabajo, y los costos variables aquellos que dependen del tiempo o se encuentran en dependencia de este. Esta característica se encuentra inmersa en las actividades y tareas.

Pruebas: se ofrece un espacio de trabajo para gestionar las pruebas que se van a realizar durante la ejecución del proyecto de software, ya que son necesarias para cumplir con el

objetivo del proyecto que se este ejecutando, las pruebas deben ser relacionadas ya sea con una tarea o actividad en la cual se vaya a practicar dicha prueba.

Diagramas: el seguimiento del plan se puede gestionar en base a varios diagramas de Gantt y de Pert; el diagrama principal es el de Gantt, permitiéndole a la Planisoft visualizar a medida que se ingresa la información relaciona con las tareas. El diagrama de Pert es un diagrama de red que proporciona la información básica de cada tarea en forma de red, nodos y relaciones entre ellos. Otro diagrama utilizado es el de torta, este diagrama es utilizado para visualizar la información del porcentaje de tareas que se encuentren completas e incompletas. El diagrama de barras permite mostrar información de aquellos costos gestionados en Planisoft, todos los diagramas son visualizados en una ventana modal para una mejor vista.

Informes: Planisoft ofrece un listado de informes para el seguimiento del plan que se está gestionando:

Actividad: del cual se desprenden los siguientes informes:

Actividad detallado: muestra el plan de actividades que se ha gestionado de manera específica.

Progreso de la Actividad: permite visualizar las actividades que han completado un 100% su ejecución.

Costo por actividad: detalla los costos asignados a una actividad y el tipo de costo.

Calendario actividad: muestra las fechas festivas gestionadas para la utilización del calculo de fechas finales de una actividad en Planisoft.

Recursos: del cual se desprenden los siguientes informes:

Listado de recursos: muestra cada uno de los recursos gestionados así como sus


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características principales.

Recursos por tarea: detalla la cantidad de recursos que han sido asignados a una tarea.

Costos por recursos: detalla los costos asignados a un recurso y el tipo de costo.

Calendario recurso: muestra el calendario asignado a cada uno de los recursos gestionados en Planisoft.

Tareas: del cual se desprende los siguientes informes:

Tareas por Actividad: detalla cada una de las tareas gestionadas con sus características y su relación con una actividad.

Costo por tarea: detalla los costos asignados a una tarea y el tipo de costo.

Informe de riesgos: muestra información referente a los riegos gestionados junto a sus características:

Listado de pruebas: detalla información de las pruebas y su relación con una actividad o tarea.

Listado de actividades calidad: detalla información de las actividades de calidad gestionadas en Planisoft y su relación con una actividad o tarea.

Informe general del proyecto: este informe permite obtener información global del proyecto que se esta gestionando, el informe es presentado en un archivo en formato .pdf que recopila los datos almacenados.

Estimación: Planisoft permite realizar una estimación de costo de proyecto basada en la información gestionada en lo referente a los costos ingresados de las tareas, actividades y recursos, igualmente permite realizar una estimación de costo de software basado en las técnicas de puntos de fusión y estimación basada en líneas de código.

Usuario: ofrece un espacio para la gestión de usuarios en un proyecto determinado, así como la modificación de información del usuario que se encuentre gestionando el proyecto.

Proyecto: permite la gestión de un nuevo proyecto, la modificación de datos generales de aquel se encuentre en gestión, y la apertura de otro si existiera.

Estado del Proyecto: ofrece la posibilidad de seleccionar el estado en que se encuentre un proyecto, ya sea en formulación o en ejecución, permitiendo modificar información referente a cada estado, una vez iniciada la sesión, si no se cuenta con un proyecto registrado, se permitirá la creación de un proyecto en estado de formulación, posteriormente se podrá observar su desarrolla al estar en ejecución.

2.2 Modelo del dominio. Este Modelo agrupa la funcionalidad del Planisoft, se organiza: proyecto, quien organiza el plan a través de tareas, por esto un proyecto tendrá muchas tareas, a su vez las tareas tiene asociado costos y recursos, el proyecto puede tener muchos riesgos, actividades para la calidad, varios usuarios y visualiza la información a través de diagramas[1, 6]. La figura 1 muestra el modelo del dominio de Planisoft.

Figura 1. Modelo del dominio de Planisoft.

Las actividades que permitieron automatizar el control y seguimiento de la información de los entes que interactúan con el sistema son:


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2.3 Ingeniería de requerimientos.

El proceso de recopilar, analizar y verificar las necesidades del cliente o usuario para un sistema es llamado ingeniería de requerimientos. La meta de la ingeniería de requerimientos (IR) es entregar una especificación de requisitos de software correcta y completa [6].

Algunos de los requerimientos definidos son:

2.3.1 Requerimientos Funcionales (RF). R1. Ingresar y modificar los datos generales

de un proyecto, así como su respectivo almacenamiento.

R2. La administración de claves para el ingreso de las personas vinculadas al proyecto que se este desarrollando.

R3. Crear, editar, eliminar tareas, actividades, recursos, pruebas, riesgos, actividades de calidad, para el desarrollo del plan que se lleve a cabo.

R4.Listar y clasificar recursos, humanos (personal, la gente relacionada con la realización del Plan de proyecto) y físicos (hardware y componente físicos necesarios para llevar a cabo el plan) para el desarrollo del Plan.

R5. Asignar los recursos a las tareas previamente listadas.

R6. Realizar la estimación de costo del proyecto.

R8. Crear, editar, eliminar gestionar los riesgos de cada proyecto.

R9. La aplicación deberá proporcionar un calendario para la programación del tiempo de duración de tareas y actividades.

R10. ingresar y consultar los costos de las actividades, recursos y del proyecto.

R11.Listar, documentar y hacer seguimiento a las actividades estimadas para la calidad del proyecto.

R12. La emisión de informes para el seguimiento del Plan.

R14. Visualizará los Diagramas de Gantt, Pert, de barras y de torta para ver los datos del proyecto.

R15. Planisoft genera las fechas finales tanto de actividades como de tareas, a partir

del ingreso de una fecha inicio y unos días de duración.

R16. La aplicación permite el manejo de estados de proyectos, formulación, ejecución, culminación.

R17. La aplicación permite gestionar los días festivos para el cálculo de fechas finales de actividades y tareas.

R18. La aplicación permite el manejo de proyectos en estado de ejecución a través de un menú personalizado.

R19. Planisoft realiza el cálculo de complejidad de proyecto, asignando un valor bajo, medio y alto a cada una de las actividades gestionadas, la complejidad será asignada dependiendo de la mayor cantidad de actividades con una complejidad dada.

RF20. La aplicación proporciona formularios para la gestión de pruebas y actividades de calidad para un proyecto.

RF21. Planisoft permite la visualización de las propiedades de cada proyecto, así como de actividades, tareas, recursos, entre otros.

2.3.2 Requerimientos no funcionales (RNF).

RNF1. La aplicación es rápida, la consulta a los datos ingresados y el acceso a la información se obtienen de una forma ágil y precisa.

RNF2. La aplicación funciona con una base de datos para todos los proyectos que se cree, la cual será gestionada con el motor de base de datos de PostgreSql.

RNF3. La aplicación ofrece una ayuda, para el ingreso de información en cada interfaz de usuario.

RNF4. la aplicación necesita de la maquina virtual de Java para el desarrollo de la aplicación.

RNF5. Se necesita del servidor Web Apache Tomcat.

RNF5. Se necesita de los Drivers propios del motor de base de datos para el acceso a los datos a través de JDBC.

2.4 Escenarios del Usuario. Conforme se comenzó a materializarse la función de Planisoft se empezó a definir los actores y crear


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el conjunto de escenarios que identificaron la cadena de casos de uso a construir para Planisoft [7] ver figura 2.

Actores del sistema. Se identifica como actor principal el usuario.

Usuario: Es cualquier persona que ingresa al Planisoft con el fin de realizar una planificación dentro de la gestión de un proyecto de software.

Gestor: El gestor es el Ingeniero ó persona vinculada con la Ingeniería del Software, quien se encarga principalmente de dirigir y/o planificar el desarrollo de un proyecto de software.

Administrador: persona delegada cuya función es administrar el sistema Planisoft.

Figura 2. Diagrama de caso de uso de Planisoft

2.4.1 Diagramas de casos de uso del sistema en paquetes. La funcionabilidad que

presenta Planisoft fue resumida en paquetes, donde cada paquete almacena y organiza la información según la función a la que su nombre hace mención [7], es decir, el paquete Gestionar Usuarios, se encarga de realizar los procesos y funciones para la creación, edición y eliminación de usuarios, ver Figura 3.

Seguidamente se desarrollaron los artefactos donde se describen los paquetes del sistema y diagramas de casos de uso para cada subsistema y sus especificaciones de Planisoft.

Figura 3. Artefacto paquete principal de Planisoft

3. Construcción del modelo de análisis

Durante la etapa de análisis de Planisoft,

se plantea cada uno de los requerimientos funcionales, plasmando a Planisoft, como una herramienta que abarcara el manejo de actividades y tareas, administración de recursos y de riesgo, gestión de actividades de calidad, manejo de costos por actividades y total del proyecto, y además planteando generación de informes gráficos de todos los datos almacenados.

El propósito fundamental del modelo de análisis fue resolver los requisitos definidos para Planisoft con mayor profundidad, estos fueron estructurados de modo que facilitará su comprensión, su preparación, modificación y en general, su mantenimiento.

Igualmente, se obtuvo un esquema conceptual de clases en el que, además de clases abstractas y objetos, se representan las relaciones entre ellas. Los paquetes del análisis,


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sus dependencias y contenidos. Las clases del análisis, sus responsabilidades, atributos, relaciones y requisitos especiales.

Los casos de uso se refinaron en término de colaboraciones dentro del modelo del análisis.

4. Modelo del diseño El modelo de diseño permitió describir

la realización física de los casos de uso centrándose en los requisitos funcionales y no funcionales.

Diseño navegacional. Aquí se definió la estructura de navegación a través del hiperdocumento mediante la realización de modelos navegacionales que representen diferentes vistas del esquema conceptual de la fase anterior. Se trata de reorganizar la información para adaptarla a las necesidades de los usuarios del sistema.

Diseño de la interfase abstracta, permitió especificar la estructura y el comportamiento de la Interfase del sistema hipermedia con el usuario. Este modelo es abstracto y, por tanto, independiente de la implementación final del sistema.

La interfaz abstracta utilizada en el desarrollo de Planisoft simplifica su navegación estandarizando la forma de presentación de información al usuario, manteniendo su atención en el contenido requerido. Ver figura 4.

Figura 4. Diagrama de Interfaz Abstracta Principal

Modelo Textual.

5. Análisis de los patrones de diseño

En Planisoft se trabajaron diversos patrones que a continuación se mencionaran, (Ajax Design Patterns de Michael Mahemoff[MAHEMOFF, 2006]) [10] .

Patrón XMLHttpRequest Call. Este patrón permitió la creación de un objeto XMLHttpRequest con el objeto de que un navegador web pueda realizar una comunicación asincrónica con el servidor utilizado, gracias a XMLHttpRequest, disponible en todos los principales browsers Javascript, el código HTTP puede hacer llamadas de nuevo a su servidor de origen y obtener de los resultados; a diferencia de la forma convencional de las presentaciones, lo que causa una página completa de refresco.

Patrón Cross-Browser Component. Crear componentes cross-browser, lo que permite a los programadores es la reutilización sin respecto de la idiosincrasia del navegador. Un componente cross-browser basado en el componente XMLHttpRequest usado en la tecnología Ajax [8], permite asegurar que la comunicación entre el navegador y el servidor se ejecute sin importar el browser utilizado, para ello se debe especificar el tipo de instanciación del objeto XMLHttpRequest que va a ser declarado para la ejecución de consultas asincrónicas [11, 12, 15].

6. Modelo de implementación

El modelo de implementación de Planisoft se organizo por paquetes según su función. Los cuales se presentan en las figuras 5 y 6.

Figura 5. Modelo de implementación de usuarios


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Figura 6. Modelo de implementación tarea

7. Arquitectura del sistema

PlaniSoft se basa en una arquitectura de cinco (5) capas tal como se muestra en la tabla 1, permitiendo dividir el trabajo de desarrollo de una Aplicación Web en problemas pequeños que pueden delegarse a grupos especializados en cada área; además permite realizar cambios y optimizar cada capa sin modificar el resto del sistema, logrando alcanzar los dos principales objetivos de la ingeniería del software, la potabilidad y la reutilización.

Tabla 1. Arquitectura en cinco capas

CAPA ALMACENAMIENTO

CAPA ACCESO A DATOS

CAPA DE SERVICIOS O LOGICA DEL NEGOCIO

CAPA DE CONTROL

CAPA DE VISUALIZACION

Para la implementación del software de PlaniSoft las tecnologías utilizadas en cada capa se detallan en la tabla 2.

Tabla 2. Tecnologías empleadas por cada capa

La figura 7 muestra el diagrama de despliegue de la arquitectura utilizada. La aplicación tiene como interfaz un documento HTML construido por el navegador a partir de uno o más documentos XML y uno o más documentos XSLT que son proporcionados por el sistema. La interfaz permite al usuario navegar a través de documentos XML que son vistas conceptuales de los objetos del dominio, haciendo peticiones que el navegador convierte en paquetes HTTP.

Figura 7. Arquitectura Planisoft


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El servidor HTTP a través de los JSP toma las peticiones y retorna un documento XML y un documento XSLT al navegador. Los JSP emplean la interfaz JDBC para comunicarse con la base de datos que solucionan peticiones de usuario.

Durante la implementación se utilizaron librerías como Itext [3] que permite la creación de documentos en formato pdf, para la generación de informes, igualmente se usó Jfreechart [5] cuya utilidad fue la generación de gráficos que se implementaron en el informe de archivo pdf; Jquery [2] es una librería basada en Javascript que permite una manipulación ágil de un documento hipermedial creando efectos interesantes en su aplicación. FusionChart [4] es otra librería gráfica de carácter libre, que permite la creación de imágenes en flash a partir de datos ingresados en un documento xml.

La figura 8, muestra el interfaz principal y la figura 9, muestra la interfaz usuario gestor de proyectos.

Figura 8. Prototipo de interfaz principal.

Figura 9. Prototipo de interfaz usuario gestor.

ConclusionesLa gestión de Software es una de las

actividades más importantes a la hora de desarrollar proyectos de software, esta actividad involucra todo los procesos de desarrollo y control que se requieren para la formulación y ejecución de un proyecto de software.

La aplicación de esta herramientas como es PlaniSof en los cursos de ingeniería del software de la Universidad ha ayudado a los estudiantes a controlar las actividades que están desarrollando en los proyectos de software; garantizándoles la entrega del producto en el tiempo esperado y con la mejor calidad de mismo.

La totalidad de los proyectos utilizados para el desarrollo de los talleres en el segundo semestre 2008, corresponden a sistemas que informatizan la gestión administrativa de una empresa y, por sus características similares, permiten garantizar que el nivel de complejidad de los mismos sea uniforme para los diferentes equipos de estudiantes.

La propuesta presentada en este trabajo, refuerzan en el accionar de los estudiantes conla aplicación de herramientas PnaniSoft permitiéndole asistir en la gestión de proyectos de software, mejorando considerablemente la toma de decisiones. Además, permite la adquisición de conductas profesionales.

Recomendaciones y agradecimientos

Se recomienda ampliar la opción de riesgos manejada en la aplicación, permitiendo un registro más detallado y formal para la elaboración de un plan de contingencia ante cualquier riesgo dentro de la gestión de un proyecto de software.

El manejo de informes que realiza Planisoft es variado, sin embargo se recomienda desarrollar funciones que le permita al usuario crear plantillas de presentación de estos


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informes que se piensen generar, plantillas que abarquen aspectos de encabezados, cantidad de información, ubicación de esta dentro del informe o reporte.

Los autores agradecen al Grupo de Investigaciones de Desarrollo de Ingeniería del Software de la Universidad Francisco de Paula Santander, al FINU y a la Vicerrectoría Asistente y Extensión de Investigaciones de la UFPS por su apoyo en la presente investigación.

Bibliografía[1] J, Conallen. Building Web Applications

With Uml. Boston: Addison Wesley, 2003. 468p. ISBN 0-201-73038-3

[2] R, Pressman. Ingeniería del Software, Un Enfoque Practico. 6 edición. Mc Graw Hill. 2007. pp. 227-238

[3] CAPERS Jones. Estimacion de costos y administración de proyectos de software. Dando realismo a la estimación. 2da Edición. McGraw Hill 2007

[4] CORDOBA, Linsay Cheryl y DAVILA RUIZ, Diego Alexander. Análisis, Diseño E Implementación De Una Herramienta Case Para La Gestión De Proyectos De Software. San José de Cúcuta 2006. 439 p. Trabajo de Grado. Universidad Francisco de Paula Santander. Facultad de Ingeniería. Plan de Estudios de Ingeniería de Sistemas.

[5] J. Braude. Ingeniería De Software: Una Perspectiva Orientada A Objetos. Alfaomega. 2003.

[6] Jacobson, I., Booch, G., Rumbaugh, J. (2000). El proceso unificado de desarrollo de software. Addison-Wesley, Madrid.

[7] HANNA, Phil. JSP Manual de referencia, España: Mc Graw Hill, 2002. ISBN: 84-481-3264-5

[8] MAHEMOFF, Michael. Ajax Design Patterns, O’reilly, 2006. 655 p. ISBN-10: 0-596-10180-5 , ISBN-13: 978-0-59-610180-0 .

[9] Jquery, Homepage, http://jquery.com/ [Citado el 01 de Septiembre de 2008].

[10] Itex Homepage. http://www.lowagie.com/iText/ . [Citado el 01 de Septiembre de 2008].

[11] Fusionchart, Homepage. www.fusioncharts.com/free/ . [Citado el 01 de Septiembre de 2008].

[12] Jfreechart, Homepage , www.jfree.org/jfreechart/. [Citado el 01 de Septiembre de 2008].

[13 ] Easy Project.Net [ONLINE] http://www.easyprojects.net/ [Citado el

01 de Septiembre de 2008]

[14] EGUILUZ , Javier, LIBROS WEB, Introducción a Ajax [ONLINE]

http://www.librosweb.es/ajax/index.html [Citado el 01 de Septiembre de 2008]

[15] FUSIONCHARTS HomePage [ONLINE] www.fusioncharts.com/free/ [Citado el 01 de Septiembre de 2008]

[16] Gannt Project Home [ONLINE] http://ganttproject.biz/ [Citado el 01 de

Septiembre de 2008]


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1 Centro de Investigación de Materiales Cerámicos, Grupo de

Investigación en Tecnología Cerámica GITEC, Universidad Francisco de

Paula Santander, Cúcuta-Colombia. e-mail: [email protected];

[email protected]

2 Grupo de Investigación en Tecnología Cerámica, Departamento

de Física Universidad Francisco de Paula Santander, Cúcuta-Colombia.

e-mail: [email protected]

Recibido:2 de mayo de 2009



John Freddy Gelves Diaz1, Jorge Sánchez Molina1 G. Peña Rodríguez2

ResumenSe presenta el comportamiento de materiales arcillosos ubicados en la zona Metropolitana de San José de Cúcuta, cuando son sometidos al proceso de conformado por extrusión. La investigación se llevó a cabo, utilizando muestras extraídas de las formaciones geológicas León (municipio Cúcuta) y Guayabo (municipio de El Zulia y Los Patios). Se estudió el efecto de las materias primas (contenido de arena y tamaño de partícula) sobre el proceso de moldeo, determinando el índice de plasticidad, porcentaje de absorción de agua y la resistencia a la flexión. Las dimensiones de las probetas en verde fueron: largo 4cm, ancho 4 cm y alto 1 cm. El proceso de secado, se llevo a cabo usando estufa de circulación forzada durante 24 horas a 110 °C, mientras que la cocción se realizó a través de horno eléctrico a una temperatura máxima de 1000 °C por 6 horas. Se encontró, que el porcentaje de arcilla presente en las muestras de las dos formaciones geológicas es similar (~61%), mientras que la concentración de arena y limos variaron considerablemente según la formación geológica (Guayabo y León). El índice de plasticidad (IP) para las muestras, reportó un valor promedio de 24,5 % para la formación Guayabo, y 29.5% para la León.

La resistencia a la flexión y el porcentaje de absorción de agua no presentó variación significativa. Lo ensayos realizados a las mezclas con variación de material arenoso permitió establecer que los rangos más adecuados para la formulación de las pastas cerámicas usando arcillas del área Metropolitana de San José de Cúcuta, deben estar en: la fracción arenosa entre 20 y 27%, 23 y 28% para la fracción de limos y entre 47 y 58% para la fracción arcillosa; el índice de plasticidad debe estar cercano al 22%. Las formulaciones establecidas en estos rangos permiten obtener buenas velocidades de extrusión, consumos energéticos adecuados y una buena calidad del producto fabricado.

Palabras clave: Plasticidad, compactación, tamaño de partícula, moldeo, extrusión

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AbstractThe behaviour of clay materials located in the metropolitan area of San Jose de Cucuta when subjected to extrusion process is presented. The research was conducted using samples from the Leon geological formations (municipality of Cucuta) and Guayabo (municipality of El Zulia and Los Patios). We studied of the effect of raw materials (sand content and particle size) on the molding process, through the plasticity index, water absorption percent and the bending strength. The dimensions of the samples were: length 4cm, width 4 cm and 1 cm high. The drying process was carried out using forced circulation oven for 24 hours at 110 °C, while the baking is make through electric furnace at a maximum temperature of 1000 °C for 6 hours. It was found that the percentage of clay present in the samples of the two geological formations is similar(~ 61%), while the sand concentration and silt varied considerably according to the geological formation (Guayabo and Leon). We reported the average plasticity index (IP) for samples, being of 24,5% for Guayabo formation, and 29,5% for Leon formation. The bending strength and water absorption percent did not present significant change. The tests conducted on mixtures with variation of the sand concentration revealed that the most suitable for the formulation of ceramic pastes using minerals of the metropolitan area of San Jose de Cucuta area must be: the sandy fraction between 20 and 27%, 23 y 28% for the fraction of the slime and between 47 and 58% for the clay fraction, the plasticity index should be close to 22%. The mixtures these ranges can get good results for extrusion speed, adequate energy consumption and good quality of the manufactured product by molding extrusion process.

Keywords: Plasticity, compaction, particle size, molding, extrusion

Introducción

La zona metropolitana de Cúcuta, conformada por los municipios de Villa del Rosario, Zulia, San Cayetano y Los Patios

es un sector muy rico en materiales arcillosos, lo cual ha permitido el establecimiento de un conglomerado de empresas dedicadas a la explotación y transformación de este material. La mayor parte de estas empresas están dedicadas a la fabricación de productos para el sector de la construcción tales como bloques, ladrillos, tejas, pisos y revestimientos, donde generalmente utilizan el proceso de conformado por extrusión en su fabricación [1].

Aunque el sector cerámico regional es reconocido a nivel nacional e internacional, existe un bajo conocimiento de tipo técnico sobre las características de las materias primas y del comportamiento de las mismas durante el proceso de fabricación de las piezas cerámicas. Esta falta de conocimiento, contribuye notoriamente a que se reduzca la calidad del producto terminado, y a que se realicen procesos que implican un sobre costo de la pieza fabricada.

En los últimos años se han realizado varios estudios con el fin de lograr una mejor caracterización del sector cerámico regional, sin embargo la mayoría de estos estudios son muy generalizados en cuanto al conocimiento


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de las materias primas empleadas, y a la infraestructura utilizada en el proceso de fabricación [2-5]. La presente investigación se ha realizado para tocar el tema de las materias primas y del proceso de conformado por extrusión mas a fondo, ya que no existe documentación clara al respecto en la región.

Materiales y métodosLa investigación se realizó en la Zona metropolitana de San José de Cúcuta, la población sobre la que se hizo el estudio fueron los materiales arcillosos pertenecientes a las formaciones geológicas León y Guayabo que afloran en esta zona. El muestreo realizado fue de tipo intencionado, se tomaron muestras del grupo Guayabo en la vereda la Alejandra, jurisdicción del municipio del El Zulia y muestras en la zona de los Vados jurisdicción del municipio de Los Patios; las muestras de la formación León se tomaron de la zona cercana al cerro Tasajero perteneciente al municipio de Cúcuta. La investigación realizada es de tipo exploratoria y experimental la cual se llevó a cabo en el laboratorio de molienda y moldeo, del Centro de Investigación de Materiales Cerámicos CIMAC.

El proceso de extrusión se realizó usando extrusora de laboratorio con vacío modelo NEW WAVE fabricada por la empresa Metal Souza Ltda., un molino de martillos de laboratorio marca Servitech modelo CT-

058, estufa de secado, vibrotamiz, juego de tamices, equipamiento para realizar prueba de hidrómetro, pinza amperimetrica marca Elmaleh referencia DT266C, plasticimetro de Pfefferkorn, horno mufla, balanzas digitales y un crometro Gabrielli para el establecimiento de la resistencia a la flexión.

A las muestras recolectadas se les realizó ensayos para determinar las características principales de las materias primas que entran al proceso de extrusión. El primero fue el índice de plasticidad, el cual se realizó utilizando el método de Pfefferkorn, luego se realizaron ensayos para determinar el tamaño de partícula, los cuales se llevaron a cabo utilizando la técnica del hidrómetro y el análisis por tamizado [6-8].

Posteriormente se procedió a la preparación de varias mezclas para ser usadas en el equipo de extrusión, las variables de trabajo en dichas mezclas fueron el contenido de arena y la variación del tamaño de grano respecto al patrón original extraído de la mina, la molienda se realizó por vía seca utilizando un molino de martillos de laboratorio. Una vez definidas las mezclas se procedió a realizar los diferentes ensayos en la extrusora de laboratorio, se utilizó una boquilla que da la forma de una baldosa de 4,0 centímetros de lado, se establecieron los tiempos de extrusión, la potencia requerida en términos de amperaje con respecto a una alimentación de 220 VAC y las características superficiales del


Figura 1. Fotografías digitales, a) proceso de extrusión de las muestras y b) probetas o muestras cocidas.

a) b)

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producto conformado. Terminado el proceso de extrusión, las probetas se llevaron a la estufa de secado por un tiempo de 24 horas a una temperatura de 110 °C, posteriormente al horno mufla a una temperatura de1000°C durante 6 horas, finalmente las probetas fueron sometidas a los ensayos de absorción de agua (método de inmersión) y resistencia a la flexión. En la figura 1, se presentan fotografías del proceso de extrusión y de las probetas o muestras finales. Los ensayos realizados se llevaron a cabo de acuerdo a lo establecido en las normas técnicas colombianas para este tipo de materiales [9-13].

Resultados y discusiónLos expertos en cerámica afirman que

para tener un buen resultado en la etapa de extrusión se debe considerar dos factores, el primero se refiere a la maquinaria o equipo utilizado para el moldeo y el segundo hace referencia a la materia prima [14].

En la tabla 1, se presentan los resultados del tamaño de partícula que permiten determinar la aptitud cerámica de las muestras, los cuales al graficarse en el triángulo de Winkler (ver figura 2), determina la zona especifica (Z1, Z2, Z3 o Z4) en la cual se encuentran las muestras estudiadas. De los resultados anteriores, se evidencia que ninguna de las muestras está dentro de una zona especifica, la zona mas cercana es Z3, cuya aptitud es para la fabricación de tejas, ladrillos perforados y pisos, sin embargo habría que aumentar el contenido de partículas superiores a 20 µm, es decir la fracción arenosa, para que las muestras se ubiquen en esta zona. De otra forma se aprecia que la muestra perteneciente a la formación León, tiene un mayor contenido de partículas finas (% limos y % arcilla), aportando mayor superficie específica a las partículas, contribuyendo en el aumento de la plasticidad, lo anterior se infiere de los resultados reportados en la tabla 2, donde se observa un IP promedio de 24,5% para las muestras de la formación Guayabo, mientras

que el IP para la formación León reportó un valor de 29,5%.

Tabla 1. Porcentaje de arena, limos y arcillas según el tamaño de partícula de las muestras.

Figura 2. Ubicación de las muestras de arcilla en el triángulo de Winkler, usando los datos de la tabla 1.

Tabla 2. Índices de plasticidad de las muestras.

* Usando el método de Pfefferkorn

Los análisis de granulometría por tamizado complementaron los resultados del ensayo de análisis de partícula, se evidenció que en los diferentes tipos de arcillas (molida en molino de martillos), alrededor del 55 % de la muestra eran pasante tamiz 120 (125 ), lo cual deja ver que existe una buena proporción entre las partículas gruesas y finas.

El comportamiento de los materiales arcillosos en el proceso de extrusión, se describe mediante la velocidad y corriente de extrusión, los cuales se presentan en la tabla 3. Se observa que la corriente promedio no varió, mientras que la velocidad oscilo entre 1,1 y 1,5 cm/s.


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Tabla 3. Comportamiento de los materiales arcillosos de la formación León y Guayabo en el proceso de

conformado por extrusión.

* En el momento en que ya existe conformado de la pieza, en este instante se ha estabilizado el consumo

eléctrico.

La muestra proveniente del municipio

de El Zulia presentó la mejor valoración en todos los aspectos, es evidente que el índice de plasticidad más bajo de esta arcilla influyó este resultado. Las probetas elaboradas con la arcilla de la formación León presentaron defectos en su superficie, al realizar nuevas pruebas disminuyendo el porcentaje de limos se logró disminuir este inconveniente, el rango de mejor comportamiento para este material arcilloso estuvo entre el 22% y el 28% de fracción limosa.

Las probetas obtenidas se llevaron a la estufa de secado y posteriormente al horno mufla a una temperatura de 1000 °C, a las probetas sinterizadas se les realizó los ensayos de absorción de agua y resistencia a la flexión, dichos resultados se presentan en la tabla 4, donde se aprecia que hay una variación aproximada del 10% entre los valores encontrados para estos parámetros.

Tabla 4. Absorción de agua y resistencia a la flexión de las probetas elaboradas

En miras de encontrar las condiciones más óptimas que debe presentar el material a utilizar en el proceso de extrusión se elaboraron varias mezclas a las cuales se les

realizó cambios en el tamaño de grano y en el contenido de arena. Las características de las diferentes mezclas elaboradas se presentan en la tabla 5.

Tabla 5. Descripción de las mezclas preparadas

Las mezclas VG se realizaron para determinar la influencia en la variación de las proporciones de los granos grandes y pequeños, para esto se utilizó el material arcilloso de la zona de El Zulia. A las probetas VG sólo se le realizó un análisis visual en la operación de extrusión, las muestras sinterizadas a 1000 °C fueron sometidas a los ensayos de absorción de agua y resistencia a la flexión, las mezclas VA se realizaron para determinar el contenido de arenas más adecuado para realizar un producto con buenas condiciones técnicas y con el menor consumo eléctrico. Los resultados obtenidos se presentan en las tablas 6 y 7, donde se observa, que la muestra que presenta mayor dificultad para fluir, es la que tiene la menor resistencia a la flexión. Para las muestras, donde se varió la concentración de arena (VA1, VA2 y VA3), se aprecia que a medida que aumenta el contenido de arena, el índice de plasticidad (IP) y la resistencia a la flexión disminuye, mientras que el porcentaje de absorción de agua permanece constante.

Tabla 6. Comportamiento de las probetas sometidas a cambios de granulometría


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Tabla 7. Comportamiento de probetas sometidas a variación del contenido de arena

* Temperatura de cocción 1000 °C

Aunque los resultados de las pruebas de absorción de agua, y resistencia a la flexión están en función de variables como la mineralogía de la arcilla, la temperatura de cocción, la composición química y la distribución granulométrica entre otras, en la extrusión éstas juegan un papel importante, ya que al conseguir una buena compactación de la pieza extruida se logra disminuir la porosidad de la misma, influyendo positivamente en las propiedades mecánicas de la muestra. Los resultados de la tabla 7, dejan ver que los valores óptimos se dan para las mezclas VA1 y VA2. La resistencia a la flexión permite establecer que el aumento del contenido del material arenoso disminuye el valor de esta propiedad, lo cual trae como consecuencia que haya un mayor consumo energético cuando se trabaja con valores elevados de arena, ya que se requiere una mayor temperatura de cocción para alcanzar un resultado como el de la muestra sin agregar arena (V0).

ConclusionesDe acuerdo a los resultados obtenidos, la

aptitud cerámica de las arcillas de la región según el triángulo de Winkler está muy cerca de la zona Z3, cuyo uso es para la fabricación de tejas, ladrillos perforados y pisos.

El diseño de la máquina y la materia prima son los dos factores principales a los que hay que prestar atención si se quiere hacer un buen producto cerámico utilizando el moldeo por extrusión.

El estudio de las arcillas utilizadas permitió establecer que las arcillas con una granulometría variada son las más adecuadas

para realizar un buen moldeo y obtener un nivel de compactación óptimo.

Las arcillas con gran cantidad de partículas finas no permiten que haya una buena compactación de la pieza, presentan problemas para el corte, reducen el buen aspecto superficial de la pieza y la resistencia a la flexión puede verse reducida si se forman laminaciones o corazón negro en el moldeo de la baldosa. Las arcillas con alto contenido de partículas gruesas presentan resultados similares a los expuestos para las partículas finas.

Lo ensayos realizados a las mezclas con variación de material arenoso ha permitido establecer que los rangos más adecuados para la formulación de las pastas cerámicas en la zona metropolitana de Cúcuta deben estar en: la fracción arenosa entre 20 y 27%, 23 y 28% para la fracción de limos y entre 47 y 58% para la fracción arcillosa; el índice de plasticidad debe estar cercano al 22%. Las formulaciones establecidas en estos rangos permiten obtener buenas velocidades de extrusión, consumos energéticos adecuados y una buena calidad del producto fabricado.

AgradecimientosLos autores agradecen al departamento

Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación COLCIENCIAS a través del programa Jóvenes Investigadores P-2007-027 y al Centro de Investigación de Materiales Cerámicos CIMAC por el apoyo brindado.

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Respuestas

Año 14

No. 2

Diciembre 2009

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