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César Nunura / César Lecaros

Caracterización del

acero inoxidable AISI 420 y los efectos de lapresencia de carburos de cromo en la

estructura martensítica Pág. 4

Elmer Ramirez

Modelo para viabilizar proyectos de

generación deelectricidad

con ERNCen zonas rurales del Perú para

promover su desarrollo sosteniblePág. 12

Volumen 09, 2015 Lima, Perú • ISSN 1996-7551

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Revisa todas las edicio-nes de la Revista I+i enversión digital

Editor en Jefe: Narciso Arméstar, Tecsup

Comité editorial: Aurelio Arbildo, Inducontrol;Jorge Bastante, Tecsup; Elena Flores, CementosPacasmayo; Carlos Hernández, Alicorp; Mayra Pi-nedo, Tecsup; Jack Vainstein, Vainstein Ingenieros

Coordinadora: Kelly Yale

Colaboradores: William Agurto, Huguez Ames, Ángela Chávez, Diego Chirinos, Silvia Espinoza,César Lecaros, María Mendoza, César Nunura,Ricardo Pantoja, Ivonne Parían, Antonio Pinto,Elmer Ramirez, María Reque, Luis Salas, Lauren-ce Salmon, César Vásquez, Cesar Vera, KlingeVillalba

Corrector de estilo: Ana María Velando

Diseño y diagramación: OT Marketing

Publicitario E.I.R.L.Impresión: Tarea Asociación Gráca EducativaPasaje María Auxiliadora 156-164, Lima 5, PerúHecho el depósito legal en la Biblioteca Nacionaldel Perú: 2007-04706

Tecsup: Campus Trujillo: Vía de Evitamiento s/nVíctor Larco Herrera. Trujillo, Perú. Campus Lima: Av. Cascanueces 2221 Santa Anita. Lima, Perú.Campus Arequipa: Urb. Monterrey Lote D-8 JoséLuis Bustamante y Rivero. Arequipa, Perú.

Publicación anual: Tecsup se reserva todos losderechos legales de reproducción del contenido,sin embargo autoriza la reproducción total o par-cial para nes didácticos, siempre y cuando secite la fuente. Publicación Indexada en Latindex.

Nota: Las ideas y opiniones contenidas en losartículos son de responsabilidad de sus autoresy no reeja necesariamente el pensamiento denuestra institución.7 56

Compensación de Energía ReactivaMediante el Uso de un D – Statcom

Monofásico y Trifásico............. María Mendoza/ Néstor Enríquez8 62La Teoría de Juegos y el Equilibrio de Nashen la Educación Superior............................................ Luis Salas9 70Fenton Térmico Activado en el Tratamientode Euentes de la Producción Industrial deColorantes de Carmín y Bixina...................Huguez Ames / María Reque................ ................. ..... César Vásquez

1 4Caracterización del Acero Inoxidable AISI 420 y los Efectos de la Presenciade Carburos de Cromo en la EstructuraMartensítica.................César Nunura / César Lecaros2 12Modelo para Viabilizar Proyectos deGeneración de Electricidad con ERNC enZonas Rurales del Perú para Promover suDesarrollo Sostenible................ ................. ..... Elmer Ramirez3 22 Acción Humectante del Extracto del Cálizdel Aguaymanto (Physalis Peruviana) enFormulaciones Cosméticas..................................Laurence Salmon.................Ivonne Parían / Diego Chirinos

4 28Cálculo Estructural sometido a Carga deViento de un Colector Parabólico Solar(ANSYS R15.0)............................................Cesar Vera5 36Decisiones en la Planicación Jerárquica dela Producción: Metas, Heurísticas y Sesgos............... William Agurto / Ángela Chávez................Ricardo Pantoja / Antonio Pinto6 46Efectividad del Aprendizaje Basado enProblemas en el Rendimiento Académicodel Curso de Física..................Silvia Espinoza/ Klinge Villalba

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Este año marca el crecimiento de nuestra institución en varios frentes. Por un lado, hemotado nuevas carreras como Aviónica y Mantenimiento Aeronáutico, Mecatrónica IndustrSoftware, e Integración de Sistemas, que se suman a dos nuevas que están en ejecución depasado: Operaciones Mineras y Gestión de la Producción. Con ellas vamos a ampliar nude posibilidades de profesionalización a 11 carreras técnico profesionales. Parte del crecplica, también, la creación de nuevas ocinas como la de Huancayo, que nos permite, enmomento, ofrecer cursos de educación continua en las áreas de Electrotecnia y MantenPlanta, y programas de preparación para postular a Tecsup, llamados Preparatec.

De otro lado, se ha iniciado el proyecto Tecsup 2.0 que es la nueva forma de aprender aun novedoso método de enseñar y evaluar. Dicho proyecto involucra a la comunidad debusca ubicarse a la altura de las mejores instituciones educativas del mundo.

En este escenario de cambio acelerado y dinámico es que ofrecemos una nueva versión revista I+i que en su novena edición presenta nueve artículos de distintas disciplinas de tecnología, educación y gestión.

Este número incluye, igualmente, el interesante aporte de nuestros docentes especialistaspresentadas. Además, con el n de fomentar la cultura de investigación desde nuestras amos con la colaboración de alumnos en la coautoría.

Adicionalmente, les ofrecemos artículos de investigadores de la Universidad de Ingeniegía - UTEC y de la Universidad Nacional Agraria de la Selva; y, en el sector industrial, Minera Cerro Verde y Yura S.A.

Esperamos que esta nueva entrega de I+i satisfaga sus expectativas, como en anteriores odes, y podamos seguir contribuyendo a la difusión de la tecnología para benecio de nuesy de la sociedad en general.

Comité Editorial

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Análisis de la microestructura del

acero inoxidableluego de un tratamiento térmicopara minimizar los efectos nodeseados en la tenacidadpor la presencia de

carburos de cromo demorfología facetada.

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Palabras ClavesMartensita, carburos de cromo,temple.

Key wordsMartensite, Chromium Carbides,Quench.

RESUMEN

El estudio analiza la microestructura del acero inoxidable AISI420 luego del tratamiento térmico de temple. Mediante el usode técnicas de caracterización como la microscopia óptica yelectrónica de barrido, se constata la presencia de carburos decromo de morfología facetada, y de distribución alineada sobre laestructura martensítica. Estos afectan la tenacidad de las láminasde cuchillos al producir la fragilidad de los mismos. Análisis decomposición química y mecánica de la fractura que complemen-tan los resultados sugieren posibles soluciones a estos efectosno deseados.

ABSTRACT

A study on the microstructure of AISI 420 stainless steel after har-dening heat treatment is discussed. Characterization techniques

such as light microscopy and scanning electronic microscopy

shows that the presence of chromium carbides and his distribu-tion aligned at the martensitic structure affect the microstructure, producing fragility. Chemical composition analysis and fracture mechanics to complementing the results suggest possible solu-tions to these undesirable effects.

INTRODUCCIÓN

Utensilios de cocina como las láminas de cuchillos deben pre-sentar dureza para garantizar resistencia al lo. Al mismo tiempo,deben ser resistentes a la oxidación y corrosión por razones dehigiene, Así como tenaces para ser utilizados en operaciones decorte. Sin embargo, láminas de acero AISI 420 producidas por

tratamiento de temple y revenido demostraron fragilidad cuandofueron usadas para cortar carne bovina, lo que pone en riesgo laintegridad del operador.

Este tipo de láminas deben poseer la suciente resiliencia paradeformarse en operación y recuperar posteriormente su forma.En principio, la fragilidad de una lámina de acero inoxidable pue-de ser el resultado de una dureza inadecuada luego del temple ouna mala aplicación del revenido. Otros factores a considerar sonla composición química del material, la microestructura, los con-centradores de tensiones, etc. El análisis de la microestructura ysu composición química tienen que revelar informaciones impor-tantes sobre los mecanismos que afectan la tenacidad del ma-terial en cuestión. Asimismo, ensayos de dureza en las láminasdeben ser aplicados para constatar que un excesivo valor puedeafectar la resistencia a la exión, pues estas deben deformarselo suciente en operación sin llegar a la ruptura. Finalmente, unanálisis en la región de rotura debe mostrar si existieron mecanis-mos de ruptura dúctil o frágil. La gura 1 presenta una lámina decuchillo luego de un ensayo de exión.

César Nunura, Tecsup / César Lecaros, Tecsup

Caracterización del acero inoxidable AISI 420 y los efectos de la presende carburos de cromo en la estructura martensítica

Characterization of Stainless Steel AISI 420 and the Effects of the Presenceof Chromium Carbides in the Martensitic Structure

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Figura 1. Lámina de cuchillo luego de ensayo de exión. Fuente: Elaboración propia.

FUNDAMENTOS

Los aceros inoxidables martensíticos se caracterizan por la pre-sencia de cromo, es su principal elemento de aleación (de 11,5%a 18,0%). Son endurecibles por tratamiento térmico de temple loque aumenta la resistencia a la corrosión y evita la precipitaciónde carburos. Su dilatación térmica es igual a la de los aceros alcarbono. Presentan, además, transición dúctil – frágil en la estruc-

tura BCC (cúbica de cuerpo centrado) [1], así como baja soldabi-lidad. Pueden ser divididos en:

Estos aceros son ferromagnéticos, fácilmente conformados enfrío o caliente (sobre todo si el contenido de carbono es bajo).Presentan resistencia a la corrosión por agua y ciertos químicos.

A medida que aumenta el contenido de carbono esta disminu- ye, en tanto que se eleva con el contenido de cromo. El níqueltambién incrementa la resistencia a la corrosión. Un ejemplo esel acero del tipo AISI 431, con bajo contenido de carbono, altocromo y presencia de níquel. Todos los aceros inoxidables mar-tensíticos son templables y debido a la alta templabilidad por elalto contenido de cromo pueden, generalmente, ser enfriados alaire; algunos otros lo son en aceite y agua (tenores de carbonomás bajos) [2].

Luego del temple, se administra un tratamiento de revenido a bajatemperatura (generalmente entre 150 °C y 400 °C) para aliviar lastensiones. El revenido se aplica a aceros con bajos contenidos decarbono en un rango de 550 °C a 750 °C, durante 1 a 4 horas.Se debe evitar el calentamiento entre 450 °C y 600 °C, pues elloafecta la tenacidad y la resistencia a la corrosión. Para una com-pleta recuperación de las propiedades, el tratamiento de recocidose hace en el intervalo de 725 °C a 915 °C [3].

La gura 2 muestra las curvas TTT (tiempo – trasformación – tem-peratura) que describen las microestructuras generadas fuerade equilibrio. Se observa que la presencia de cromo desplazala curva hacia la derecha lo que favorece la templabilidad y laformación de la estructura martensítica a tasas de enfriamientomás lentas (inclusive al aire). Esto también es conveniente en loque respecta a la tenacidad, pues enfriamientos más lentos noproducirán microsuras, aumento de tensiones residuales, ni alte-raciones dimensionales en las piezas tratadas [4] [5]. Las guras3 y 4 muestran la microestructura de un acero inoxidable AISI 420antes y después del tratamiento térmico de temple, respectiva-mente. En la estructura bruta (sin temple) se observan granos deferrita y carburos de cromo que se formaron durante el procesode solidicación (gura 3). Lo deseable es que estos carburos se

encuentren esferoidizados y distribuidos de manera dispersa. Siestos están alineados, la tenacidad puede verse afectada, puestales carburos probablemente favorecen el crecimiento de grietas

y la posterior ruptura del material, si es utilizado en operacionesque produzcan deformación [6].

Luego del temple se distingue la típica morfología de la martensita(gura 4). Los carburos de cromo coexisten en esta fase, puesel tratamiento de temple no los disuelve en la matriz del material.Para la completa disolución de tales carburos de cromo, las tem-peraturas deben alcanzar valores superiores a 1.000 °C, lo queocasiona el aumento del tamaño de grano y alteraciones de latenacidad [7].

(a)

(b)Figura 2. Curvas TTT para el acero AISI 420. (a) Curvas de transformación isotérmi-ca. (b), Curvas de enfriamiento continuo [adaptado de [4]].

Figura 3. Microscopia ópticadel acero inoxidable martensítico

AISI 420 antes del tratamientotérmico de temple. Se observangranos de ferrita y carburos decromo dispersos en la matriz.500x. Ataque: Vilella. [Adaptadode [5]].

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Figura 4. Microestructura delacero inoxidable martensítico

AISI 420 luego del tratamientotérmico de temple. Se observanagujas de martensita. 500x. Ata-que: Vilella [adaptado de [4]].

METODOLOGÍA

El objetivo de esta contribución es estudiar las posibles causas de

la baja tenacidad que presentaron las láminas de acero durantesu uso. Para los análisis se emplearon láminas fracturadas delacero AISI 420 cuya composición química fue determinada pormedio de espectrometría de emisión óptica (OES, por sus siglasen inglés). Los elementos y sus proporciones son presentadosen la tabla I.

%C %Si %Mn %Cr %Ni %Mo0,28 0,45 0,30 10,69 0,11 0,02

Tabla I. Composición química del AISI 420. Elaboración propia.

Las muestras fueron retiradas de la lámina fracturada en servicio ysometidas a los métodos metalográcos convencionales de cor-te y lijado, seguidos de pulido y ataque químico, proceso reco-mendado para microscopia óptica y electrónica. Las seccionestransversales de las piezas fueron elegidas de acuerdo a procedi-mientos de la norma ASTM E3-01, y atacadas químicamente conel reactivo Kalling I [8]. También se recolectaron los datos de du-reza en condiciones de tratamiento térmico según la norma ASTME10-07a [9] [10]. Finalmente, se realizaron análisis en las fracturasde las láminas mediante microscopia electrónica de barrido paradeterminar el tipo de falla durante el uso de dichas láminas.

RESULTADOS

A. Análisis metalográficos en láminas fractu-radas en servicio

Luego de cortar las piezas, las secciones transversales fueronprimero analizadas bajo microscopia óptica. En la gura 5 se ob-serva una estructura martensítica revenida con la presencia decarburos de cromo alineados.

(a)

(b)

Figura 5. Microestructura de la sección transversal de la lámina AISI 420. (a) 500x;(b), 1000x. Se observa una matriz martensítica con carburos de cromo. Ataque:Kalling I. Fuente: Elaboración propia.

Las guras 6 y 7 muestran los análisis de microscopia electrónicade barrido de los carburos de cromo. El análisis cualitativo de EDS(energy dispersive x-ray/energía dispersiva de rayos x) reveló altoscontenidos de cromo en los carburos de morfología esferoidizada

y facetada. Esa morfología probablemente favorece la nucleación y propagación de suras que llevan a la ruptura catastróca delmaterial. Los carburos presentaron elevadas cantidades de Cademás de las de Cr.

(a)

(b)

Figura 6. SEM con detalles de los carburos de cromo sobre un fondo de martensitarevenida. (a) 10000x, (b) 20000x. Los carburos presentan una morfología esferoidi-zada. Ataque: Kalling I.Fuente: Elaboración propia.

7

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Estos carburos de cromo de estructura facetada adquirieron sumorfología durante el proceso de solidicación. El cromo no sedifundió en solución sólida en la matriz de hierro-carbono. Adop-taron un alineamiento en los granos del material debido al procesode laminación en caliente al momento de fabricar las láminas. Lasguras 8 y 9 muestran las regiones de las fracturas de las láminasde los cuchillos. Algunas de estas regiones presentaron fracturadúctil mientras que otras presentaron planos de clivaje, lo queevidencia la existencia de fractura frágil.

(a)

(b)

Figura 7. Análisis cualitativo de la composición química de la región en destaquesobre un carburo de cromo. (a) Los precipitados presentan morfología facetada enun fondo de martensita revenida. (b) El espectro de energía muestra la presencia decromo y carbono. Fuente: Elaboración propia.

Figura 8. Supercie de fractura. Se observan áreas de fractura dúctil y áreas defractura frágil (planos de clivado). Aumento 250x.

Figura 9. Supercie de fractura. Detalle de la gura 8. Planos de clivaje. Aumento1000x. Fuente: Elaboración propia.

B.Tratamientos térmicos en láminas propor-cionadas por el fabricante

La gura 10 muestra láminas de AISI 420 sin tratamiento térmicoentregadas por el fabricante para el presente estudio. Antes deltemple, las láminas se precalentaron a 550 °C en tres periodos detiempo (30, 60 y 90 minutos). Luego, fueron austenitizadas por 15minutos a una temperatura de 1000 °C. Su enfriamiento se realizóen aceite para temple ILQUENCH 1 de Castrol.

Figura 10. Láminas de AISI 420 sin tratamiento térmico proporcionadas por el fabri-cante. Fuente: Elaboración propia. Después del enfriamiento, las láminas pasaron por un tratamientode revenido a 300 °C por 20 minutos. La gura 11 muestra delarreglo de los carburos de cromo en dichas láminas antes delprecalentamiento (a) y su reordenamiento en la microestructuraposterior al proceso (b). Se observa que los carburos de cromo

ya no se encuentran alineados. El precalentamiento que produjomejores resultados fue el de 90 minutos. La gura 12 presenta lamicroestructura luego del revenido de las láminas.

(a)

8

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(b)

Figura 11. Carburos de cromo en una microestructura de granos de ferrita. (a)Carburos alineados. 500x. (b) Carburos dispersos luego del precalentamiento a550 °C en un intervalo de 90 minutos. 1000x. Ataque: Kalling I.

Fuente: Elaboración propia.

Figura 12. Microestructura luego del tratamiento de revenido. Martensita reveni-da y carburos de cromo dispersos. 1000x. Ataque: Kalling I.Fuente: Elaboración propia.

C. Ensayos de dureza

La tabla II muestra los valores de dureza HRC y HV (EscalaRockwell C y Escala Vickers, respectivamente) de las láminasque presentaron fractura en servicio (promedio de 3 ensayos).Están dentro del rango permitido por el fabricante. Cabe men-cionar que tales láminas ya poseen estructura de martensitarevenida. La tabla III exhibe los valores de dureza de las láminasproporcionadas por el fabricante luego del tratamiento de tem-ple y revenido realizado en laboratorio.

Muestra HRC HV 01 55 60002 54 580

Tabla II. Durezas de las láminas fracturadas en servicio (martensita revenida)Fuente: Elaboración propia.

Muestra HRC HV 01 52 53002 52 530

Tabla III. Durezas de las láminas ofrecidas por el fabricante (martensita revenida)Fuente: Elaboración propia.

CONCLUSIONES

El análisis metalográco reveló la presencia de carburos ricosen cromo, alineados y de morfología facetada, lo que probable-mente indica que esos precipitados son los responsables de lafractura de la lámina en servicio.

Además de ser ricos en cromo, los carburos presentan altocontenido de carbono. En ese sentido, los granos del materialposeen una composición química diferente (el cromo y el car-bono deben estar presentes en solución sólida en el acero), loque probablemente afecta la resistencia a la corrosión.

La dureza de las láminas fracturadas en servicio no fue determi-nante en la falla del material en uso.

De acuerdo con el análisis de las microestructuras y durezasobtenidas, el tratamiento con mejor resultado en términos dedispersión de los carburos fue el de precalentamiento de 90minutos. Las micrografías (Figura 11) muestran una distribuciónparcial de dichos carburos en la martensita, los cuales son res-

ponsables de la fragilidad del material. En esas condiciones hayuna mejora en las propiedades mecánicas del acero en estu-dio. Sin embargo, estudios futuros podrían optimizar el tiempode precalentamiento a valores menores.

REFERENCIAS

[1] Strobel, E. (2005). Estudo da Resistência a Corrosão do Aço Inoxidável Martensítico CA6NM em Meio MarinhoSintético. Tesis del Programa de Posgraduación en Inge-niería y Ciencia de los Materiales de la Universidade São

Francisco. Itatiba, Brasil.

[2] Chiaverini, V. (2005). Aços e Ferros Fundidos. (6ª. ed.).São Paulo: Associação Brasileira de Metalurgia e Mate-riais.

[3] Colpaert H. (2008). Metalograa dos Produtos Siderúrgi-cos Comuns (4ª. ed).. São Paulo: Blucher.

[4] Vander G. (1991) Atlas of Time-Temperature Diagramsfor Irons and Steels. Pensilvania: ASM International.

[5] ASM International (1995). Heat Treating Processes andRelated Technology: Practices and Procedures for Ironsand Steels. Ohio: ASM International.

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por el Senati de Lima. Experiencia en el área de Análisis Nu-mérico en Transferencia de Calor, Materiales, Metalurgia Física

y Ensayos no Destructivos. Es investigador del CNPq (Conse-lho Nacional de Desenvolvimento Cientíco e Tecnológico deBrasil). Responsable del Laboratorio de Ensayos de Materialesde Tecsup – Lima.

cnunura@tecsup.edu.pe

César Lecaros

Tiene estudios de maestría en Ingeniería y Ciencias de los Ma-teriales en la Ponticia Universidad Católica del Perú. Ingenieromecánico por la Universidad Nacional de Ingeniería, con es-pecialización en Materiales de Ingeniería. Especialización en

Automatización de la Producción en Senai,-Brasil. Especialistaen Metrología, con capacitaciones en México y Brasil. Miem-bro de la American Society of Mechanical Engineers (ASME).

clecaros@tecsup.edu.pe

Agradecimientos: A Tecsup por las oportunidades profesionales, en especial alIng. Javier Ganoza (Gestión Industrial y Mecánica – Tecsup)por el incentivo y apoyo constante a la investigación.

A la Pontica “Ponticia Universidad Católica de Rio Grandedel Sur” por el uso del Laboratorio de Metalografía y Tratamien-tos Térmicos (Lamett) y al Centro de Microscopia y Microanáli-sis (CEMM) de la Facultad de Ingeniería (FENG).

[6] Guimarães A. & Mei P. (2004). “Precipitation of Carbidesand Sigma Phase in AISI Type 446 Stainless Steel under Working Conditions”. Jorunal of Materials Processing Technology, 155-156.

[7] Fortinox S.A. Manual Técnico de Aceros Inoxidable(2013). Una empresa del grupo Thyssen Krupp. Bue-nos Aires, Argentina.

[8] ASTM Standard E3-01 (2001). Standard Guide for Pre-paration of Metallographic Specimens. American Socie-ty for Testing and Materials.

[9] ASTM Standard E10-07 (2007). Standard Test Methodsfor Brinell Hardness of Metallic Materials. American So-ciety for Testing and Materials.

ACERCA DE LOS AUTORES

César Nunura

Es ingeniero mecánico por la Ponticia Universidad Católicade Río Grande do Sul (PUCRS - Brasil). Maestría en Ingenieríade Procesos de Fabricación por la Universidad Federal de RioGrande do Sul (UFRGS – Brasil). Doctorado en Ingeniería deMateriales por la Ponticia Universidad Católica de Río Grandedo Sul (PUCRS - Brasil). Técnico en Mantenimiento Industrial

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Energías renovablesno convencionales (ERNC) unaoportunidad de desarrollo para lapoblación rural del Perú.

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RESUMEN

La presente investigación tiene por objetivo proponer un modelopara viabilizar proyectos de generación de electricidad, medianteel uso de ERNC en zonas rurales con población en situación depobreza, que permita potenciar su desarrollo de manera soste-nible. El estudio utiliza una metodología basada en la técnica de

construcción de escenarios por impactos cruzados, en la cualse aplica prospectiva estratégica; asimismo emplea el diseño noexperimental, sin manipulación de variables.

Las etapas para la construcción de escenarios se sustentan enel análisis y determinación de las variables, la identicación deactores y el análisis de escenarios de la combinatoria de seishipótesis.

El modelo propone la participación del sector privado en el desa-rrollo de los proyectos energéticos, y toma en cuenta el subsidiotemporal de los gobiernos, especialmente el central; un marconormativo que fomente la participación de los inversionistas; unsistema nanciero que apoye al sector privado y la colaboración

activa de universidades, fabricantes y proveedores.Para que los proyectos energéticos sean sostenibles, debentener la concesión otorgada por el MEM, respetando aspectosrelacionados al sector eléctrico, y cumplir con el requisito que, enaquellas zonas donde se implementen dichos proyectos ener-géticos, la electricidad genere valor para su uso productivo. Sepropone la coordinación de los proyectos energéticos de usoproductivo, dentro del Ministerio de Energía y Minas (MEM), o enel Ministerio de Desarrollo e Inclusión Social (MIDIS), cuyo objeti- vo será coordinar las zonas donde se concesionarán los proyec-tos energéticos, mediante la evaluación del uso de las energíasrenovables para producir electricidad, el impacto social en la po-blación y las actividades productivas que generen rentabilidad demanera sostenible.

ABSTRACT

This research has for goal to implement a model for developingviable electrical generation projects with use of Non-Conventio-

nal Renewable Energy, focused in poor people of rural areas toenable enhance sustainable development. The methodology is

based on technique for cross-impact scenarios, applying strate-

gic prospective, as well as non-experimental design without ma- nipulation of variables.

The steps for building scenarios include the denition and eva- luation of key variables, the identication of the actors, and the analysis of multiple scenarios through the combination of six hypotheses.

The model propose the participation of the private sector in thedevelopment of energy projects, considering the temporary sub-

sidy of all the levels of government, especially central government; a regulatory framework that encourages the investors’ participa-tion; a nancial system supporting the private sector and the acti-ve participation of universities, manufacturers and suppliers.

For implementing sustainable energy projects it will be necessary a concession granted by the Ministry of Energy and Mines, afterfull all requirements concerning electricity sector, particularly to

add value to its productive use.

The research suggests the coordination of projects for produc-tive use, through of the Energy and Mines Ministry or Ministry of

Development and Social Inclusion, which they should coordinate areas where energy projects will be concessioned through theevaluation of the use of renewable energy to generate electricity,the social impact on the population and productive activities with

sustainable protability.

Palabras ClavesEnergías Renovables No Con-

vencionales (ERNC), Escenariospor impactos cruzados, Activida-des productivas.

Key wordsNon-Conventional RenewableEnergy, Cross impact scenarios,Productive Activities.

Elmer Ramirez, Utec

Modelo para viabilizar proyectos de generación de electricidad con ERNC enzonas rurales del Perú para promover su desarrollo sostenible

Model to Make Electricity Generation Projects Viable by Using NCRE in Rural Areas of Peru to Promote its Sustainable Development

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90.0%

P o r c e n

t a j e

Evolución del Coeciente de ElectricaciónNacional 1992-2011

80.0%

70.0%

60.0%

50.0%

40.0%

30.0%

20.0%

10.0%

0.0%

1 9 9 2

1 9 9 3

1 9 9 4

1 9 9 5

1 9 9 6

1 9 9 7

1 9 9 8

1 9 9 9

2 0 0 0

2 0 0 1

2 0 0 2

2 0 0 3

2 0 0 4

2 0 0 5

2 0 0 6

2 0 0 7

2 0 0 8

2 0 0 9

2 0 1 0

2 0 1 1

Figura 1. Evolución del coeciente de Electricación nacional en el Perú-2011.Fuente: DGER-MEM PNER 2011-2020.

Ello signica que un grupo importante de la población no cuentacon electricidad, especialmente el de las zonas rurales.

En este contexto, el estudio debe responder las siguientes pre-guntas: ¿Cuáles son las variables críticas que permitan viabilizarproyectos energéticos de generación de electricidad con el usode ERNC en zonas rurales del Perú para su desarrollo sosteni-ble?; ¿Cómo impacta el aspecto sociopolítico, en el desarrollode dichos proyectos energéticos?; ¿Cómo inuyen los aspectostécnico, económico y nanciero, en el desarrollo de los proyec-tos?; y ¿Qué efectos tienen los aspectos ambiental, tecnológico

y humano en la implementación de proyectos de generación deelectricidad con el uso de ERNC en zonas rurales del país?.

FUNDAMENTOS

La energía eléctrica es un servicio básico fundamental para el de-sarrollo de los pueblos, pero antes que todo es un derecho de laspersonas porque permite cubrir las siguientes necesidades de:

Educación -

nación y herramientas informáticas en el desarrollo de clases.

Salud

conservación con el uso de equipos de refrigeración.

enfermos.

consumo de agua potable y la disponibilidad de los serviciossanitarios de mejor calidad.

mejor control y tratamiento de enfermedades.

Sociales

-dio, teléfono e Internet.

una mejor calidad de vida y nuevas oportunidades de negocio.

que favorezcan su desarrollo.

INTRODUCCIÓN

La problemática de la población en condición de pobreza y ex-trema pobreza se maniesta en el bajo nivel de educación, salud,

calidad de vida, productividad, etc. El Instituto Nacional de Esta-dística e Informática - INEI (2013), en el informe “Evolución de lapobreza 2009-2013”, indica que la pobreza en el Perú afecta al23,9% de la población, los cuales el 4,7% corresponde a pobresextremos. Este grupo se caracteriza por:

de los pobres extremos mayores de 15 años, estudiaron úni-camente la educación primaria. El 7,7% de los pobres y el2,0% de los pobres extremos alcanzaron estudiar algún añode educación superior (no universitaria y universitaria).

-ne y contaminación del medio ambiente por ausencia de agua

y saneamiento.

del total de hogares pobres solo el 6,4% de los hogares po-bres contaba con telefonía ja, cifra que desciende a 0,3% enlos pobres extremos. Asimismo, los hogares que acceden alcable y e Internet son principalmente no pobres.

-maño promedio del hogar pobre es de 4,7 miembros el de unhogar no pobre es de 3,7.

El informe especíca, además, que lapobreza se concentra en el área rural,con 48%, y es 3 veces más que en elárea urbana. En la sierra, selva y costarural cuentan con el 52,9%, 42,6% y29%, respectivamente.

El Ministerio de Energía y Minas - MEM (2013) señala, que el Ac-ceso Universal a la Energía es uno de los pilares de la lucha con-tra la pobreza, y una condición mínima para el desarrollo de lascomunidades. Su disponibilidad está relacionada al mejoramientode los niveles de educación, salud, seguridad y actividades pro-ductivas.

En otro informe, la Defensoría del Pueblo (2010) sostiene que lapobreza y la exclusión son elementos asociados a lo rural, es-pecialmente los pueblos indígenas, debido a la falta de accesoa bienes y servicios básicos como la electricidad, el agua y lascomunicaciones.

El Plan Nacional de Electricación Rural 2011-2020 presentaestadísticas de la evolución del coeciente de electricación enel país, muestran que el Perú ha experimentado en los últimos

20 años un lento crecimiento en su nivel de electricación, conun incremento promedio anual de 1,5% durante ese período. Lagura 1 graca dicha evolución. Se observa que el coeciente deelectricación al 2011 fue 83%.

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actividad turística.

al incrementar sus oportunidades de empleo y permitirle suparticipación en actividades de la comunidad.

biomasa, y aumentar sus horas para el estudio.

Económicas -

mente orientadas a dar valor agregado al trabajo artesanalde productos agropecuarios y forestales.

diversos usos productivos de la energía.

Medioambiente -

cidas por el empleo de fuentes energéticas convencionalescomo la leña y el petróleo.

La investigación propone implemen-tar un modelo estratégico que res-ponda a la siguiente hipótesis prin-cipal:

Viabilizar el desarrollo de proyectos energéticos para la genera-ción de electricidad mediante el uso de ERNC en zonas ruralesdel Perú, dependerá del análisis sistémico de las variables so-ciopolíticos, económicos y tecnológicos. Para la validación de la hipótesis principal fue necesario denirseis hipótesis especícas:

H1: La participación del sector privado en proyectos de in- versión con una rentabilidad económica favorecerá eldesarrollo sostenible de las zonas rurales.

H2: Si el gobierno promueve la inversión para el desarrollode proyectos de generación de electricidad que empleaERNC, mejorará la calidad de vida en las zonas rurales.

H3: Proyectos energéticos de bajo costo con ERNC en zo-nas rurales, así como el acceso a su nanciamiento,contribuirán a la inversión.

H4: Potenciales fuentes de energías renovables con pocoimpacto ambiental fomentarán la inversión.

H5: La implementación de normatividad adecuadapromoverá la inversión.

H6: La participación activa de fabricantes yproveedores de equipos fomentarála inversión.

METODOLOGÍA

La presente investigación utiliza una metodología que se basaen la técnica de construcción de escenarios, en la que se

aplica la prospectiva estratégica. La técnica de análisis buscacomprender los retos del futuro, a través de un proceso parti-cipativo, estimulando la colaboración entre los actores claves,a n de traducir dicho análisis en impactos e implicancias paralas decisiones actuales mediante la identicación de peligros yoportunidades, la cual permita establecer políticas y accionesalternativas que aumentan la posibilidad de elección. Se em-plea también el diseño no experimental, sin manipulación de

variables, en el que se observan los fenómenos tal como seencuentran en su ambiente natural, para luego analizarlos.

Las etapas para la construcción de escenarios (gura 2) inclu- yen, inicialmente, el análisis y la determinación de las variablesclave a través del análisis estructural (método MICMAC). Luego,se identican los actores, sus relaciones y retos mediante laestrategia de actores (método MACTOR). Con los resultadosanteriores y las opiniones de expertos, se validan las hipótesismediante el método de impactos cruzados (método SMIC). Fi-nalmente, se generan 64 posibles escenarios de la combinato-ria de las seis hipótesis, para luego seleccionar nueve de ellos,entre los que gura un escenario con una alta probabilidad me-dia del orden del 27% y otros escenarios contrastados, los cua-les son analizados para buscar la concordancia de los hechosfactibles y proponer vías que conduzcan al objetivo del estudio.

Descripción de variables Análisis estructural:Método MICMAC

Estrategia de actores:Método MACTOR

Análisis deescenarios

Método de elaboración deescenarios: Sistema y Ma-trices de Impacto Cruzado

SMIC

Figura 2. Etapas para la construc-ción de escenarios. Fuente: Elabora-ción propia.

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Para el diagnóstico del estudio se aplicó el método Delphi, en elque participaron expertos en energía como consultores, autorida-des de gobierno, gerentes de empresas y académicos, quienescontribuyeron con sus opiniones en diferentes aspectos de la in-

vestigación.

RESULTADOS

Para la determinación de las variables clave del estudio, se identi-caron aquellas consideradas como las más importantes:

V1.1: Participación de la comunidad

V1.2: Participación del sector privado

V1.3: Gestión de los gobiernos

V1.4: Competencia de los recursos humanos V2.1: Inversión

V2.2: Financieros

V3.1: Recursos energéticos renovables

V3.2: Ambientales

V3.3: Normas regulatorias

V3.4: Proveedores de equipos

Luego se determinó la matriz de análisis estructural con la siguien-te valoración de los expertos:

1 :

V 1

. 1

2 :

V 1

. 2

3 :

V 1

. 3

4 :

V 1

. 4

5 :

V 2

. 1

6 :

V 2

. 2

7 :

V 3

. 1

8 :

V 3

. 2

9 :

V 3

. 3

1 0 :

V 3

. 4

1: V1.1 0 2 3 2 2 1 2 3 1 12: V1.2 2 0 2 3 P P 2 2 2 33: V1.3 3 3 0 2 3 3 2 3 3 24: V1.4 2 3 2 0 2 2 2 3 2 25: V2.1 2 3 2 1 0 3 2 2 1 3

6: V2.2 2 3 2 1 3 0 2 2 1 37: V3.1 2 3 2 1 3 3 0 3 2 28: V3.2 3 2 3 2 2 3 3 0 3 29: V3.3 2 3 3 2 3 3 2 3 0 210: V3.4 1 3 2 2 3 3 2 2 2 0

Inuences range from 0 to 3, with the possibility to identify potential inuences: 0: Noinuence; 1: Weak; 2: Moderate inuence; 3: Strong inuence; P: Potential inuences

Tabla 1. Matriz de análisis estructural. Software MICMAC LIPS. Fuente: Elaboraciónpropia.

Con el uso del software MICMAC se obtuvo el plano de inuencia-

dependencia de variables en relaciones directas, que se super-puso con el mapa conceptual de análisis estructural tal como seobserva en la (gura 3).

Figura 3. Plano de inuencia-dependencia de variables en relaciones directas enmapa conceptual del análisis estructural. Software MICMAC LIPSOR-EPITA. Fuente:Elaboración propia.

A partir del plano se analizaron los resultados por cuadrante y dela evolución de las relaciones indirectas y potenciales que repre-sentan los cambios a mediano y largo plazo se obtuvieron lassiguientes variables clave:

V1.2: Participación del sector privado

V1.3: Gestión de los gobiernos

V2.1: Inversión

V2.2: Financieros

V3.1: Recursos energéticos renovables

V3.2: Ambientales

V3.3: Normas regulatorias

V3.4: Proveedores de equipos

Para el análisis de actores se utilizó el método MACTOR, herra-mienta que permite valorar las relaciones de fuerzas entre los ac-tores que intervienen en retos estratégicos, y estudiar sus conver-gencias y divergencias con respecto a los objetivos asociados,lo que facilita responder a las hipótesis en las que intervienen las

variables.

Para cada una de las variables clave, los expertos reconocieronlos actores más relevantes quienes, directa o indirectamente,pueden inuir en el comportamiento de dichas variables a travésde sus acciones u opiniones. El resultado nal de la matriz deactores que inuyen en las variables clave y que se analizaron

mediante el software MACTOR se presenta a continuación.

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Variablesclaves

P a r t

i c i p a c

i ó n

d e

l s e c

t o r p r i v a

d o

G e s t

i ó n

d e l o s g o

b i e r n o s

I n v e r s

i ó n

F i n a n c

i e r o s

R e c u r s o s e n e r g

é t i c o s r e n o v a

b l e s

A m

b i e n

t a l

N o r m a s r e g u

l a t o r i a s

P r o v e e

d o r e s

d e e q u

i p o s

Actores V 1

. 2

V 1

. 3

V 2

. 1

V 2

. 2

V 3

. 1

V 3

. 2

V 3

. 3

V 3

. 4

Act 1 Inversionistas 1 1 1 1 1 1

Act 2 Autoridades degobierno 1 1 1 1 1 1

Act 3 Entidades nancieras 1 1 1 1 Act 4 Comunidades rurales 1 1 1

Act 5 Fabricantes y Pro- veedores de equipos 1 1 1

Act 6Recursos humanos 1 1 1

Act 7Instituciones nacio-nales e internacio-nales

1 1 1 1 1 1 1

Tabla 2. Actores que inuyen en las variables clave. Fuente: Elaboración propia.

Del mismo modo se establecieron los retos estratégicos paracada variable clave así como sus objetivos relacionados, paracuyo logro los actores son parte importante, a n de identicarla convergencia y divergencia existentes entre ellos. Con dichainformación se formulan la evolución de las variables clave, asícomo las propuestas de acción que consideren las alianzas ne-cesarias para materializar los objetivos del estudio.

Para el análisis se utilizó la herramienta matriz de posiciones valo-radas, que corresponde a la representación matricial actores porobjetivos (MAO) de la actitud actual de cada actor en relación acada objetivo.

La actitud del actor se dividió en dos categorías:(+): de acuerdo con el objetivo.(-) : en desacuerdo con el objetivo.

El objetivo se valoró con las siguientes intensidades:(0): poco consecuente.(1): indispensable para sus procesos operativos del actor.(2): indispensable para los proyectos del actor.(3): indispensable para la misión del actor.(4): indispensable para la existencia del actor.

Se construyó una matriz de inuen-cias directas entre actores a partir deun cuadro estratégico de los mismos,la cual valora los medios de acción decada actor según la misma escala deintensidades utilizada en MAO.

Así, para la variable participación del sector privado que es clavepara alcanzar los objetivos del estudio, su intervención dependeráde algunos factores para que dicho sector se interese en el desa-rrollo de proyectos energéticos.

Del plano inuencia-dependencia de los actores se puede de-terminar los que son claves y de mayor inuencia: autoridadesde gobierno, instituciones nacionales e internacionales e inver-sionistas con un alto grado de inuencia y dependencia. Tambiénse observa que las entidades nancieras funcionan como actorregulador para alcanzar a los actores clave y, al mismo tiempo,es un actor objetivo porque se puede inuir sobre ellas para quesu evolución sea la más adecuada. Además, los recursos huma-nos, por su ubicación en el plano, pueden quedar al margen delcomportamiento del sistema. Finalmente, los fabricantes y pro-

veedores de equipos pueden servir de palanca al actor entidadesnancieras.

Figura 4. Plano de inuencia-dependencia de actores para la variable participacióndel sector privado. Elaboración propia. Software MACTOR - LIPSOR.

En el análisis de convergencia de objetivos comunes entre ac-tores se ha utilizado el plano y matriz de convergencia de posi-ciones valoradas 3CAA. Los resultados indican la existencia deun grupo de convergencia conformado por los actores: inversio-nistas (68,7), instituciones nacionales e internacionales (61,8) yautoridades de gobierno (61,6).

Figura 5. Plano de convergencia entre actores orden 3, variable participación delsector privado. Elaboración propia. Software MACTOR - LIPSOR

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Con respecto a las distancias netas entre objetivos, la gura 6muestra los resultados para la variable participación del sectorprivado.

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16

18.5

17

17.5

17.5

Apoy Finan

Part gob

Oport negPart comun

Distancias netas más débilesDistancias netas débilesDistancias netas mediasDistancias netas relativamente importantesDistancias netas más importantes

Figura 6. Gráco de distancias netas entre objetivos, variable participación del sec-tor privado. Elaboración propia. Software MACTOR - LIPSOR-EPITA.

Con respecto a las demás variables, estas fueron analizadas delmismo modo.

Para la validación de las hipótesis se tomaron en cuenta las pro-babilidades de ocurrencia de las opiniones de los expertos. Parala hipótesis 1, los expertos han estimado de manera conservado-ra una probabilidad muy débil de participación del sector privado.Esta probabilidad se incrementa si las demás hipótesis ocurrie-ran también en simultáneo uno a uno tal como se muestra enla tabla 3, alcanzando el mayor impacto de 77%, si el gobiernopromueve la inversión. Por el contrario, la probabilidad disminuyesi las demás hipótesis no ocurren simultáneamente, y presentasu valor más bajo (es decir, es afectada con mayor intensidad) sino existieran normas adecuadas que promuevan la inversión opotenciales energías renovables, en ambos casos a 25%.

Figura 7. Gráco de probabilidades de ocurrencia para la Hipótesis 1 de manerasimple y condicional. Fuente: Elaboración propia.

De los resultados del análisis referente a la hipótesis 1 se conclu- ye que la participación del sector privado en la ejecución de pro- yectos de inversión con rentabilidad económica en zonas rurales y para la población en situación de pobreza se valida en un tiemposuperior a los 10 años, siempre y cuando tenga lugar la participa-

ción del gobierno central, a través de una contribución económicacon recursos propios e internacionales en su inicio, con normasque fomenten la inversión, y una promoción que permita incentivara los inversionistas hacia el desarrollo de proyectos. Igualmente,el gobierno regional debe contribuir con su apoyo económico ypromoción al desarrollo de la región; así como el gobierno lo-cal, mediante la organización de sus zonas e información paraidenticar los lugares más adecuados para la implementación delos proyectos. Finalmente, es necesaria la participación del sectornanciero a través de préstamos para ejecutar dichos proyectos.

Esta misma metodología de análisis se aplicó para las demás hi-pótesis, validándose todas de acuerdo a la siguiente valoraciónde los expertos:

Probabilidades simples y condicionales

Hipótesisespecícas

H1 H2 H3 H4 H5 H6

SI NO SI NO SI NO SI NO SI NO SI NO

H1 50% 0% 71% 25% 69% 33% 71% 33% 73% 28% 69% 35%

H2 77% 31% 54% 0% 82% 29% 81% 33% 85% 26% 79% 35%

H3 65% 29% 71% 18% 47% 0% 67% 31% 68% 27% 67% 32%

H4 62% 25% 66% 17% 63% 27% 43% 0% 67% 22% 62% 30%

H5 70% 25% 75% 16% 69% 28% 73% 27% 47% 0% 68% 31%

H6 59% 26% 62% 20% 61% 27% 61% 29% 62% 26% 43% 0%

Tabla 3. Probabilidades de ocurrencias simple y condicional de las seis hipótesisespecícas. Fuente: Elaboración propia.

Para evaluar los escenarios más probables para viabilizar el de-sarrollo de proyectos de generación de electricidad mediante

ERNC, se empleó el método de impactos cruzados, por el cualse establecieron combinaciones entre las hipótesis denidas yponderadas por los expertos.

El programa utilizado, denominado SMIC (programa de minimi-zación de una forma cuadrática con límites lineales), permite elanálisis de las opiniones de grupos de expertos.

La elección de escenarios para plantear el modelo estratégico,toma en cuenta todas aquellas soluciones con las más altas pro-babilidades de ocurrencia de hipótesis, calculadas por el softwareSMIC, así como el conjunto de soluciones que al menos sumen el60% de las probabilidades totales (tabla 4).

No EscenarioProbabilidaddel escenario

(%)

Probabilidadacumulada

(%)

64 0 0 0 0 0 0 27,3% 27,3%

1 1 1 1 1 1 1 8,4% 35,7%

2 1 1 1 1 1 0 5,7% 41,4%

5 1 1 1 0 1 1 4,1% 45,5%

33 0 1 1 1 1 1 4,0% 49,5%

9 1 1 0 1 1 1 3,8% 53,3%

3 1 1 1 1 0 1 3,4% 56,7%

6 1 1 1 0 1 0 2,5% 59,2%

32 1 0 0 0 0 0 2,0% 61,2%

Tabla 4. Escenarios con la mayores probabilidades y cuya suma acumulada es almenos 60%. Fuente: Elaboración propia. SMIC-PROB-EXPERT

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rurales del Perú, dependerá del comportamiento sistémico de las variables sociopolíticas, económicas y tecnológicas.

La estrategia prospectiva resultó una herramienta importante paraalcanzar los objetivos generales y especícos de la investigación.Su aplicación permitió identicar los diferentes escenarios y su-

gerir las condiciones para su consecución. Por consiguiente, elmodelo estratégico del estudio se focaliza en la coordinación en-tre las diferentes instituciones públicas, que centralizan el conoci-miento de la realidad de las zonas rurales, tanto desde el punto de vista de sus necesidades como de las oportunidades de trabajoproductivo, y priorizan el desarrollo de proyectos en aquellos lu-gares donde se pueda mantener la sostenibilidad del negocio delos inversores.

Los expertos consideraron que la participación del sector privadoes esencial y necesaria, debe ser incentivada mediante la crea-ción de empresas que logren una rentabilidad con los proyectos, y estar enmarcada por condiciones legales, técnicas, económi-cas y nancieras claras y sostenibles. El estudio propone, que elEstado debe asumir el papel de promotor de las inversiones, enlas que el sector privado participa, inicialmente en la administra-ción, operación y mantenimiento de las instalaciones y, posterior-mente, en el desarrollo de más proyectos sostenibles, con los

Figura 8. Modelo estratégico para viabilizar proyec-tos de generación de electricidad mediante ERNC enzonas rurales del Perú, para promover su desarrollosostenible. Fuente: Elaboración propia.

CONCLUSIONES

El análisis estructural permitió denir las siguientes variables clavepara el período de estudio de 10 años: participación del sectorprivado, gestión de los gobiernos, inversión, nancieros, recur-sos energéticos renovables, ambientales, normas regulatorias yproveedores de equipos. Del mismo modo, a partir del estudiode estrategia de actores se determinó que los actores clave fue-ron: inversionistas, autoridades de gobierno, entidades nancie-ras, comunidades rurales, fabricantes y proveedores de equipos,recursos humanos e institucionales nacionales e internacionales.

Todos ellos forman parte del análisis de las hipótesis y los esce-narios futuros de la investigación.

El análisis de variables y actores fue el marco de la investigaciónpara la validación de las hipótesis. Las hipótesis especícas fue-ron validadas al constatarse que sus probabilidades simples se

encuentran alrededor del 50%, las cuales aumentan sustancial-mente cuando las otras hipótesis se presentan en simultáneo ydisminuye si no lo están. Se validó la hipótesis principal, y se con-cluyó que, para viabilizar el desarrollo de proyectos energéticospara la generación de electricidad utilizando ERNC en las zonas

Finalmente, se propuso un modelo que considera una serie de acciones que involucrana los diferentes actores, especialmente la participación del gobierno, en una primeraetapa para subvencionar los proyectos, así como la del sector privado para la implemen-tación y gestión de los proyectos. La siguiente gura representa el modelo del estudio.

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benecios económicos de la venta de energía a los pobladores,para ser usada en sus actividades productivas.

La voluntad política es fundamental para generar estrategias quepermitan establecer mecanismos de convocatoria de los princi-pales actores y darles las condiciones adecuadas con el n desumar sinergias para el logro de los objetivos planteados. Es asíque los resultados del estudio señalan que los diferentes nive-les de gobierno, especialmente el central, tienen que convocar ainstituciones del sector público y privado para denir estrategias

y responsabilidades de sus autoridades y darle al sector privadolas condiciones necesarias para desarrollar proyectos energéti-cos sostenibles.

El modelo propone crear un ente de coordinación de proyectosenergéticos de uso productivo dentro del MIDIS o en el Ministeriode Energía y Minas (MINEM). Para aprobar estos proyectos, am-bos ministerios deberán aprobar los proyectos considerando lossiguientes aspectos:

por consumo de electricidad.

-gías renovables disponibles para su aprovechamiento duranteel mayor número de horas al año.

sistemas, el cual permita su sostenibilidad.

Del mismo modo, se determinó que la participación de la co-munidad es importante, pues su involucramiento contribuye aléxito de los proyectos, especialmente cuando ya se ha denidosu implementación, de tal manera, que los pobladores valorenla necesidad del uso de la energía y reconozcan las oportuni-dades de desarrollo para su comunidad. Además, con el apoyode la comunidad, facilitaría evaluar los materiales existentes quepodrían utilizarse como parte del equipamiento de los proyectos yasí disminuir los costos.

REFERENCIAS

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ACERCA DEL AUTOR

Elmer Ramirez Quiroz

Doctorando en Ingeniería Industrial. Master en Gestión y Audito-ria Energética en la Empresa por la Universidad Politécnica deMadrid, España. Ingeniero Mecánico-Eléctrico por la UniversidadNacional de Ingeniería.

Trabajó 25 años en el sector académico. Condujo acreditacio-nes internacionales del programa de Ingeniería otorgadas por lasagencias ASSIN de Alemania y ABET de Estados Unidos.

Es autor del libro Controladores lógicos programables…una alter-nativa a la automatización moderna, editado por el CONCYTEC,así como de artículos técnicos publicados en revistas. Ha segui-do cursos de ingeniería eléctrica en la empresa ABB-Suecia; deenergía renovables en Estados Unidos y España; y redes indus-triales y automatización por la empresa Siemens en Alemania. Esmiembro de la IEEE y la Asociación Electrotécnica Peruana.Sus áreas de especialización son auditoría y eciencia energética,

y desarrollo de proyectos energéticos mediante ERNC.

eramirez@utec.edu.pe

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Palabras Claves Aditivo, antioxidantes, tensoac-tivo, avonoides, formulación,glicerina, humectación, humec-tante, saponinas, fruto, cáliz.

Key words Additive, antioxidant, surfactant,

avonoids, formulation, glycerin,moisturizing, moisturizing, sapo-nins, fruit chalice.

RESUMEN

El presente trabajo explora la utilización de el cáliz del aguayman-to (goldenberry), que no se consume como alimento y se separadel fruto antes de que sea exportado. Sin embargo, el cáliz con-tiene varios componentes de naturaleza lipídica que podrían serempleados, lo que daría valor agregado a este desecho. Estainvestigación examina la posibilidad de aprovechar el extracto delcáliz del aguaymanto como humectante natural en formulacionescosméticas. La metodología evaluó la capacidad de humecta-ción de dichas formulaciones. Los cálices fueron recolectadosen Huancayo, se obtuvieron los extractos y se prepararon for-mulaciones de jabón líquido y lociones humectantes. Se testó lacapacidad de humectación de cada una de ellas. Los resultadosmostraron que dichos extractos podían incrementar el grado dehumectación de los productos, además de proporcionar una fra-gancia característica.

ABSTRACT

This work explores a potential use of chalice of aguaymanto (gol-denberry).This part of the fruit is not consumed and is separatedfrom it before been exported. However the chalice contains se-veral lipidic components that could be used, thus adding valueto this waste. In this research we have studied the possibility of

using the extract or aguaymanto chalice as natural moisturizer incosmetic formulations. The chalices were collected in Huanca-

yo and extracts were obtained. Then formulations of liquid soaps and body lotions containing the extract were prepared and mois-turizing capacity of each one of them tested. We concluded thatthe addition or the extract of aguaymanto chalice increases the

moisturizing characteristics of the products. As well as provide a sui generis fragrance.

Laurence Salmon, Tecsup / Ivonne Parían, Tecsup / Diego Chirinos, Tecsup

Acción humectante del extracto del cáliz del aguaymanto (Physalis Peruvia- na ) en formulaciones cosméticas

Humectant Action of Aguaymanto Chalice (Physalis Peruviana) in CosmetecFormulations

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INTRODUCCIÓN

El aguaymanto o capulí es un arbusto oriundo del Perú. Su frutoes muy apreciado desde la época precolombina y fue cultivadoen el Valle Sagrado de los Incas.

Desde hace poco el aguaymanto se ha revalorizado como unafruta exótica. En los últimos años ha habido un incremento enlas exportaciones destinadas, principalmente, a varios países deEuropa, Asia y en América a Canadá, que alcanzó los 1,038 kgen el 2012.

Esta fruta es exportada generalmente fresca o deshidratada y librede cáliz, el cual se desecha sin ningún uso en especial.

Si se tiene en cuenta que el cáliz contiene varios compuestos en-tre los que destacan saponinas, avonoides, y lípidos, esta inves-tigación busca aprovechar dicho recurso como aditivo que favo-rezca o aumente la acción humectante de algunas formulaciones.

En ese sentido, diversos compuestos orgánicos contenidos en elcáliz del aguaymanto pueden formar emulsiones que favoreceríanlas propiedades humectantes de un producto cosmético. En elpresente trabajo se obtiene un extracto de cáliz de aguayman-to que se agrega a formulaciones, cuya acción humectante escomparada con la de jabones líquidos y lociones de formulacióntradicional.

FUNDAMENTOS

Figura 1. Fruto del aguaymanto y el cáliz correspondiente a la cubierta. Elaboraciónpropia.

El aguaymanto o capulí ( Physalis peruviana ) es un arbusto quepertenece a la familia de las solanáceas. Es oriundo del Perú, seencuentra en varias partes de Sudamérica y ha sido llevado aotros países como Nueva Zelanda, Paquistán e Irán.

Presenta ores amarillas y un fruto globular de color anaranjadocubierto por un cáliz pardo claro. Los frutos son apreciados porsu sabor agradable y característico.

Estos se exportan sin cáliz, frescos o, en su defecto, deshidrata-dos. Actualmente, se emplean en recetas culinarias.

Trabajos anteriores señalan que el fruto contiene altos valores de vitamina C, carotenos, lípidos -en particular ácidos grasos insa-turados-, withanolidos, lactonas esteroidales presentes en variasespecies de solanáceas con importantes propiedades biológicasantitumorales y antimicrobianas. Baumann y Meier(3) sugierenque estos compuestos constituyen defensas químicas y mecá-nicas para el fruto.

Otras investigaciones destacan también el aislamiento de com-puestos antioxidantes, entre ellos, avonoides y polifenoles.

Chasquibol (2) presenta aplicaciones adicionales de este fruto enaplicaciones cosméticas con el empleo de las semillas, debido asu contenido en ácidos grasos insaturados.

Actualmente se han desarrollado formulaciones que contienenextracto de aguaymanto para la fabricación de cremas cosméti-cas, que buscan aprovechar los diversos componentes del fruto.

Hasta la fecha solo se tiene información acerca de los compues-tos presentes en el fruto en diversas regiones. Así, se han desa-rrollado productos a partir de este y también de las semillas.

Este trabajo propone la utilización de los cálices del aguaymantocomo materia prima para obtener un extracto. Dicho extracto con-tiene otros componentes que pueden mejorar la acción humec-tante de productos cosméticos, y así desplazar a los humectan-tes de origen sintético. De esta manera, se aprovecharía tambiénel cáliz del aguaymanto que actualmente se desecha.

Se diseñaron formulaciones para jabones líquidos y lociones hu-mectantes que contienen extracto de cáliz, cuyas propiedades dehumectación serán puestas a prueba.

La metodología de investigación consistió en la determinación delefecto humectante mediante la retención del agua. Se prepara-ron cuatro formulaciones de jabón líquido basadas en fórmulasde orientación para preparados cosméticos (1) y se estimó laretención de agua comparando con cuatro formulaciones quecontenían el extracto del cáliz de aguaymanto a una temperaturaconstante de 45 °C en una estufa. El mismo procedimiento sellevó a cabo en tres formulaciones de lociones para preparadoscosméticos a base de glicerina y otras tres formulaciones a basede extracto de cáliz.

METODOLOGÍA

Los frutos de aguaymanto fueron colectados en el distrito de Mu-quiyauyo, provincia de Jauja, Junín en noviembre de 2013. Seextrajeron los cálices, que se desecaron al sol a 25 °C hastaalcanzar un peso constante.

Se obtuvieron 100 g de cálices molidos, los cuales fueron someti-dos a extracciones sucesivas en cloroformo o en etanol absoluto.Se consiguieron 2,2 g de extracto clorofórmico y 7 g de extractoetanólico.

Se prerió usar el extracto etanólico de cáliz de aguaymanto por elmayor rendimiento del proceso de extracción.

Se determinó cualitativamente la presencia de saponinas y avo-noides.

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Se prepararon varias formulaciones de jabones líquidos y locioneshumectantes a partir del extracto etanólico.

La formulación N°1 se considera como estándar porque permitecomparar el comportamiento humectante de las formulacionescon un contenido de extracto de caliz.

En las diferentes formulaciones se compararon las cantidades deextracto a n de evaluar los resultados de su acción humectante.La humectación se determinó por el comportamiento que pre-senta la formulación en retener agua. Las pruebas que se rea-lizaron fueron el porcentaje de pérdida de agua en el productosometido a 45 °C en la estufa y porcentaje pérdida de tiempo

vs peso.

Las cuatro soluciones de jabón líquido se basaron en formulacio-nes para cosméticos (1). Formulación 1

Lauril sulfato de TEA [trietanolamina] (Texapon) 3 gGlicerina 0,2 gMonoetanolamida de ácido láurico (Comperlan) 0,3 gClNa 0,1 gH2O c.s.p. 25 ml

Formulación 2

Lauril sulfato de TEA (Texapon) 2,2 gExtracto alcohólico de cáliz de aguaymanto 0,6 gClNa 0,2 gH2O c.s.p. 25 ml

Formulación 3

Lauril sulfato de TEA (Texapon) 2 gMonoetanolamida de ácido láurico (Comperlan) 0,4 gExtracto alcohólico de cáliz de aguaymanto 0,41 gClNa 0,20 gH2O c.s.p. 25 ml

Formulación 4

Lauril sulfato de TEA (Texapon) 2,01 gMonoetanolamida del ácido láurico (Comperlan) 0,27 gExtracto alcohólico de cáliz de aguaymanto 0,31 gClNa 0,23 gH2O c.s.p. 25 ml

Se midieron volúmenes iguales de cada una de las soluciones de jabones líquidos para la estimación de su capacidad humectante.Se registraron los pesos horarios para las cuatro formulacionesSe tomaron los pesos iniciales para cada una de las formulacio-nes y se analizaron sus variaciones en el tiempo a una tempera-tura constante de 45 °C.

RESULTADOS

Prueba 1: Jabones líquidos A continuación, se muestran los resultados obtenidos para lasformulaciones de jabones líquidos sin extracto y con extracto.

Grafico 1. Variación del porcentaje de agua que se pierde en las muestras de cadaformulación de jabones líquidos. Elaboración propia.

En el gráco 1 se aprecia que las formulaciones 1 y 3 presentanla misma resistencia a la pérdida de agua y las muestras 2 y 4muestran un comportamiento levemente menor a la resistenciaen la perdida de agua.

Se muestra que la variación de porcentaje de agua perdida, entrelas muestras con extracto, es mayor en la muestra de la formu-lación 2 que contiene una mayor cantidad del extracto de todaslas formulaciones.

Gráfica 2. Variación de peso de las muestras a 45 °C en muestras de las formula-ciones de jabones líquidos. Elaboración propia.

En esta gráca se puede observar que el comportamiento encada formulación no dependerá del contenido de extracto decáliz.

Prueba 2: Lociones

Se prepararon tres formulaciones de lociones que contienen dis-tintas cantidades de un humectante clásico como la glicerina.

Las tres formulaciones que no contienen en su formulación ex-tracto de caliz corresponden a los blancos A, B y C.

- H2

- H2

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- H2

Gráfica 3. Variación de peso de las formulaciones de lociones que no incluyen

extracto de cáliz los que se les ha considerados blancos. Elaboración propia.

En la gráca 3 se aprecia que el porcentaje peso vs tiempo mues-tran formulaciones de loción clásica que contienen glicerina comoagente humectante.

A continuación se presentan tres formulaciones que contienen elextracto de cáliz de aguaymanto en cantidades distintas las quellamaremos muestras 2, 3 y 4.

- H

2

- H2

- H2

Gráfica 4. Variación en porcentaje de peso vs. tiempo en minutos de las formulacio-nes con extracto de cáliz. Elaboración propia.

En el gráco 4 las formulaciones presentan con extracto de cálizde aguaymanto una perdida en el peso respecto del tiempo simi-

lar en las muestras 2 y 3. En cada formulación la concentracióndel extracto no mostró una relación en función a su contenido deextracto de cáliz. Por ejemplo la muestra 4 que contiene mayor contenido de extracto de cáliz muestra un comportamiento distin-to a las muestras 2 y 3.

Además si se compara con el gráco 3 se puede apreciar uncomportamiento muy similar a las formulaciones de lociones clá-sicas que usaron como humectante la glicerina.

Gráfica 5. Variación del porcentaje de agua perdida de las formulaciones. Elabo-ración propia.

El gráco 5 presentan variaciones del porcentaje en perdida deagua sin embargo no se encontró relacionado a la concentraciónde extracto de cáliz en cada una de las formulaciones.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

La gráca 1 presenta el comportamiento de cuatro formulaciones -

tantes contienen diferentes cantidades de extracto de cáliz deaguaymanto. Asimismo, el graco 2 de jabón líquido que contieneextracto de cáliz, no guarda una relación directa con las formula-ciones que tienen mayor o menor cantidad de extracto.

Para las formulaciones de lociones, se muestran los grácos 3,las formulaciones presentan un comportamiento humectante delas formulaciones que contienen glicerina

En los grácos 4 y 5 se muestra el comportamiento humectantede las formulaciones que contienen formulaciones con distintascantidades de extracto de cáliz.

CONCLUSIONES

Se utilizó el extracto alcohólico de cáliz debido a que se obtuvomayor cantidad de producto con este procedimiento.

Las formulaciones 2 y 3 de jabón líquido con extracto de cáliz deaguaymanto presentan un comportamiento humectante similar alque contiene glicerina.

El extracto de cáliz de aguaymanto puede comportarse comoaditivo humectante pero no está relacionado a un aumento deconcentración.

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Las formulaciones que contienen extracto de aguamanto en lasformulaciones de lociones tienen un comportamiento semejante alas formulaciones con glicerina, presentando humectación al mis-mo tiempo aportan un color y una fragancia característica.

REFERENCIAS

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[2] Chasquibol, N. (2010) Aguaymanto para la cosmética. Uni- versidad de Lima

[3] Baumann, T. W. & Myers, C. M. (1993). Phytochemistry33, 317-321

[4] Meadow, T. (1980). Cosmetics & Toiletries 51 95[5] Ramadan, M. & Mörsel J. T. (2003) J Agric. Food Chem.

51, 969-974

[6] Ahmad, S., Yasmin, R. & Malik, A. (1999) Chem. Pharm.Bull. 47 (4) 477-480.

[7] Wollenweber, E., Dörsam, M., Dörr, M., Roitman, J. & Va-lant-Vetschera, K. M. (2005). Z. Naturforsch, 66, 661-670

ACERCA DE LOS AUTORES

Laurence Salmon Barrantes

Químico farmacéutico. Egresado de la Maestría de la PonticiaUniversidad Católica del Perú. Ha trabajado en laboratorios far-macéuticos y cosméticos. Actualmente es docente principal dela carrera de Procesos Químicos y Metalúrgicos de Tecsup Lima.

lsalmon@tecsup.edu.pe

Ivonne Parian

Alumna del quinto ciclo de la carrera de Procesos Químicos yMetalúrgicos en Tecsup Lima.

ivonne.parian@tecsup.edu.pe

Diego Chirinos

Alumno del quinto ciclo de la carrera de Procesos Químicos yMetalúrgicos en Tecsup Lima.

diego.chirinos@tecsup.edu.pe

GLOSARIO

Aditivo: Ingrediente en formulaciones que otorga al productocualidades especícas tales como textura, olor, color, sabor, con-servación.

c.s.p.: Cantidad suciente para.

Humectante: Preparación de aplicación tópica o cutáneaque reduce la pérdida de agua de la piel al evitar o limitar la eva-poración.

Monoetanolamida del ácido láurico (MEA)COMPERLAN®: Aditivo que se emplea como espesante enformulaciones líquidas.

Lauril sulfato de trietanolamina (laurilsulfatoTEA) TEXAPON T®: Detergente o tensoactivo para formu-laciones de champús y jabones líquidos.

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Palabras ClavesColector Parabólico, EnergíaSolar, Elementos Finitos, DiseñoEstructural.

Key wordsParabolic Collector, Solar Energy,Finite Element, Structural Design.

César Vera, Tecsup

Cálculo y diseño estructural sometido a carga de viento de un colectorparabólico solar (ANSYS R15.0)

Structural Calculation Subjected to Wind Load of a Solar Parabolic Collector(ANSYS R15.0)

RESUMEN

El presente artículo brinda los resultados de una investigaciónacerca de la carga estructural ocasionada por el viento de un co-lector parabólico solar. El cálculo del diseño y dimensionamientofue obtenido en una versión anterior y publicada en el artículo“Cálculo y diseño de un colector parabólico para la generaciónde vapor utilizando energía solar”.

El método de los elementos nitos (MEF) ha adquirido gran im-portancia en la solución de problemas de ingeniería que hastahace poco tiempo eran prácticamente imposibles de resolver pormétodos matemáticos tradicionales. Actualmente, existen dife-rentes programas de simulación en el campo estructural, tantode ingeniería asistida por computadora (CAE) como de diseño(CAD), en el caso de los CAE, el programa ANSYS permite so-lucionar casos de carga estructural y muestra, de manera visual,dónde se genera más esfuerzo y mayor deformación. En este es-tudio, dibujamos y simulamos un colector parabólico sometido auna carga alta de viento, ya que dicha estructura estaría ubicadaen la parte superior de una construcción donde ocurren fuertesráfagas de viento. El objetivo de la investigación es demostrarque no existe riesgo de colapso estructural del diseño, para loque se hizo una simulación del proceso antes de ser puesto aprueba.

ABSTRACT

This article provides the results of the structural loads caused bythe wind of a solar parabolic trough, the calculation of the design

and sizing was obtained in an earlier version with the item name“Calculation and Desing Parabolic collector for Steam GenerationUsing Solar Energy”.

The nite element method (FEM) has become very important as alternative to the solution of engineering problems that until re-cently were virtually impossible to solve by conventional mathe-

matical methods. Currently we have different simulation programs in the structural eld, the Computer-Aided Engineering (CAE) andthe Computer-Aided Design (CAD). ANSYS program (a CAE soft-ware) offers solutions for structural load problems and displayingvisually where high effort and greater deformation are generated.

For this study, we draw and simulate a parabolic collector under high wind load conditions, since that system would be located onthe top of a building where these conditions exist. The aim of the

research is show that there is no risk of structural collapse for thedesign, running a simulation before being tested.

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una ecuación diferencial o un sistema de ecuaciones diferencia-les, a un sistema con un número nito de grados de libertad cuyocomportamiento es modelado por un sistema de ecuaciones, li-neales o no.

Figura 2: Generación de nodos y elementos en un plano estructural

Deformación elástica y plástica ( ):

Cuando una pieza se somete a una fuerza de tensión uniaxial,se produce una deformación del material. Si este vuelve a susdimensiones originales cuando la fuerza cesa, se dice que el ma-terial ha sufrido una deformación elástica.Si el material es deformado hasta el punto que los átomos nopueden recuperar sus posiciones originales, se arma que haexperimentado una deformación plástica. Al respecto, la ley de

, sus unidades son

Donde k es la constante de deformación plástica, F la fuerza apli-cada (N) y la variación de longitud (m).

Esfuerzo y deformación unitaria:

Por denición, el esfuerzo S en una barra es igual al cocienteentre la fuerza de tensión uniaxial media F y la sección transversal

original A 0 de la barra.

, sus unidades son

Por otro lado, la deformación unitaria originada por la acción deuna fuerza de tensión uniaxial sobre una muestra es el cocienteentre el cambio de longitud de la muestra en la dirección de lafuerza y la longitud original.

= =

Tensión de Von Mises:

El criterio de máxima tensión de Von Mises se basa en la teoría de Von Mises-Hencky, también conocida como teoría de la energíade cortadura o teoría de la energía de distorsión máxima.

INTRODUCCIÓN

El cálculo estructural incluye una amplia variedad de procedimien-tos y técnicas bastante elaboradas, que integran matemáticas yfísica para generar procesos con el n de encontrar resultadosmuchas veces abstractos y complejos de interpretar. Antes, elcálculo de una estructura compleja (gura 1) obviaba muchas

variables, lo que no permitía resolver todos los problemas al mo-mento de ponerlo a prueba.

Figura 1: Estructura sometida a cargas puntuales.

Para llevar a cabo la investigación del cálculo estructural de uncolector parabólico solar por carga de viento, decidimos aplicarmetodologías de resistencia de materiales y diseño de elementos,con vigas colocadas en una base móvil, para denir el peso de laestructura y las reacciones que se generan.

Mediante el uso de una metodología analítica, concluimos que lamayor carga de esfuerzos tenía que ser dada por el viento, que encircunstancias extremas alcanza velocidades de hasta 40 km/hen la ciudad. Dicha solución nos brindaba resultados no acordescon el grado de complejidad de nuestra estructura, por lo quedecidimos utilizar un software CAE (ANSYS R15.0). Este generanodos y elementos (desintegrar la estructura en partes pequeñas)que facilitan obtener resultados que den una idea de su grado deconvergencia con el sistema real.

FUNDAMENTOS

El método de elementos finitos:

El MEF permite realizar un modelo matemático de cálculo del sis-tema real, más fácil y económico de modicar que un prototipo aescala. Sin embargo no deja de ser un método aproximativo decálculo debido a sus hipótesis básicas subyacentes. Por ello, losprototipos siguen siendo necesarios, aunque en menor número,

ya que el modelo puede acercarse bastante más al diseño ópti-mo.

La idea general del método de los elementos nitos es la divisiónde un continuo, en un conjunto de pequeños elementos interco-nectados por una serie de puntos llamados nodos.

Las ecuaciones que rigen el comportamiento del continuo, regirántambién el del elemento. De esta forma se consigue pasar de unsistema continuo (innitos grados de libertad), determinado por

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Nuestra intención es calcular la deformación y el esfuerzo máximode Von Mises, y en qué puntos se aplican, para determinar sinuestra estructura aguantaría una carga alta de viento y tomar lasmedidas necesarias, en caso de tener un diseño que no resistalos esfuerzos y deformaciones propias de la simulación.

Fuerza de arrastre:

La fuerza de arrastre para cualquier perl está dada por la ecua-ción

F D=12

v2C D A D

Donde V (m/s) es la velocidad del uido. CD es el coeciente dearrastre y A D (m2) el área de contacto con el viento, despejando laecuación obtenemos la expresión de presión aplicada, que seríala división de fuerza (FD) entre el área (A D).

METODOLOGÍA

Dibujo y diseño del colector parabólico

F=0.55m (longitud de foco de parábola a la base) W=1.071m (Xmáx de la parábola) A=88.47° (Angulo alfa)L=1.8m (longitud real del tubo)D=2.256 cm (diámetro real del tubo)

Figura 3: Perl de parábola

Con estos resultados se procedió a dibujar el colector parabólico3D en el programa SolidWork 2012 (versión educativa bajo la li-cencia de Tecsup-Sur).

Figura 4: Estructura y montaje de colectorparabólico.

Luego se exportó la geometría al software de simulación ANSYSR15.0 (versión académica, bajo licencia Tecsup-Sur).

Figura 5: Ventana Workbench, para exportación de Geometría.

La versión utilizada presenta una ventana de trabajo (Workbench)que nos permite manipular diferentes módulos de simulaciónaparte del estructural como de transferencia de calor, vibración,dinámica de uidos, motores de combustión, etc.

Una vez ingresada la geometría se generan las condiciones deModel, Setup, Solution y Results; para ingresar las condicionesde contorno nos dirigimos a Model, que es una función del con-trolador del sistema Static Structural.

Figura 6: Ventana Model entregade variables de contorno y soluciónnumérica

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El software nos dará las condiciones geométricas favorables enfunción del tipo de ensamble que se obtuvo en el CAD, para loque necesitamos introducir condiciones de conexiones. En la parteizquierda de la ventana aparecen listas desplegables, (Outline) enlas que se muestran dichas condiciones, para modicar y mejorar el

Luego, procedimos a ingresar las variables de contorno, comola fuerza debido al peso (Standar Earth Gravity), los soportes jos(Fixed Support) y la presión ejercida en la parábola del colector(Pressure).

El cálculo de la presión ejercida en la parábola se basó en elconcepto de fuerza de arrastre mediante la aplicación de unCd = 2.3 para un cascarón semiesférico [1], y una velocidad de viento40 km/h, la máxima registrada en la ciudad de Arequipa.

Con el cálculo de la presión se completó la denición de todas las variables de contorno.

tipo de conexiones entre el dibujo primario y el modelo nal.Cabe resaltar que utilizamos solo el colector parabólico sin susbases, puesto que el número de nodos y elementos generadoseran demasiados. Ello disminuyó la calidad de malla autogenera-da por el programa con esta limitación.

Figura 7: Lista desplegablede variables de contorno

RESULTADOS

Calculamos la presión ejercida en la parábola debido a la fuerza

de arrastre entre el área de la misma, obtuvimos un valor de 166.7Pa. Para efectos de cálculo eliminamos la presión atmosférica,puesto que se anula al estar a ambos lados de la supercie, luegose procedió a ingresar la constante de presión.

Figura 8: Colocación de lapresión por carga de vientoen arco parabólico.

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Para calcular el esfuerzo utilizamos la tensión equivalente de Von Mises.

Figura 12: Vista superior del esfuerzo de Von-Mises.

Constatamos que el máximo esfuerzo equivalente se encuentraen la zona de acople del parante central con la base de pará-bola.

Figura 13: Unión donde se encuentra el mayor esfuerzo.

El máximo esfuerzo es de 21.5 x106N/m2 que es menor queel módulo de Young del aluminio (6.8x1010 N/m2) y del hierro(7.8x1010 N/m2). Los demás valores se muestran en la leyenda,según los colores (gura 13).

CONCLUSIONES

Demostramos que en la parte lateral del colector se produce lamayor deformación por carga de viento, lo que se debe tomaren cuenta en la construcción del modelo.

El mayor esfuerzo equivalente (Von Mises) se genera en la parteinferior central de la parábola, no es mayor a la del esfuerzo dellímite plástico tanto del aluminio como del acero, y no existeriesgo de deformación plástica.

Una vez colocadas las variables de presión, observamos la ca-lidad de malla en toda la estructura, para examinar la coheren-cia entre los puntos, donde podrían encontrarse los mayoresesfuerzos y deformaciones.

Ejecutamos el programa con la calidad de malla en 100%, conlas variables de contorno necesarias, procedimos a localizar ladeformación y estimar su límite máximo y mínimo.

Figura 10: Vista superior de la deformación.

El límite máximo de deformación se ubicó en los laterales delensamblado de la parábola, con un valor de 0.0012839 m o1.2839 mm en las zonas de color rojo; mientras que el mínimoalcanzó el valor de 0 m en las de color azul, según la leyenda(gura 10).

Figura 9: Calidadde malla de la es-tructura

Figura 11: Vista del colector donde presenta mayor deformación.

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El establecimiento de

metas sobre desempeño de los programadores de producciónen lo refernte a los costos relacionadoscon el tamaño de lote para disminuir ladispersión en costos.

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Palabras ClavesPlanicación jerárquica de laproducción, HPP, tamaño de lote,toma de decisiones, racionali-dad limitada, metas, heurísticas,sesgos, aversión a la pérdida,miopía.

Key wordsHierarchical production planning,HPP, lot sizing, decision ma-

king, bounded rationality, goals,heuristics, biases, loss aversion,myopia.

ABSTRACT

The present research applies an experiment to simulate a hie- rarchical production planning environment to determinate theeffect of goal setting on the production scheduler’s performan-ce, related to lot sizing costs. The same instrument is also useful

to detect some heuristics and biases inuencing on production scheduler’s decision making.

The observation of reiterative behavioral patterns and the use of statistical parametric methods show that: (a) goal setting reduces production scheduler’s cost dispersion, making the results more predictable, but it doesn’t have inuence on performance; (b) re- presentativeness and availability heuristics are the most applied by production schedulers; and (c) the more frequent biases affec-ting production scheduler’s decision making are related to sub-

jective probability setting, loss aversion, and myopia.

The methodology is adaptable to other production environments and organizational functional areas.

RESUMEN

La presente investigación tuvo como objetivo determinar el efectodel establecimiento de metas sobre el desempeño de los progra-madores de producción en lo referente a los costos relacionadoscon la elección del tamaño de lote. Para ello, se llevó a cabo un

experimento que simula el entorno de planicación jerárquica dela producción. Este mismo instrumento se utilizó también paradetectar algunas de las heurísticas y sesgos que inuyen en latoma de decisiones de los programadores de producción.

La observación de comportamientos reiterativos durante el ex-perimento y la aplicación de métodos estadísticos paramétricospara el análisis han permitido inferir que: (a) las metas impuestasa los programadores de producción logran aminorar la dispersiónde los costos obtenidos y hacen más predecibles los resultados,pero no inuyen en el desempeño; (b) las heurísticas más utili-zadas por dichos programadores son de representatividad y dedisponibilidad; y (c) los sesgos que con mayor frecuencia afec-tan las decisiones de los programadores de producción estánasociados al establecimiento subjetivo de probabilidades, a laaversión a la pérdida, y a la miopía.

La metodología empleada es adaptable a otros campos del ám-bito de producción e incluso a otras área