https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20728/Ingenierias_1999_Vol_2_No_5_Septiembre-Diciembre.pdf f42251d90e2640438130c7aae5eb5fb3 PDF Text Text ����Aplicación del análisis de componente principal y redes neuronales en la identificación de oscilaciones de potencia Ernesto Vázquez, Oscar L. Chacón, Héctor J. Altuve* Resumen Los relevadores de distancia tienen tendencia a operar incorrectamente durante oscilaciones de potencia, originadas por disturbios en la red eléctrica. Actualmente existen distintos métodos para bloquear la operación de los relevadores en estas condiciones, los cuales no son completamente efectivos debido al carácter dinámico de estos fenómenos. En este trabajo se estudia la aplicación del análisis de componente principal (ACP) en forma conjunta con redes neuronales (RN) para la identificación de oscilaciones de potencia en sistemas eléctricos de potencia. Finalmente se muestran los resultados obtenidos para un caso de simulación, en el cual se aprecian las ventajas de aplicar el ACP para la solución de este problema. Palabras Claves: Oscilaciones de potencia, redes neuronales, análisis de componentes principales. I. INTRODUCCIÓN Las oscilaciones de potencia entre máquinas síncronas de un sistema eléctrico de potencia se originan, por lo general, como consecuencia de la eliminación tardía de un cortocircuito, o por la desconexión de una línea de enlace o una planta generadora por cualquier causa. En los casos más graves puede llegarse a la pérdida de sincronismo entre las máquinas del sistema.1 La frecuencia de estas oscilaciones puede ser desde menos de 1 Hz hasta varios Hz. Las bajas frecuencias son típicas de sistemas eléctricos fuertes y de los primeros instantes de la oscilación; en sistemas débiles y en ciclos de oscilación posteriores al primero se tienen las frecuencias más elevadas. En estas condiciones, los relevadores de distancia tienen por lo general tendencia a operar durante las oscilaciones de potencia, ya que éstas Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 provocan (al igual que los cortocircuitos) elevaciones de la corriente y reducciones del voltaje. Tal operación de los relevadores no es deseable, pues puede afectar al sistema en situaciones que no necesariamente son críticas. A fin de* evitar la operación incorrecta de los relevadores por efecto de las oscilaciones de potencia se utilizan esquemas de bloqueo; la función de estos esquemas es impedir la operación de la protección durante las oscilaciones de potencia y permitirla durante cortocircuitos. Para que la función de bloqueo opere correctamente, es necesario discriminar el comportamiento de las variables eléctricas (voltaje, corriente, impedancia, etc.) durante oscilaciones de potencia y durante cortocircuitos. No obstante, debido a que la oscilación de potencia es un fenómeno que depende del comportamiento dinámico de los generadores del sistema, la razón de cambio de las variables eléctricas asociadas no es constante, y puede presentar amplios intervalos de variación, dependiendo de diversos factores; este comportamiento constituye un problema en la * Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Doctorado en Ingeniería Eléctrica A.P-89-F, Cd. Universitaria, San Nicolás, 66450, N.L, México. evazquez@gama.fime.uanl.mx 3 �Aplicación del análisis de componente principal y redes neuronales en la identificación de oscilaciones de potencia selección del principio de funcionamiento y de los parámetros de ajuste del esquema de bloqueo.1-5 Actualmente existen distintos esquemas de bloqueo, basados en los siguientes criterios: • Medición de la razón de cambio de la impedancia aparente. • Medición de la razón de cambio de la resistencia aparente. • Medición de la razón de cambio de la corriente. • Medición de la razón de cambio de una componente del voltaje. • Estimación del ángulo del voltaje. No obstante, debido a que la oscilación de potencia es un fenómeno que depende del comportamiento dinámico de los generadores del sistema eléctrico de potencia, la razón de cambio de las variables eléctricas asociadas no es constante, y puede presentar amplios intervalos de variación, dependiendo de diversos factores; este comportamiento constituye un problema en la selección del principio de funcionamiento y de los parámetros de ajuste del esquema de bloqueo. valor varía con el tiempo durante cortocircuitos, oscilaciones de potencia y pérdidas de sincronismo. Las variaciones de esta impedancia pueden representarse como trayectorias en el plano complejo impedancia como se muestra en la Fig. 1 (trayectorias 1, 2 y 3). Normalmente el origen de coordenadas corresponde a la ubicación del relevador y las variaciones de la impedancia medida para cortocircuitos en la dirección de operación del relevador se representan como trayectorias en el primer cuadrante. Para el análisis, es conveniente superponer las características de operación del relevador en el mismo plano; esta característica es representada por el círculo 4, para el caso de una primera zona de un relevador de distancia tipo mho ajustada para proteger el 80% de la línea de transmisión AB (línea 5). En este artículo se propone la utilización del Análisis de Componente Principal para capturar el comportamiento de las variables eléctricas durante oscilaciones de potencia en un subespacio de menor dimensión que permita diseñar un esquema de bloqueo efectivo. II. EFECTO DE LAS OSCILACIONES DE POTENCIA SOBRE LOS RELEVADORES DE DISTANCIA La impedancia aparente (Z=V / I, donde V e I son el voltaje y la corriente en la ubicación del relevador) medida por un relevador de distancia en estado estable es prácticamente constante, pero su 4 Fig. 1. Efecto de las oscilaciones de potencia y pérdidas de sincronismo sobre los relevadores de distancia. A partir de una condición normal de operación, un cortocircuito es visto por el relevador como una trayectoria de impedancia similar a la trayectoria 1, que termina en un punto de la impedancia de la Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Ernesto Vázquez, Oscar L. Chacón, Héctor J. Altuve línea de transmisión, dentro de la característica de operación del relevador, ocasionando que éste opere. Durante una oscilación de potencia (trayectoria 2) o una pérdida de sincronismo (trayectoria 3), la trayectoria de impedancia puede penetrar en la zona de operación del relevador, pudiendo operar en forma incorrecta. Esto se debe a que durante estas condiciones, el relevador mide una impedancia muy similar a la que mediría durante un cortocircuito trifásico.1,3 En el caso de un sistema de potencia de dos máquinas, las trayectorias de impedancia en el plano complejo se pueden representar por una línea recta o circunferencias. Sin embargo, en sistemas multimáquinas las trayectorias son más complejas. En ese caso es imprescindible simular el sistema en una computadora digital en cuanto a su comportamiento durante oscilaciones transitorias electromecánicas. El método más utilizado para el bloqueo de protecciones de distancia es el de la razón de cambio de la impedancia, que se basa en el hecho de que la impedancia medida por el relevador se desplaza por el plano complejo impedancia con distintas velocidades dependiendo de si se trata de un cortocircuito, una oscilación o una pérdida de sincronismo. Esto se debe a que un cortocircuito es un transitorio electromagnético, con constantes de tiempo muy pequeñas, por lo que este tipo de transición es muy rápida (trayectoria 1), mientras que las oscilaciones de potencia y las pérdidas de sincronismo son fenómenos transitorios electromecánicos (dependen de la dinámica de los rotores de los generadores) que tienen asociadas constantes de tiempo más grandes y que se manifiestan como transiciones lentas (trayectorias 2 y 3). No obstante, este método tiene problemas durante oscilaciones de potencia rápidas, como las que ocurren durante pérdidas de sincronismo en Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 sistemas eléctricos débiles, que se confunden con cortocircuitos, y que provocan la operación incorrecta de los relevadores de distancia.1 III. ANALISIS DE COMPONENTE PRINCIPAL Un método muy utilizado en estadística para el análisis de datos es el análisis de componente principal (ACP) equivalente a la maximización del contenido de la información en señales de salida con distribución gausiana.6 El objetivo de este método es el determinar un conjunto de m vectores ortogonales en el espacio de datos que contengan la mayor información posible de la varianza de los mismos. Con la proyección de los datos del espacio p-dimensional original (generalmente p>m), sobre el subespacio m-dimensional generado por estos vectores, se forman agrupamientos (clusters) que son más viables a ser clasificados mediante la proyección en una dirección de gran varianza, como se muestra en la Fig. 2. Fig. 2. Concepto de análisis de componente principal. En la Fig. 2, OA es la dirección del mayor componente principal de la distribución generada por la agrupación de puntos, y OB es la dirección del segundo mayor componente principal. La proyección sobre OA muestra más estructura que la proyección sobre OB, por lo que los agrupamientos 5 �Aplicación del análisis de componente principal y redes neuronales en la identificación de oscilaciones de potencia son más viables a ser identificados por su proyección en direcciones de gran varianza. Por consiguiente, la reducción en dimensionalidad en el ACP puede retener la mayoría de información intrínseca de los datos. La técnica de análisis de componente principal (ACP) es apropiada en casos en los cuales no se dispone de una variable dependiente o un conjunto de variables como en el caso de regresión múltiple. La técnica ACP transforma un conjunto de variables correlacionadas en un conjunto de variables no correlacionadas, y simplifica la transformación encontrando los componentes más cercanos a las variables originales pero ordenados en forma decreciente al orden de su varianza. Esta transformación de hecho es una rotación ortogonal en el espacio de las variables originales. A. Obtención de los componentes principales 6 Supongamos que x = [ x1 x 2 ! x p ] sea una variable estocástica p-dimensional con media µ y matriz de covarianza Σ . El problema consiste en determinar un nuevo conjunto de variables [ y1 y 2 ! y p ] que no estén relacionadas y cuya varianza decrece de la primera a la última. Cada una de estas variables y j se toma como una combinación lineal de las variables x i de tal forma que: y j = a1, j x1 + a 2 , j x 2 + ! + a p , j x p y j = a tj x (1) siendo a = [a1, j a 2, j ! a p , j ] con la condición de t j que a j 2 = 1 ; esto es, a a j = 1 , lo cual asegura que t j la transformación global sea ortogonal o que se preserven las distancias en el espacio pdimensional. 6 El primer componente principal y1 se determina seleccionando a1 de tal forma que maximize la varianza de y1 = a1t x sujeto a la restricción de que a1t a1 =1 . El segundo componente principal y 2 se determina seleccionando a 2 de tal forma que y 2 tenga la mayor varianza pero que no esté correlacionada con y1 . En forma similar se puede proceder para y 3 , y 4 , ! , y p con varianza decreciente y que no estén correlacionados. Para determinar y1 se selecciona la varianza de y1 como la función objetivo a maximizar, con respecto a a1 , con la restricción de que a a =1 . Por consiguiente: t 1 1 Var ( y1 )=Var (a1t x) = E ((a1t x) 2 ) =a1t E (( x−µ )( x−µ ) t )a1 Var ( y1 )=a1t Σa1 (2) El problema para determinar la solución óptima de y1 es: max a1t ∑a1 , s.a. a1t a1 =1 (3) Formando el lagrangiano: L(a1 ) = a1t ∑ a1 − λ (a1t a1 − 1) (4) y estableciendo las condiciones de optimalidad: ∂L = 2∑ a1 − 2λa1 = 0 ∂a1 (5) o bien: 2(∑−λI )a1 =0 (6) Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Ernesto Vázquez, Oscar L. Chacón, Héctor J. Altuve Se observa que la solución no trivial de (6) es el eigenvalor λ1 y el eigenvector a1 de Σ . Pero como Σ es una matriz positiva semidefinida, ésta tiene p valores característicos λ1 , λ 2 , ! , λ p ≥ 0 . Considerando que los eigenvalores son distintos y que λ1 > λ 2 > ! > λ p ≥ 0 , surge la pregunta de como determinar el primer componente principal. En primera instancia se determina la máxima varianza de y1 : Varmax ( y 1 ) = Varmax (a1t x) 0 0  $ #  " λp  " " (10) ya que los componentes se seleccionan de tal forma que no estén correlacionados. Por lo tanto, de (9) se tiene: Var ( y )=Var ( A t x ) = A tVar ( x ) = A t ΣA Varmax ( y 1 ) = a (Σa1 ) max t 1 Varmax ( y 1 ) = a1t λIa1 Varmax ( y 1 ) = λa1t a1 Varmax ( y 1 ) = λ (11) Pero como Var ( y )=Λ : (7) Se aprecia que al maximizar la varianza de y1 se selecciona el mayor valor característico λ1 de Σ ; es decir, el componente principal a1 es el eigenvector asociado al mayor valor característico λ1 . Siguiendo el mismo procedimiento se encuentra que el j-ésimo componente principal a j corresponde al eigenvector asociado al j-ésimo mayor eigenvalor λ j . Denotando por A a la matriz de eigenvectores: A=[a1 ,a 2 ,",a p ] Λ = A t ΣA (12) Como A es una matriz ortonormal, la ecuación (12) puede reescribirse como: Σ= AΛA t (13) Por lo tanto, las varianzas de los diferentes componentes se pueden interpretar como los valores característicos de A. La suma de estas varianzas esta dada por: p p i =1 i =1 ∑Var ( y i )=∑λi =traza(Λ ) (14) (8) y a y por al vector de componentes principales, entonces: y= At x de donde: traza(Λ)=traza( At ΣA) =traza(ΣAAt ) =traza(Σ) p (9) La matriz de covarianza de y se denota por Λ , y está dada por Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 λ 1 0 0 λ 2 Λ= # #  0 0 =∑Var ( xi ) i =1 (15) 7 �Aplicación del análisis de componente principal y redes neuronales en la identificación de oscilaciones de potencia se tiene que la suma del las varianzas de las variables originales y la suma de las varianzas de los componentes principales son las mismas. IV. REDES NEURONALES PARA EXTRACCION DE COMPONENTES PRINCIPALES Las redes neuronales son un sistema de mapeo no lineal cuya estructura está basada en principios observados en el sistema nervioso. La idea básica es que un sistema masivo de unidades simples de procesamiento de información, interconectadas de una manera apropiada, pueda generar muchos comportamientos o resultados complejos. Existen casos en el procesamiento de señales en el cual no se dispone del par asociado de entrada (señal) – salida (respuesta del sistema) mediante la cual se pueda diseñar una red neuronal de multicapas de perceptrones con ajuste de parámetros basados en supervisión, que representen un modelo no lineal del sistema. En estas condiciones lo conveniente es el uso de una red neuronal con aprendizaje de parámetros sin supervisión, o de aprendizaje con autoorganización. En este tipo de red neuronal, ésta debe descubrir por sí misma (sin supervisión) cualquier relación de interés que pueda existir en las señales de entrada y transmitirlas hacia la salida. Una red neuronal con aprendizaje sin supervisión puede establecer la similitud entre un patrón de entrada y los patrones vistos anteriormente, y aprender gradualmente a identificar los patrones típicos (similaridad); puede construir un conjunto de ejes para medir similitudes respecto a patrones previos (Principal Component Analysis); puede formar categorías sobre la base de correlaciones de los patrones de entrada y decir a que categoría pertenece un patrón de entrada dado 8 (Clustering) o dar como salida un prototipo apropiado (Adaptive Vector Quantization AVQ); o puede hacer un mapeo topográfico de las entradas de tal forma que patrones similares de entrada activen los nodos de salida (Feature Mapping).6 En los sistemas neuronales con autoorganización, las neuronas cercanas compiten en sus actividades por medio de interacciones laterales mutuas, desarrollándose de una manera adaptiva hacia detectores específicos de diferentes patrones de señales, similares a los encontrados en el cerebro humano. Esta propiedad de los sistemas con autoorganización se puede usar para descubrir o extraer rasgos distintivos de los datos de entrada. A. Algoritmo de aprendizaje Hebbiano para el primer componente principal normalizado Para la estimación del primer componente principal ŷ1 y su eigenvector asociado ŵ1 de la matriz de correlación Σ , Oja7 propuso una unidad ˆ 1t x , utilizando un de procesamiento simple yˆ 1 = w algoritmo de aprendizaje (corrección a los pesos ŵ1 ) que determine el vector ŵ1 con las siguientes propiedades: • Valor normalizado de 1, i.e. wˆ 1 2 =1 , ŵ1 es de (nx1). • Es una aproximación al eigenvector de la matriz de correlación Σ . • Maximiza la varianza de la salida ŷ1 , que es el primer componente principal de los datos de entrada con media cero. La regla de aprendizaje llamada regla Hebbiana o regla de Oja,8 se puede establecer como: Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Ernesto Vázquez, Oscar L. Chacón, Héctor J. Altuve [ w% 1 , j ( k + 1) = w% 1 , j ( k ) + η ( k ) y%1 ( k ) x j ( k ) − y%1 ( k ) w% 1 , j ( k ) j = 1, 2 , .... , n ] Oja8 propuso un algoritmo de aprendizaje sin supervisión para la actualización de la matriz de pesos W de la forma siguiente: ∆W ( k ) = η ( k ) [x ( k ) − W ( k ) y ( k ) ]y t ( k ) (16) (18) o en forma matricial donde ∆wˆ 1 (k )≡wˆ 1 (k +1)−wˆ 1 ( k )=η (k ) yˆ 1 ( k )[x(k )− yˆ 1 (k ) wˆ 1 (k )] y(k ) = W (k )x(k ) (17) [ W = w1 w 2 !w M donde η (k )=1/ k γ , 1/ 2≤γ ≤1 . B. Algoritmos de aprendizaje adaptivo de un subespacio principal Una red neuronal de dos capas para la extracción de un subespacio principal se muestra en la Fig. 3. La primera capa es la de las entradas xi(k) y contiene N neuronas que solamente alimentan el vector x (k )=[ x (k ) x (k ) x (k ) " x (k )] a la segunda capa sin modificación. La segunda capa tiene M neuronas artificiales con función de actividad lineal (ADALINE), y está conectada a la primera capa mediante los pesos donde w (k )=[ w (k ) w (k ) w (k ) " w (k )] , ] V. APLICACIÓN DEL ACP EN LA IDENTIFICACIÓN DE OSCILACIONES DE POTENCIA Para realizar el ACP se generaron señales de prueba a través de la simulación en MATLAB10 del sistema de potencia de prueba mostrado en la Fig. 4. t 1 2 N 3 t j j ,1 j2 j3 jN w ji (k ) representa la conexión entre la i-ésima neurona de entrada y la j-ésima neurona de salida, siendo M la dimensión del subespacio principal.9 Fig. 4. Sistema de potencia de prueba. Está compuesto por un generador de 100 MVA, 20 kV, 60 Hz, interconectado con un sistema infinito mediante dos transformadores y dos líneas paralelas, cuyas impedancias por unidad están indicadas en la Fig. 4. Los datos del generador, también expresados por unidad cuando corresponde, son los siguientes: Xq=1.76 Xd=1.81 X’’d=X’’q=0.25X2=0.25 R2=0.063 T’’d0=0.03 s R0=0.005 X’d=0.3 X0=0.04 X’q=0.65 Ra=0.003 T’d0=8.0 s T’q0=1.0 s T’’q0=0.07 s H=3.5 KD=0 Fig. 3. Red neuronal autoasociativa. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 9 �Aplicación del análisis de componente principal y redes neuronales en la identificación de oscilaciones de potencia La perturbación aplicada al sistema para provocar su pérdida de sincronismo consiste en la aparición de un cortocircuito trifásico en una de las líneas, y su eliminación por desconexión de la línea. El cortocircuito se mantiene durante 10 ciclos, que es un valor mayor que el tiempo crítico de estabilidad del sistema. El período de integración utilizado es de 1 ms, de modo que se obtienen valores fasoriales de voltaje y corriente espaciados 1 ms. Esto equivale a la información que se obtiene en un relevador digital con una frecuencia de muestreo de 960 Hz (16 muestras por ciclo), que es muy utilizada en relevadores comerciales. En la Fig. 5 se muestran las gráficas correspondientes a las variaciones del módulo de la impedancia (z), el ángulo de la impedancia (Ang) la resistencia (r) y la reactancia (x) medidas en la ubicación del relevador durante el proceso transitorio posterior a la desconexión de la línea. Se puede apreciar como después de la desconexión de la línea para eliminar el cortocircuito del sistema, inicia el proceso oscilatorio que corresponde a la oscilación de potencia que degenera en una pérdida de sincronismo. Calculando los eigenvalores de la matriz de covarianza de estas variables se obtiene:  3 .070 6  0 λ=  0   0 10 0  0 0   0 .430 41 0   0 0 .105 86  0 Se observa que los primeros valores característicos son los más dominantes (representan aproximadamente el 90% de Σλi); por lo tanto, las componentes principales (las dos primeras) son los eigenvectores correspondientes a los eigenvalores de mayor valor, es decir:  0 .7 93  0 .4 09 A=  0 .4 49   − 0 .0 08 Fig. 5. Variables eléctricas medidas en la ubicación del relevador de la figura 4. 0 0 .731 07 0 0 − 0 .0 41  0 .0 57  0 .0 02   − 0 .9 97  En la Fig. 6 se muestran las proyecciones de las variables originales sobre el subespacio las dos primeras componentes principales. Se puede observar que la información se agrupa en cuatro zonas bien definidas, la primera corresponde a la condición de pre-falla antes del cortocircuito (zona 1), la segunda es el cortocircuito (zona 2) y las dos últimas representan la oscilación de potencia posterior a la eliminación del cortocircuito (zonas 3). Analizando este comportamiento se puede concluir que es posible identificar en forma rápida y sencilla entre un cortocircuito y una oscilación de potencia. Esta tarea podría ser realizada por un perceptrón, ya que como se observa en la Fig. 6, la Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Ernesto Vázquez, Oscar L. Chacón, Héctor J. Altuve información de componentes principales del cortocircuito y la oscilación de potencia es linealmente separable. Fig. 6. Proyección de las variables eléctricas de la figura 5 en el subespacio de las dos primeras componentes principales. Analizando la Fig. 6, se observa que existe gran similitud entre la condición pre-falla y la oscilación de potencia en el subespacio de las componentes principales. Sin embargo, ambas condiciones son similares en el hecho de que no deben provocar la operación de un relevador de distancia. Por tanto, solo es necesario entrenar un perceptrón para que discrimine los cortocircuitos de las oscilaciones de potencia y las condiciones de pre-falla. VI. TRABAJO FUTURO Los resultados obtenidos hasta el momento demuestran que la utilización del ACP permite analizar el comportamiento de las variables eléctricas en la ubicación de un relevador de distancia en el subespacio de las componentes Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 principales. En esta transformación se hace evidente el tipo de disturbio que ocurre en el sistema de potencia, con lo cual es posible diseñar un esquema de bloqueo por oscilaciones de potencia. Sin embargo, siguiendo el procedimiento descrito en este artículo, sería necesario contar con la información completa de las variables eléctricas antes de determinar sus proyecciones en el espacio de las componentes principales. En tiempo real, esto significa esperar a que termine el disturbio para emitir un juicio sobre lo que sucedió, cuando en realidad se desea determinar el tipo de disturbio mientras este está ocurriendo. Una forma de resolver este problema es utilizar una red neuronal autoasociativa sin supervisión, donde la matriz de pesos obtenida en el entrenamiento corresponde a una aproximación de la matriz A de componentes principales. La función de esta red sería determinar la proyección de las variables eléctricas medidas por el relevador en el subespacio de las componentes principales en tiempo real. Con esta información disponible, se utilizaría un perceptrón para discriminar entre cortocircuitos y oscilaciones de potencia. El esquema final sería similar al indicado en la Fig. 7. Fig. 7. Esquema propuesto para la identificación de oscilaciones de potencia en tiempo real. 11 �Aplicación del análisis de componente principal y redes neuronales en la identificación de oscilaciones de potencia VII. CONCLUSIONES 1. En este trabajo se describe la aplicación del ACP en forma conjunta con redes neuronales RN para la identificación de oscilaciones de potencia en sistemas eléctricos. 2. El objetivo del ACP es determinar un conjunto de m vectores ortogonales en el espacio de datos que contengan la mayor información posible de la varianza de los mismos, sobre los cuales se proyectarán los datos del espacio p-dimensional original sobre el subespacio m-dimensional generado por estos vectores. 3. Las componentes principales más representativas corresponden a los eigenvectores asociados a los eigenvalores de mayor valor de la matriz de covarianza de los datos. La proyección de los datos del espacio p sobre estas componentes caracteriza el comportamiento de los datos originales. 4. Se propone el diseño de un método de bloqueo por oscilaciones de potencia en base a la información de las proyecciones de las variables eléctricas en el subespacio de las componentes principales utilizando un perceptrón. 5. Finalmente se sugiere la aplicación de una red neuronal autoasociativa sin supervisión para determinar la proyección de las variables eléctricas medidas por el relevador en el subespacio de las componentes principales en tiempo real. IX. REFERENCIAS 1. S. H. Horowitz and A. G. Phadke, Power System Relaying, Great Britain: Research Studies Press LTD., 1992. 2. A. G. Phadke and J. S. Thorp, Computer Relaying for Power Systems, Great Britain: Research Studies Press LTD., 1988. 3. V. Cook, Analysis of Distance Protection, Great Britain: Research Studies Press LTD., 1985. 4. F. Ilar, "Innovations in the detection of power swing in electrical networks," Brown Boveri REV, vol. 81, no. 2, pp. 87-93. 5. M. S. Sachdev (Coordinator), Microprocessor Relays and Protection Systems, IEEE Tutorial Course Text, Publication no. 88EH0269-1-PWR, February 1988. 6. S. Haykin, Neural Networks, New Jersey: Prentice-Hall, 1999. 7. E. Oja, "Neural networks, principal components and subspace," Int. Journal on Neural Systems, vol. 1, 1989, pp. 61-68. 8. A. Cichocki and R. Unbehauen, Neural Networks for Optimization and Signal Processing, Chichester: John Wiley, 1993. 9. F. L. Luo and R. Unbehauen, Applied Neural Networks for Signal Processing, Cambridge: Cambridge University Press, 1998. 10. MATLAB 5.3, The MathWorks, Inc., 1998. VIII. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México (CONACyT) por el apoyo recibido para la realización de este trabajo, a través del proyecto 28562A. 12 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Uso del ultrasonido en procesos químicos Boris I. Kharisov* Ubaldo Ortíz Méndez** Resumen Se revisó la literatura reciente (los últimos 15 años) sobre la activación de metales elementales por el tratamiento ultrasónico (US). Se examinan los cambios de la cinética y las rutas (vías) de reacciones químicas debido a la influencia de este trátamiento. Se muestra que el uso simultáneo del ultrasonido en reacciones con la participación de metales elementales puede aumentar considerablemente los rendimientos de productos finales e influir en el curso de reacción. Palabras clave: Ultrasonido, electrosíntesis, compuestos organometálicos y de coordinación. Abstract The recent literature (the last 15 years) on activation of elemental metals by ultrasonic treatment (US) is reviewed. The change of kinetic characteristics and course of chemical reactions provoked by this treatment is examined. It is shown that simultaneous use of ultrasound in reactions with participation of elemental metals allows to increase yields and influence on a reaction course. Ultrasound, electrosynthesis, Key words: coordination and organometallic compounds. INTRODUCCIÓN La activación de metales elementales (cerovalentes) para su uso posterior en la síntesis de compuestos de coordinación, inorgánicos u organometálicos puede ser llevada a cabo por los siguientes métodos:1 a) activación mecánica, b) limpieza con varias soluciones acuosos o solventes orgánicos, c) uso de reactantes especiales que pueden participar como catalizadores o activadores, d) formación de catalizadores metálicos, e) reducción de sales metálicas o compuestos Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 organometálicos, f) tratamiento ultrasonoro,1-5 g) atomización de metales,6-9 h) formación de aleaciones, etc. Todos estos métodos *tienen diferentes ventajas y desventajas; por ejemplo, la vaporización de metales requiere equipo especial de alto vacío,9 mientras que el uso de solventes para activación de metales es extremadamente simple. Diferentes grados de activación de metales pueden ser obtenidos, desde metales masivos (bulk metals) poco activos hasta átomos metálicos (metal vaporizado) extremadamente activos. El tratámiento ultrasonoro es uno de los métodos más accesibles para activar metales, es relativamente simple y accesible. En esta publicación nosotros queremos prestar atención a la activación de metales para la síntesis de los compuestos de coordinación y organometálicos, así como discutir nuevos logros en la combinación del tratamiento ultrasónico la “electrosíntesis directa".6,10,11 1. PRINCIPIOS BÁSICOS DEL TRATAMIENTO ULTRASÓNICO El ultrasonido (US) es la parte del espectro del sonido de la frecuencia de aproximadamente 16 kHz que está fuera del rango normal del oído humano. Los efectos químicos producidos por el US son derivados de la creación, expansión y destrucción de burbujas pequeñas que aparecen cuando un líquido se está irradiando por US. Este fenómeno, llamado “cavitación”, genera temperaturas altas y presiones en los puntos * División de Estudios Superiores, Facultad de Ciencias Químicas, UANL. E-mail: bkhariss@ccr.dsi.uanl.mx. ** Facultad de Ingenería Mecánica y Eléctrica, UANL. E-mail: uortiz@ccr.dsi.uanl.mx. 13 �Uso del ultrasonido en procesos químicos definidos dentro del líquido. El líquido circundante enfría rápidamente estas partes del medio, por eso una “gruta” del tamaño de unas micras desaparece en menos de 1/1000000 de segundo. La temperatura de cavitación varía desde 1000 hasta 10000 K, más frecuentemente en el rango 4500-5500 K. Hay que mencionar que la radiación acústica es la energía mecánica (no cuántica) que se transforma en energía térmica. A diferencia de los procesos fotoquímicos, esa energía no se absorbe por las moléculas. Debido al rango extenso de frecuencias de la cavitación, muchas reacciones no son reproducibles. Por lo tanto, cada publicación relacionada con el US generalmente contiene la explicación detallada del equipo (dimensiones, frecuencia e intensidad del US, etc.)1 La influencia de varios factores para el éxito de la aplicación del US puede ser resumida de la manera siguiente:3 1. Frecuencia. El aumento de la frecuencia lleva al descenso de la producción e intensidad de cavitación en los líquidos. Este hecho puede ser explicado así: a las frecuencias altas, el tiempo necesario para que una burbuja que aparece como resultado de la cavitación crezca hasta un tamaño suficiente para afectar a la fase líquida es demasiado pequeño. 2. Solvente. La cavitación produce efectos considerablemente menores en los líquidos viscosos o éstos con tensiones superficiales más altas. 3. Temperatura. El aumento de la temperatura permite llevar a cabo la cavitación a intensidades acústicas más bajas. Eso es una consecuencia del aumento de la presión de vapor del solvente con el aumento de la temperatura. 14 4. Aplicación de gases. Si se aplican gases (poco o bien solubles en el solvente), la intensidad de cavitación disminuye debido a la formación de un gran número de núcleos adicionales en el sistema. 5. Presión externa. El aumento de la presión externa lleva al aumento de la intensidad de destrucción de burbujas de cavitación, o sea los efectos del US en este caso son más rápidos y más violentos en comparación con la presión normal. 6. Intensidad. En general, el aumento de la intensidad del US fortalece los efectos producidos. 2. REACCIONES SOBRE LAS SUPERFICIES METÁLICAS Las reacciones con la participación de metales se dividen en dos tipos: 1) las reacciones donde el metal reacciona y, por lo tanto, se consume, y 2) reacciones donde el metal sirve como un catalizador, por ejemplo, en las reacciones de hidrogenación sonoquímica.1,12 Durante la acción del ultrasonido, se forman nuevas superficies que son afectadas posteriormente por los agentes de la solución. El US limpia las superficies ocupadas por las impurezas mecánicas, óxidos, etc. Como resultado, se aumenta el área de superficie y se disminuye el tamaño de partículas metálicas. También, en algunos casos pueden formarse emulsiones muy finas a partir de mixturas de solventes no miscibles. El cambio de la frecuencia del ultrasonido puede cambiar las rutas de reacciones químicas con participación de metales, influir en las propiedades de los catalizadores (Pt, Pd) si este cambio se realiza durante su producción.1 El ultrasonido de alta intensidad favorece a la formación de los Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Boris I. Kharisov, Ubaldo Ortíz Méndez sólidos iónicos estratiformes13 y a las reacciones de intercalación.14 Son conocidos, en general, dos tipos de efectos de la acción ultrasónica: 1) reacciones que se aceleran en el campo del ultrasonido, por ejemplo, la rapidez de hidrogenación de los compuestos no saturados en la presencia de los catalizadores metálicos heterogéneos (Pt, Pt, Ni) se aumenta en 103-105 veces debido a la acción del ultrasonido,15 2) reacciones que no tienen lugar en ausencia del ultrasonido por ejemplo, la interacción entre Cu o Ni metálicos y ligandos azometínico.16 El mecanismo de la acción del ultrasonido a las superficies, en particular las metálicas, puede ser brevemente descrito de la manera siguiente:3 1) el flujo acústico es el movimiento del líquido inducido por la onda sonora (una conversión del sonido a la energía cinética) y no es un efecto cavitacional, 2) la formación de cavidades asimétricos sobre la superficie metálica que es un resultado directo de la destrucción de burbujas de corta duración cerca de la superficie. Como resultado de la cavitación, tiene lugar la deformación de la superficie, junto con la fragmentación y reducción del tamaño de partículas que aparecen. 3. POLVOS METÁLICOS REACTIVOS La acción del ultrasonido se ha usado para preparar polvos metálicos muy activos cuya reactividad es mucho más álta que la de los metales pirofóricos. Los polvos que se llaman polvos de Rieke17 se obtienen por la reducción de varios haluros metálicos con potasio en THF (sin US)18 y alternativamente por la reducción de haluros metálicos con litio en THF a temperatura ambiente (con US).19 Debido a la acción de US, se pueden obtener polvos de Zn, Mg, Cr, Cu, Ni, Pd, Co, Pb, etc. en tiempos de 40 min. en comparación con los 8-14 hrs. sin acción del US3. Los polvos de Rieke se aplican mucho en la síntesis orgánica1. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 Magnesio metálico en forma muy activa puede ser preparado por la acción del US a la mezcla del polvo de magnesio comercial, THF (tetrahidrofurano) y antraceno.20 Como resultado, se forma el complejo de transferencia de electrón I que activa como un agente de transferencia de fases. El magnesio producido por esa vía es un agente excelente para la reducción de sales metálicas, para sintetizar los complejos π (por ejemplo, η5ciclopentadienilos de metales que se reducen por esa vía) y reactantes de Grignard.21 Mg.3THF Mg Mg* Fig. 1. El “complejo de transferencia de electrón” de magnesio, antraceno y THF El US es un método conveniente para preparar los metales alcalinos en la forma coloidal en solventes orgánicos (tolueno, xileno) para su uso posterior en las condensaciones del tipo de Dieckmann y reacciones de Wittig.22,23 Sin embargo, no cualquier metal puede ser disperso en el campo ultrasonoro; hay que elegir en cada caso el mejor medio (solvente) y las condiciones del tratamiento ultrasonoro (frecuencia y temperatura). Generalmente los siguientes solventes se usan para dispersar los metales de transición:1 agua, aceite mineral, parafina, THF, benceno, tolueno, octano, etc. Polvos puros de metales pueden ser producidos a partir de los carbonilos. Así, la irradiación 15 �Uso del ultrasonido en procesos químicos ultrasonora provoca la destrucción irreversible poco usual del Fe(CO)5 (reacción 1):24 Fe(CO)5 → Fe3(CO)12 + Fe + CO (1) No se puede obtener el “cluster” Fe3(CO)12 por destrucción térmica del Fe(CO)5 (se produce Fe), por su fotólisis [se produce Fe3(CO)9] o acción de cuálquier otro método físico. Simultáneamente se forma hierro amorfo puro que contiene trazas de carbono y oxígeno25. Por otra parte, los carbonilos metálicos pueden ser sintetizados a partir de los haluros metálicos y metales alcalinos con el uso del US. Por ejemplo, VCl3(THF)3 reacciona con Na en THF a presión del CO 4.4 atm (en lugar de 200 atm sin el US) formando V(CO)6- con 35% en rendimiento.26 4. SÍNTESIS DIRECTA "ULTRASÓNICA DE LOS COMPUESTOS ORGANOMETÁLICOS El tratamiento ultrasónico se ha aplicado intensivamente en la síntesis de compuestos organometálicos. En comparación con las técnicas tradicionales, las condiciones de las síntesis son más simples, la duración es más corta y los rendimientos son más áltos. Por ejemplo, para sintetizar los compuestos Li y Mg-orgánicos a partir de los alquil- o arilhaluros, es necesario tener el éter y el THF secos y la atmósfera inerte, así como los aditivos de iniciación (I2, CH3I). Sin embargo, en la escala industrial estas reacciones son peligrosas, complicadas y poco reproducibles. Al llevar a cabo estas interacciones con el tratamiento simultáneo de US, se pueden obtener los compuestos de interés rápidamente, sin desecación preliminar de los solventes y en la ausencia de aditivos.27 Al usar el éter técnico que contiene agua, se forma, junto con el producto final, el precipitado de Mg(OH)2 que no impide a las síntesis posteriores y puede ser fácilmente separado. Las 16 reacciones de la síntesis de los compuestos Mgorgánicos se inician inmediatamente después de encender el US. Los rendimientos de los compuestos Li and Mg-orgánicos son 60-95%.27 Posteriormente los compuestos Li o Mgorgánicos así obtenidos pueden ser utilizados en la síntesis de varios productos orgánicos (reacciones de Barbié (2)):3 RX + M RM + R´R´´CO RM R´R´´CR(OM) -MOH R´R´´CR(OH) HO (2) 2 En el campo ultrasonoro se aumentan considerablemente la rapidez de formación y rendimientos de los compuestos Al-orgánicos con alquilhaluros poco activos, los complejos de sodio y naftalina, benzoquinolina y otros hidrocarburos aromáticos.28 Al llevar a cabo la condensación de Ulmann29 en la presencia del polvo de cobre (3), NO NO 2 NO 2 2 I + Cu + CuI 2 (3) la reacción se acelera en 50 veces y el rendimiento es 81% (en comparación con < 1.5% sin usar US). El átomo H acídico en los compuestos orgánicos puede ser facilmente sustituido por metales debido a la acción del US (4):30,31 NH BuCl/Li/THF t.amb.,20 min.,92% NLi (4) Los compuestos organometálicos de estructuras poco usuales también pueden ser preparados con Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Boris I. Kharisov, Ubaldo Ortíz Méndez uso del US. De esa manera, los siguientes compuestos se han obtenido a partir de haluros orgánicos (5,6):32,33 R Dioxano t.amb. 3RX + Al R X Al X R (5) Al X X=Cl,Br CH2 = CH-CH2 Br + Pd o DMF, 55-60 C (6) 4hrs.,85% PdBr 2 Los trialquilboranos se obtienen con altos rendimientos usando el US a través de la formación in situ de los reactivos de Gringard (7):34 Mg, BF 3.OEt 2, Et 2O 3RX 15-30 min. R3 B Similarmente pueden ser sintetizados organosilanos y organostananos.1 (7) los Los complejos π también se producen en el campo del US, por ejemplo a partir del cloruro de rutenio, polvo de zinc en metanol en presencia de O OHgBr Br Br 1) MeOH, COD, t.amb. 3 2 o Br - (9) A partir de este producto intermedio, pueden ser obtenidos los compuestos de Hg(I) y Hg(II) con uso de acetona y ácido acético respectivamente. 5. SÍNTESIS ULTRASÓNICA DE COMPUESTOS DE COORDINACIÓN Entre las demás técnicas de activación de metales para sintetizar los compuestos de coordinación, el tratamiento ultrasónico es presentado relativamente poco. Hay solamente unos trabajos en esa área.16,36,37 Los autores del artículo16 estudiaron la interacción entre cobre o níquel metálicos con los ligandos azometínicos en etanol, dioxano o diferentes aceites lubricantes (solución al 10%). Después de 4 horas de la reacción, pueden ser aislados los productos II con rendimientos de 10-25%, dependiendo de la naturaleza del metal y del ligando: 1,5-ciclooctadiene (8):35 RuCl. 3H +OZn ... .. + .. + Hg CH Ru (8) 2) 70 C Como resultado, se obtiene el (η6-1,3,5ciclooctatrieno)(η2-1,5-ciclooctadieno)- rutenio; los rendimientos con y sin el tratamiento ultrasónico son 93 y 35% respectivamente. El “complejo molecular” de mercurio se prepara en el campo del US a partir del mercurio y α,α´dibromocetona (9):28 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 N R O Me/2 R = CH , 3H, Cl, NO 2 Fig. 2. Los compuestos de coordinación de Cu y Ni obtenidos en el campo del US. En otras condiciones iguales, los rendimientos con uso de cobre son siempre más altos que los de níquel. El aumento de la fuerza de donador del solvente lleva al aumento de la rapidez de formación de los complejos; el aumento de la viscosidad lleva a su descenso. De acuerdo con el estudio físico-químico, los productos formados son 17 �Uso del ultrasonido en procesos químicos los mismos que los obtenidos por las vías tradicionales a partir de las sales de cobre y níquel y ligandos correspondientes. finales, elimina los productos formados desde la superficie de los electrodos y, de esa manera, se estabiliza el voltaje en el sistema. Fue establecido16 que en la frontera metalsolución se forma una capa multimolecular del producto cristalino, a través del cual tiene lugar la difusión posterior de los átomos metálicos debido a los procesos de cavitación. En el caso del uso de lantánidos en general no se puede utilizar la electrosíntesis sin el tratamiento del US, ya que los pedazos del ánodo (Nd, Sm, Ln, Pr) se cubren por la capa del producto. Esta capa no se elimina por la agitación simple del sistema y se acumula rápidamente; como resultado, se baja la corriente (o se aumenta el voltaje), provocando la interrupción del proceso y la necesidad de limpiar los electrodos mecánicamente. El uso del US permite evitar estos problemas y llevar a cabo la electrosíntesis con buenos rendimientos.45 6. USO DEL ULTRASONIDO EN LA ELECTROQUÍMICA El tratamiento ultrasónico se aplica mucho en los procesos electroquímicos,3 principalmente para degasear los electrodos durante la electrólisis, agitación de la solución por la vía de la cavitación, transporte de iones a través de la capa doble hacia la superficie del electrodo y limpieza de estos. Por ejemplo, el uso del US en la preparación electroquímica de los recubrimientos de cromo38 mejora las propiedades físicas y la calidad de los mismos. Entre los últimos logros, es necesario mencionar los trabajos donde se reunen los procesos de electrosíntesis (ES) o electroxidación y del tratamiento ultrasónico simultáneo. Así, en la publicación39 se discute la influencia del US en los procesos de electroxidación de Mo(Cp)2Cl2 y se presenta la esquema de la celda sono-electroquímica que puede ser utilizada también para activar metales. En nuestros trabajos recientes se tiene la información sobre la combinación de la electrosíntesis directa y del US en las síntesis de compuestos de metales de transición y lantánidos con los ligandos azometínicos,40-43 bisulfuro de tetrametiltiuramo44 y la ftalocianinas.45 En todos los experimentos fue confirmado que la activación de cobre y otros metales utilizados por el US aumenta considerablemente los rendimientos de productos 18 Entre otras aplicaciones del US en la electroquímica, se puede presentar la posibilidad de electrosintetizar los compuestos orgánicos de selenio o telurio.46 De esta manera, el US facilita la electroreducción de selenio o telurio hasta sus aniones (10): RCl RMMR 2Se(Te) + 2e - Solv. Electrolito 2- (10) M2 RMR R=PhCH 2 , 4-CNPhCH2 7. USO DEL ULTRASONIDO REACCIONES CATALÍTICAS EN LAS Como fue mencionado antes, reacciones catalíticas con la participación de metales pertenecen al segundo tipo de éstas, donde un metal que sirve como catalizador no se consuma (o casi no se consuma) en los procesos químicos. El ultrasonido se aplica mucho en las reacciones catalíticas heterogéneas con la participación de varios catalizadores sólidos, menos metales Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Boris I. Kharisov, Ubaldo Ortíz Méndez elementales o sus aleaciones. De esta manera, el polvo de níquel se usa en la hidrogenación de los alquenos;47 un uso adicional del US produce su reactividad comparable con la del níquel de Raney. En este caso, el US produce un descenso inesperado del área de superficie debido a la agregación de partículas. Las colisiones entre las partículas eliminan la capa del óxido de níquel en la superficie metálica produciendo una elevada reactividad. Si se expone el polvo de níquel (antes de usarse en la catálisis) a US en octano a 0oC o se reduce NiCl2 con polvo de zinc usando US se forma níquel muy activo que puede ser usado como catalizador en los procesos de hidrogenación.47 En estas condiciones, el zinc también se activa y puede eliminar el hidrógeno al entrar en contacto con medios acuosos.48 Este sistema constituye un nuevo método sonoquímico de hidrogenación de alta selectividad. Los enlaces dobles conjugados pueden ser hidrogenados selectivamente en la presencia de los grupos carbonílicos.48,49 Otro ejemplo puede ser el polvo de hierro obtenido a partir de Fe(CO)5 (ver la reacción (1)) aplicando el US. Este producto cataliza la hidrogenación del monóxido de carbono a 200oC y es 10 veces más activo que el polvo comercial correspondiente. Además, el mismo hierro amorfo cataliza la dehidrogenación de los hidrocarburos saturados.25 CONCLUSIONES A partir del material presentado en esta revisión, se puede concluir que el uso adicional del ultrasonido en la activación de metales tiene las siguientes ventajas en comparación con las técnicas tradicionales: 1. Las reacciones considerablemente; pueden ser aceleradas Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 2. Los rendimientos son considerablemente más altos; 3. Se reducen los períodos de inducción de las reacciones; 4. Las materias primas pueden ser utilizadas sin purificación preliminar; 5. Frecuentemente no hay necesidad de usar aditivos; 6. Normalmente, se reduce el número de etapas de las síntesis; 7. Es posible cambiar las rutas de reacciones; 8. La aplicación del US junto con la electrosíntesis directa puede estabilizar el voltaje en la celda electroquímica y “limpiar” constantemente la superficie de los electrodos; 9. Los productos finales se obtienen generalmente en forma más fina; 10. El tamaño de las partículas metálicas se disminuye; 11. Se limpian las superficies metálicas. El ultrasonido se aplica mucho en la síntesis de compuestos organometálicos, pero hay pocos ejemplos de su uso en la “síntesis directa” de los compuestos de coordinación.6,11 Por eso, entre otras posibles áreas del desarrollo de este método, es usarlo como una técnica de preparación para la disolución oxidante de metales en medios no en la electrosíntesis10 y la acuosos,50 6,11 mecanosíntesis. Los logros más recientes (los últimos 5 años), relacionados con los metales elementales y el US, son los siguientes: 1. Preparación de catalizadores en base azeolitas que contienen metales elementales dentro de su estructura (Pd51, Fe52); los procesos se llevan a 19 �Uso del ultrasonido en procesos químicos cabo por la vía de la descomposición ultrasónica de compuestos organometálicos; 2. Preparación de las partículas metálicas finas o nanoestructurales a partir de metales53 o sus compuestos organometálicos;54-57 3. Uso del US en los procesos electroquímicos58-60 y en la radioquímica;61 4. Síntesis de compuestos organometálicos.62,63 Entre los artículos de revisión más recientes y actualizados, dedicados, en particular, a la activación de metales, hay que mencionar los trabajos importantes de Mason64, Luche5 y Walton.60 REFERENCIAS 1. Cintas, P. Activated Metals in Organic Synthesis. CRC PRESS, 1993, 45-70. 2. Ultrasound: its Chemical, Physical, and Biological K.S.). VCH, Weinheim. Effects (Edit. Suslick, (1988). 3. Mason, T.J., and Lorimer, J.P. Sonochemistry: Theory, Applications and Uses of Ultrasound in Chemistry. Ellis Horwood Limited. John Wiley & Sons. 1988, 251 pp. 4. Mason, T.J. Advances in Sonochemistry. JAI Press LTD. London. Vol.1, (1990). 5. Luche, J.-L., and Cintas, P. 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Extreme NonClassical Cond. 317 (1997). 21 �Notas para una nueva ingeniería mexicana♦ José Luis Fernández Zayas* Los rasgos más importantes ♦de la ingeniería mexicana del futuro se observan en la perspectiva cada vez más internacional de la economía mexicana y la cultura importada. Al mismo tiempo que el comercio, la cultura se ha transformado con rasgos dominados por las economías más poderosas, y con ello se amenazan los valores regionales y locales. Por diseño u omisión, en México, la visión oficial de características de la sociedad, y se orienta a la búsqueda de ciertos indicadores macroeconómicos que se escapan de la realidad de manera conspicua. Una visión completa de la economía debe partir fundamentalmente de las consideraciones sociales mexicanas. El rumbo de la planeación deberá enmendarse, y la función del gobierno, redefinirse. La internacionalización de nuestra ingeniería se manifiesta en esfuerzos para alcanzar estándares de calidad aceptados en todo el mundo. Se debe calibrar y certificar con los referentes más reconocidos, pero ni ellos ni los métodos se pueden aplicar ciegamente a la realidad mexicana. Tampoco es satisfactorio desarrollar normas y estándares observando solamente las preferencias nacionales de cada sector. Los estándares apropiados deberán equilibrar la tendencia aceptada globalmente con la necesidad regional de México. La acreditación de la calidad será crecientemente de carácter voluntario, a cargo de organismos no gubernamentales. Una característica fundamental en la preocupación por el futuro mediato es la búsqueda de sistemas y programas educativos de clase mundial. Los cinco años de duración de las licenciaturas mexicanas nos dan ventaja aparente, pero aún deben establecerse estándares de reconocimiento internacional que las avalen. Se procura que el ingeniero internacional cultive altos valores personales, y disponga de capacidades y destrezas superiores a las actuales.* El futuro ingeniero mexicano deberá desplazar del mercado nacional la tecnología de importación y exportar conocimientos, procesos y productos. la ♦ economía no parece contemplar las Este trabajo fue presentado en el XXIII Congreso de la Academia Nacional de Ingeniería realizado del 19 al 21 de mayo de 1999 en Monterrey, N.L., México. 22 Para que México sea viable como nación independiente deberá adoptar un plan de desarrollo integral a 30-50 años que apunte al bienestar y progreso de los mexicanos, y deberán diseñarse * Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �José Luis Fernández Zayas políticas muy distintas a las actuales en economía, desarrollo social y cultura en general. Ese proyecto de país no puede concebirse sin una fuerte participación de la ingeniería nacional. El nuevo proyecto deberá contemplar el fomento de la personalidad, valores, creatividad, destreza, aptitudes, actitudes y conocimientos nuevos en los ingenieros mexicanos. OBJETIVO Se trata de elaborar un concepto coherente, claro y completo del tema anotado en el título con base en una serie de mesas redondas, análisis de la situación y estudios varios realizados por diversas organizaciones profesionales durante los últimos dieciocho meses. Se inicia por definir tres grupos de ideas fundamentales para los fines de trabajo: país, desarrollo e ingeniería. a.- Viabilidad del país en el mundo global, que en lo político se fractura continuamente, una constante es la apreciación de que el mercado y los procesos de información son globales, o sea, no se detienen en las fronteras políticas. Un resultado importante del modelo económico en boga es la preeminencia de la competencia, que mengua las posibilidades de empleo, en países avanzados y en los otros, y tiene un detestable efecto de destrucción de riqueza mundial neta. El presente se caracteriza por un creciente intercambio de todo tipo de recursos, en el que los países como México son perdedores netos, y el capital emigra a mercados de dinero más estables y rentables. Se establece así una hegemonía del capital, que deteriora Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 la viabilidad de las políticas regionales para hacer frente a los retos internos (pobreza, ignorancia, hacinamiento y promiscuidad, por ejemplo). b.- Desarrollo. Presupone la definición generalmente aceptada del rumbo de la nación. Seguramente debe garantizarse el bienestar, paz y confort generalizados en un lapso de 30 a 50 años. Es indispensable identificar los nichos de actividad productiva accesibles en el mundo y cómo conquistarlos. El reto implica concebir procedimientos para ver al mismo futuro. Queda por abordar, tal vez mediante las técnicas modernas de planeación estratégica dinámica, la nueva misión y visión de los organismos gubernamentales, empresariales y gremiales, en atención a las nuevas amenazas y oportunidades del entorno internacional, con un estudio apropiado de las fortalezas y debilidades de cada grupo de actores sociales, en una perspectiva nacional. De esta reflexión deberá desprenderse la nueva tarea de las universidades, las que tendrán una responsabilidad total en propiciar y facilitar la tarea planeadora. c.- La ingeniería es el vehículo para llegar al futuro y un seguro de que se alcanzará el futuro deseado. La ingeniería es profesión que se nutre de las ciencias, las humanidades, las artes. La profesión se desempeña en un marco mundial cada día más claro de leyes, normas y otras expresiones del entorno social (certificaciones, certificadores, acreditación). La nueva ingeniería se relaciona unívocamente con la educación, la especificación y capacitación de los nuevos evaluadores, así como el desarrollo con métodos de divulgación y acceso al conocimiento, a las experiencias adquiridas. Se trata de aprender para la educación permanente. La importancia de la ingeniería reside en su potencial como forjador del nuevo país que se desea. 23 �Notas para una nueva ingeniería mexicana VIABILIDAD DEL PAÍS COMO NACIÓN INDEPENDIENTE Se suele comenzar estas reflexiones con una referencia a la globalidad. La internacionalización de la economía mexicana ha resultado en una pequeña aunque potente industria nacional de exportación, y al mismo tiempo, una gran penetración de productos y servicios importados. Así, surgen los conceptos de normativa, certificación y auditoría técnica, entre otros, que procuran una homogeneización en la calidad de los servicios y productos con tendencia a alcanzar estándares globales. Se privilegia así el precio (a calidades comparables), noción que nutre a la Ley de Adquisiciones y Obras Públicas, tal vez el elemento legal de mayor prosapia en el México globalizado. Las tendencias globales son muy complejas. Se estima que un escaso 10 % de la economía es de alcance global, y que en las últimas décadas la participación relativa de la mano de obra en la agregación de valor se ha reducido en una quinta parte. Decrece también la participación del capital pero crece la del conocimiento. Los bloques mundiales se consolidan con desequilibrios entre ellos que amenazan la paz del futuro. Crecen en general el desempleo y la pobreza, y el modelo de competitividad es fuertemente cuestionado, pues no resulta sostenible en el mediano plazo. Se formulan propuestas cada día más serias y completas de nuevos modelos de desarrollo global basados en la responsabilidad integral, y se postulan conceptos como la atractividad de las regiones en sustitución de la competitividad. Cada día se formulan más propuestas, hasta ahora desoídas, para que los recursos financieros sean Dr. José Luis Fernández durante el XXIII Congreso de la Academia Nacional de Ingeniería 24 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �José Luis Fernández Zayas destinados preferentemente a la creación de infraestructura humana y física, esto es, para acrecentar el capital social. La función del gobierno es cuestionada por casi todos los sectores, y se hace caso omiso todavía a las nuevas tendencias internacionales que colocan a los tres niveles de gobierno como socios activos de la producción, como generadores de riqueza en conjunto con el sector privado. Se cuestiona que México no disponga de un gobierno gestor de nuevas oportunidades de negocio, aquí y en el exterior, que fomente con sus tareas y estímulos fiscales la creación de riqueza y empleo, y proteja apropiadamente el mercado interno, en concordancia con las prácticas de los países avanzados. Nuestra política se alinea con la delegación del desarrollo a las leyes del mercado a ultranza, más que en los Estados Unidos, y no atiende las nuevas teorías del estado, cada vez más populares y efectivas en Europa, que orienta las decisiones y los recursos a satisfacer las necesidades integrales de la sociedad. En el sector educativo se sostiene que las licenciaturas mexicanas, de cinco años de duración, tiene claras ventajas sobre los modelos de los países con los que competimos (que pertenecen a los acuerdos con el TLC y la OCDE), de menor extensión. Sin embargo, la disparidad de nuestros niveles de calidad y modos de certificarla suelen ser de preocupación. Ahora, más que facilitar la absorción de conocimientos e información, se debe desarrollar la habilidad de aprender toda la vida, y reforzar la función formativa: fortalecer la personalidad, la capacidad de gestión y negociación; abrazar claros estándares éticos y de conducta, con elevados valores personales; Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 fomentar la creatividad y el pensamiento original y valiente; desarrollar capacidades crecientes, destrezas plurales, habilidades profesionales, actitudes y aptitudes clase mundial. Y no es fácil prever cómo los esquemas actuales de evaluación, certificación y auditoría académica podrían propiciar los cambios de enfoque que se requerirán. Ya en el plano del desarrollo profesional, la rica aunque incipiente experiencia de algunas firmas mundializadas ilustra la fructífera heterogeneidad de la competencia internacional. Para exportar, se requiere consolidar una compleja red de alianzas estratégicas con capitales y culturas muy disímbolas. Apenas se atisba la necesidad de una cultura de las opciones de la globalidad. Deberá motivar serios esfuerzos de planeación nacional con una participación clara del sector oficial. El trípode gobierno-empresauniversidad, necesario en extremo, con una óptica nacional compartida, no es lamentablemente preocupación del gobierno actual. Las recomendaciones internacionales, las peticiones de las cámaras y los voceros del sector privado, así como de los órganos colegiados, siguen ignoradas a favor de una política de atención a ciertos indicadores macroeconómicos ya superadas, obsoletas. En buena parte, el perfil de la ingeniería nacional se ha subdesarrollado como resultado de una ignorancia de procedimientos para incorporarse a la producción de bienes y servicios, así como para desarrollar y mantener la infraestructura. Por razones históricas, los dueños del capital que aún conservan su tarea de producción en México prefieren tecnología de importación. En términos relativos, nuestra capacidad nacional para incorporar en la economía a las tres grandes revoluciones del momento (la mecánica cuántica, la computación y la biología molecular) se mengua progresivamente, y se privilegia la perspectiva de la pérdida gradual de la autonomía. 25 �Notas para una nueva ingeniería mexicana LAS IMPLICACIONES AMBIENTALES DEL ENTORNO GLOBAL En el futuro, se tendrán estándares de intercambio muy claros, en particular en el proceso de integración de las actividades productivas y de desarrollo con mucha atención a la calidad del entorno. La ingeniería ambiental, potente entenado de la ingeniería sanitaria, más que una nueva especialidad se convierte en necesario sustrato de toda capacitación en ingeniería. Como ella, varias otras disciplinas se erigen en capacidades indispensables del ingeniero de toda denominación, lo mismo el idioma y la cultura ingleses, la computación, la telemática y la informática avanzada. Se tiene especial preocupación por el maltrato ambiental, que nos coloca en desventaja internacional. Casos extremos como la escasez y mala calidad del agua, la contaminación atmosférica en el valle de México, la producción descontrolada de sólidos y líquidos tóxicos que no se procesan o confinan legalmente, la pepena y el reciclaje son temas de urgente atención, especialmente en la ingeniería nacional. Si se propone la certificación voluntaria o las de carácter global como ISO 14000 se advierte la enorme brecha que deben salvar las empresas y la baja colaboración que pueden recibir del sector oficial. Nuevamente, se evidencia una baja cultura del cuidado ambiental. Frente a estos conflictos habrá que destacar que aún no hemos alcanzado un nivel de debate público aceptable. En el caso del agua, las disputas por su uso entre las cuencas destinadas a la agricultura y las ciudades hacen evidente la necesidad del acuerdo público. Remontado el obstáculo político habrán de redefinirse la participación rural en el riego de la mecánica 26 financiera, los esquemas permisibles de participación del capital privado, y la responsabilidad social, en el marco de una ética integral bien entendida. DIRECCIÓN DE DESARROLLO La comunidad de los ingenieros todavía debe definir, junto con el concepto del país que ambicionamos en tres o cinco décadas, qué atributos queremos del proceso de desarrollo. Este debe contener las aspiraciones nacionales de bienestar y felicidad sociales, de vivir en paz con un confort razonable, con acceso creciente a la educación superior. Deberemos definir cómo queremos medir el progreso, más allá del PIB per cápita. Para destacar en el concierto de las naciones, se habrán de identificar los espacios que más convienen, los que permiten aprovechar ventajas comparativas y desarrollar ventajas competitivas. El propósito de participar en el ámbito internacional debe estar claro, y sus méritos y desventajas deben estar bien entendidos. Una noción adicional es la brutal transformación que sufren los elementos del intercambio internacional: en el uso del idioma, la cultura legal, las alianzas estratégicas indispensables, la optimación del financiamiento, la participación en el riesgo, y demás factores de novedad. Aunque pareciera innecesario, se debe repetir que en la ausencia de México como factor cultural en la nueva integración global, ésta carece de tonos mexicanos. La mexicanidad, como se la quiera definir, está conspicuamente ausente de las nuevas tendencias del mundo. Esto también ocurre en el intercambio comercial, que evidencia que nuestra presencia en el mundo se minimiza, en tanto somos literalmente conquistados por productos extranjeros. Aunque tal vez sea menos claro, en el intercambio cultural también somos cada vez menos significantes. Ésta es una amenaza formidable a la supervivencia de nuestra nación como independiente y autónoma. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �José Luis Fernández Zayas Preocupa además que la evolución en las empresas ha sido poco sostenible. El capital de la empresa nacional ha preferido la tecnología importada y por tanto ha marginado a la nacional. Una razón es que el estándar de nuestra tecnología no se reconoce en México como de clase mundial. Como se dice mucho en el mundo empresarial, una empresa no es sostenible si no se apropia de su tecnología. Por tanto, muchas empresas pueden desaparecer. CONCLUSIONES En función de los trabajos analizados, las cuatro principales conclusiones de esta contribución son: 1. La mexicanidad tendrá una oportunidad de sobrevivir y fructificar sólo si se integra con elementos de éxito en el intercambio global, que se ajustan a la cada vez más normalizada manera del discurso internacional. Es indispensable definir nuevas condiciones de desarrollo socioeconómico en las que la economía del mediano plazo sea previsible, exitosa y sostenible, de las que se desprenderán tareas de producción y oportunidades triunfadoras de intercambio internacional. Será primordial diseñar y construir los mecanismos de producción de riqueza y empleo que se requiere para asegurar el bienestar y la paz de la sociedad. 2. El rumbo de una ingeniería mexicana para el futuro será consecuencia de las tareas que habrán de abordar, con calidad mundial ganadora, para recuperar de manera Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 sostenible nuestra economía y nuestros espacios culturales. Deberán definirse códigos de ética que refuercen la correlación entre las ambiciones del ingeniero y el bien común 3. Para efectuar la reingeniería de las carreras profesionales habrá primero que pensar en una cabal reingeniería del país. Una tarea inmediata de gran importancia para el ingeniero es la planeación del futuro del país y de cómo lograrlo. La procuración de los recursos para financiar el desarrollo será resultado consecuente del esfuerzo de planeación, no como en el presente, en el que la expectativa de recursos determina la naturaleza del esfuerzo de desarrollo. La relación del ingeniero mexicano con el gobierno será equilibrada cuando el gobierno gestione oportunamente la producción de recursos, en atención a la exigencia social, y el ingeniero ponga a la disposición de la sociedad los métodos y procedimientos necesarios. 4. El ingeniero del futuro requerirá nuevas capacidades y destrezas en la procuración y apropiación de conocimientos nuevos, tanto técnicos y científicos como de gestión; creatividad y originalidad en el abordaje de los problemas del país, y excelencia en los métodos. Sin embargo, los aspectos técnicos son los más fáciles de evaluar y certificar, y habrá más atención a ellos en la comparación entre profesionales de distintas escuelas y naciones. Las universidades y sus comunidades de egresados deberán participar de manera focal en la definición de estas tareas, si no por otra razón, por la necesidad de la brújula que oriente los esfuerzos para el entrenamiento de los nuevos profesionales. 27 �Salas de conferencias: Sonido vs. ruido Ricardo Garza Castaño* Fernando J. Elizondo Garza* RESUMEN Es común encontrar en una sala de conferencias una lucha entre sonido y ruido; entre el conferencista y los sonidos distractores. En esta ponencia se discuten, para dichos espacios, los problemas acústicos más comunes y sus causas, y se plantean algunas soluciones de carácter general. ABSTRACT It's usual to find in a meeting room a fight between sound and noise; between lecturer and distracting sounds. In this conference will be discussed the most common acoustic problems in such spaces, its causes and the solutions in a general way. entonces podemos concluir que al asistir a las salas de conferencias es común escuchar ruidos. En esta ponencia trataremos de puntualizar y llamar su atención sobre los problemas, causas y soluciones de la acústica de las salas de conferencias. II.- EL DEBER SER. Las salas de conferencias deben *ser un espacio con ciertas características acústicas que permitan facilitar la transmisión del mensaje presentado por un orador, ponente o conferencista. Podemos, a partir de lo anterior, definir la siguiente PREMISA ACUSTICA "Los oyentes deben percibir confortablemente sólo lo que el orador expone o presenta". I.- INTRODUCCIÓN. La asistencia a diversos eventos sociales, musicales y científicos en un mismo centro de convenciones de un hotel, nos ha hecho reflexionar sobre el mal uso y la improvisación que caracterizan normalmente a este tipo de espacios. También nos llama la atención la proliferación de espacios para "usos múltiples" y las "remodelaciones" de espacios en hoteles para crear "centros de convenciones ", los que, por cierto, son rentados para todo tipo de eventos. Estos espacios, por supuesto, no contemplan que cada tipo de evento requiere de una acústica diferente. Si recordamos todo lo que en alguna ocasión hemos escuchado al asistir a una sala de conferencias además del mensaje del conferencista, y recordando que Ruido se define como:1 "Cualquier sonido indeseable o desagradable" 28 * Laboratorio de Acústica de la FIME-UANL fjelizon@uanl.mx Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Ricardo Garza Castaño, Fernando J. Elizondo Garza • Ruidos de la sala de conferencias contigua: voces, aplausos, risas, otra conferencia. IV.- CAUSAS. El reflexionar sobre estas situaciones nos conducirá al análisis de cuales fueron sus causas, pudiéndose clasificarlas como: a) Diseño acústico.- Mal o inexistente diseño acústico de la sala. La acústica no es adecuada para su uso, o en muchos casos para su multifuncionalidad. b) Equipos.- Mala selección, compra o instalación de equipos, como pueden ser: aire acondicionado, equipo de sonido, etc. III.- ¿QUÉ ESCUCHAMOS EN UNA SALA DE CONFERENCIAS? Si reflexionamos sobre lo que hemos escuchado en una sala de conferencias, nos daremos cuenta que, además de escuchar al conferencista, tenemos: • Personas hablando durante la presentación. • Música de fondo. • Ruido de equipos de computación ( teclado, mouse, impresora, etc.). • Ruido de personas de la organización (organizadores, edecanes, personal del hotel). • Ruido de los apagadores al encender o apagar la luz. • Ruido de teléfonos celulares o bippers, • Ruido del sistema de aire acondicionado. • Reparaciones del hotel en otras áreas. • Ruido del medio ambiente contiguo (a través de ventanas o puertas). • Puertas abriéndose y cerrándose. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 c) Mantenimiento.Mal o inexistente mantenimiento de equipos e instalaciones, tales como aires acondicionados, elevadores, balastras, etc. d) Organización.- Otras causas se relacionan con errores de la organización o de la administración del hotel. Como ejemplos podemos mencionar: el manejo de la entrada y salida de personas a las salas, la ubicación del lugar para el café, la preparación de la sala para la siguiente conferencia, reparaciones en cuartos cercanos, etc. V.- PROPUESTAS. De lo anterior, sin entrar en detalles, podemos sugerir algunas recomendaciones de carácter general para mejorar la acústica de las salas de conferencias: a) Difundir el concepto de que es más práctico y económico tomar en cuenta los aspectos acústicos desde el diseño de las salas que 29 �Salas de conferencias: Sonido vs. ruido arreglar los errores que se generan construirlas sin contemplar este factor. al b) Vender la idea a arquitectos e ingenieros de que no solo deben considerarse los aspectos estéticos y de funcionalidad básica al diseñar las salas, sino que deben considerarse otros aspectos, entre ellos el acústico. c) Que según el uso de un lugar son sus requisitos acústicos, lo que implica que una sala de usos múltiples debe tener una acústica variable y no una acústica promedio. d) Que al seleccionar el lugar de una reunión se tome en cuenta la acústica de los recintos disponibles para el evento. e) Al seleccionar equipos de apoyo para las salas de conferencias considerar aquellos que sean más silenciosos. BIBLIOGRAFIA 1. CYRIL M. HARRIS; "Handbook of acoustical measurements and noise control", 3a. Ed., McGraw Hill, 1991, U.S.A. 2. JOSEPH POPE; "Sound in the meeting room - A listener's perspective", Paper 2aNS1, 126th Meeting, Acoustical Society of America, Oct. 1993, Denver, U.S.A. 3. VERN O. KNUDSEN & CYRIL M. HARRIS; "Acoustical designing in architecture", Edición de la Acustical Society of America, 1980, U.S.A. 4. LESLIE L. DOELLE;"Environmental acoustics", McGraw Hill, 1972, U.S.A. 5. M. DAVID EGAN; "Architectural acoustics", McGraw Hill, 1988, U.S.A. f) Instalar correctamente y dar mantenimiento a los equipos e instalaciones de las salas de conferencias. g) Al organizar un evento cuidar: el flujo de personas, el servicio de café, y cualquier aspecto que se traduzca en ruidos indeseables. h) Exigir a la administración de la sala de conferencias que evite cualquier actividad que produzca ruidos. 30 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Controlador basado en redes neuronales para sistemas mecánicos Martha I. Aguilera Hernández * Jesús de León Morales ** Resumen: Este artículo presenta un estudio experimental de un controlador basado en redes neuronales diseñado para sistemas mecánicos que tienen menos actuadores que grados de libertad. El controlador es aplicado a un equipo de péndulo invertido para mostrar su desempeño. controladores. Por ejemplo, la linealización por pasividad, retroalimentación de estado,1,3,4 linealización de entrada-sálida8 y técnicas basadas en métodos de Lyapunov. Sin embargo, el problema no se ha resuelto completamente, sobretodo para los sistemas subactuados, y el estudio continúa para encontrar caminos alternativos. 1. INTRODUCCIÓN Los controladores se utilizan en muy diversas áreas, básicamente en aquellas en donde la automatización es el elemento primordial para el desarrollo de sus aplicaciones. Estos controladores deben ser robustos para asegurar estabilidad y mantener un desempeño aceptable bajo condiciones adversas de operación.9 En el área de los sistemas mecánicos se ha presentado como un problema de control el caso cuando el número de entradas (actuadores) es menor que el número de salidas (grados de libertad). Un ejemplo de ello son los robots subactuados (sistemas con menos controles que variables a controlar), el péndulo invertido en donde la velocidad lineal del carro representa la entrada del sistema, la posición angular del péndulo y lineal del carro son las correspondientes salidas medibles del sistema. El péndulo invertido es un ejemplo clásico usado como prototipo de prueba. Es un sistema mecánico inestable cuando se encuentra en posicion vertical, y el estudio de sus dinámicas es importante para el análisis de sistemas que tienen que mantenerse proximos a un punto de equilibrio inestable. Ejemplo de ello son los sistemas robóticos móviles con patas, sistemas de navegación o antenas espaciales. En la literatura, se pueden encontrar diferentes enfoques para resolver este problema de diseño de Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 Fig. 1. Modelo de un robot caminante. Por otra parte, las redes neuronales *han sido utilizadas en la última década en diferentes aplicaciones, principalmente en la adaptación de los parámetros de un sistema cuando el modelo se desconoce. Entonces, vale la pena preguntarse ¿es posible utilizar las técnicas de redes neuronales para resolver el problema de control de sistemas subactuados? En este artículo se presenta una propuesta en donde se introduce un método para diseñar un controlador basado en redes neuronales que, combinado con técnicas de control lineal, resuelve el problema de control que se presenta en sistemas * Instituto Tecnológico de Nuevo Laredo, Departamento de Ing. Eléctrica, 88240 Nuevo Laredo, Tam., México E-mail: aguilera@teclaredo.edu.mx, **Universidad de Nuevo León, Departamento de Ingeniería Eléctrica, 66450 San Nicolás de los Garza, N. L., México, E-mail: jleon@ccr.dsi.uanl.mx 31 �Controlador basado en redes neurales para sistemas mecánicos con menos entradas que salidas. En este procedimiento, la idea principal consiste en definir una nueva salida que iguale el número de entradas y salidas. Esta nueva salida es diseñada mediante técnicas de redes neuronales que garantizan el desempeño del controlador propuesto. Además, se presenta el análisis de estabilidad del sistema en lazo cerrado. posición vertical y colocar al carro en una posición deseada. El artículo está organizado como sigue: En la sección 2, se presenta el modelo matemático que representa al Péndulo Invertido. El controlador basado en redes neuronales será derivado en la sección 3. En la sección 4, se muestran los resultados de simulación y de experimentación obtenidos. Finalmente, se presentan las conclusiones de este trabajo. El carro está equipado con un motor y un potenciómetro y se desliza por un riel. Estos están acoplados a un mecanismo que introduce la fuerza al sistema y mide la posición del carro y la posición del péndulo. Los datos se retroalimentan a una computadora 80486 por medio de una tarjeta de adquisición de datos. En esta computadora se realiza el tratamiento de los datos y la programación del control utilizando lenguaje C. La velocidad lineal y angular pueden ser determinadas en forma indirecta por medio de la medición de la posición lineal del carro y el ángulo del péndulo. El equipo de péndulo invertido utilizado para estos experimentos se muestra en la Fig. 2.2. 2. MODELO DEL PÉNDULO INVERTIDO El péndulo invertido consiste de una barra (péndulo) colocada en la parte superior de un carro con ruedas el cual se mueve a través de un riel. Este sistema se muestra en la Fig. 2.1 El carro y el péndulo están restringidos a tener un movimiento horizontal. α Pendulum Cart Rack Fig. 2.1 Péndulo Invertido El equipo de instrumentación consiste de un actuador que controla la velocidad lineal del carro y dos sensores que miden la velocidad lineal del carro y la posición angular del péndulo. El objetivo de control es mantener en equilibrio al péndulo en la 32 Fig. 2.2. Equipo de Péndulo Invertido El tiempo de muestreo es de 4 ms, la masa del carro es de 455 grms., la máxima velocidad es de 1.09m/s, la máxima aceleración es de 3.0 m/s2, la Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Martha I. Aguilera Hernández, Jesús de León Morales longitud del riel es de 0.914m., el diámetro del péndulo es de 1.27 cm., la longitud de 0.61 m., la masa es de 210 grms y el motor tiene una velocidad máxima de 6000 rpm. El modelo matemático del péndulo invertido está dado por el siguiente sistema de ecuaciones diferenciales, basadas en consideraciones Lagrangianas. .. ..   (m1 + m 2 ) z + m 2 l α cos(α ) − m 2 l α sin (α ) = u : p  .. ..  m l α cos(α ) − 4 m l 2 α − m glsin (α ) = 0 2 2 2 3  X =[ ] ∑ donde z representa la posición lineal, u = fuerza de entrada al carro ( Ν) , m1 = masa de la barra (péndulo, unidades Kg), m2 = masa del carro (Kg), l = longitud del péndulo, α = ángulo de desviación con respeto a la posición vertical, g = fuerza gravitacional. Definiendo el vector q = (z , α ), entonces tiene la forma descrita por 3 ∑ p .. .  .    ( ) + : , ∑ MS  M q q C  q q  q = Qu    donde q es el vector ( n ×1) de coordenadas generalizadas de la articulación. M ( q ) es una matriz simétrica, positiva definida de dimensión ( n×n) , la cual es llamada matriz de inercia.  .. C  q, q  q es el vector ( n × 1) de las fuerzas   centrífugas y de coriolis. Q es una matriz constante de dimensión n × m de rango m, u es el vector de control ( m × 1) con m ≤ n . En este modelo, la fricción no se ha tomado en cuenta. Si se utiliza el siguiente cambio de coordenadas Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 T el sistema se puede escribir en una MS representación de espacio de estado estándar ∑ NL .. 2 ∑ .   = q T q T    T X 2T X 1T   − M  X 2 −1 (X 1 )C (X 1 , X  .  X : .  X  2 )X 1 2 2    =      +  M   −1 0   ( X 1 ) Qu  que es un sistema no lineal afín en la entrada que se representa en la forma compacta por ! . La salida está dada por ( ) ( ) X = f X +g X u y = q = h(x) = X 1 Aplicando linealización tangente al sistema mecánico ∑ NL alrededor del punto de equilibrio [ x c = x cT1 o ] T con x = X − x c se obtiene la siguiente representación lineal ∑ L . :  x = Ax + Bu  donde 0 n× n   −1 A =  ∂M ( x c )C ( x c )  ∂x   0  B =  −1 n×m   M ( x c )Q  I n× n   ∂C −1 ( x c )  M ( xc ) ∂x!  ∑ Nota 1: De 3, la estabilidad asintótica de L depende de los ceros finitos no lineales en x c Además, el sistema no lineal, bajo la acción de linealización tangente, puede ser estabilizado si el sistema lineal obtenido es controlable. La 33 �Controlador basado en redes neurales para sistemas mecánicos importancia de la linealización tangente es que el sistema ∑ NL en lazo cerrado mediante un control no lineal es equivalente al sistema ∑ L en lazo cerrado con un control lineal de la forma u= ∂h ∂x (x c )x = Kx . 3. DISEÑO DEL CONTROLADOR BASADO EN REDES NEURONALES Las señales de referencia consideradas pueden ser modeladas por medio de un sistema dinámico denominado exosistema, que está representado por Σ e  . : ω = S ω  donde ω ∈ Rr es el conjunto de variables de entrada exógenas. El exosistema tiene la propiedad de Estabilidad Neutral, es decir, todos los eigenvalores se encuentran en el eje imaginario alrededor de ω = 0. La utilidad básica del exosistema es la de proveer una señal de referencia “persistente” al sistema. El problema de regulación de salida consiste en probar la estabilidad en lazo cerrado del sistema ∑ L usando el control dado por u = Kx + Lω donde K y L son matrices que se eligen tal que el error de seguimiento e definido como e = Hx + Qω tienda a cero cuando el tiempo tiende a infinito, para todo estado inicial y para toda entrada exógena.7 Definiendo una nueva entrada a ser controlada como y c = Hx (donde H es una combinación lineal de estados conocida) se procede a diseñar una ley de control que siga una señal de referencia tal que el error de seguimiento tienda a cero 34 exponencialmente. Para esto, primeramente se consideran las siguientes suposiciones Suposición 1. neutralmente. El exosistema es estable Suposición 2. El par (A, B) es estabilizable. Suposición 3. Todas las componentes del vector de estado de la planta, H y las variables exógenas son conocidas. Lema 1. Bajo las suposiciones 1 a la 3. Considere el sistema lineal c con un controlador de la = + ω forma u Kx L ∑ ∑ c  . :  x = Ax + Bu  y c = Hx con H ∈ R m×n y un exosistema descrito por ∑ :  ωyref=S=ω−Qω e . donde ω ∈ R r es el conjunto de variables exógenas de entrada. Si se define el error de seguimiento como e = Hx + Qω . Entonces, el error de seguimiento tiende exponencialmente a cero cuando el tiempo tiende a infinito si H ( A + BK ) = − a o H ; HBL = − QS − a o Q; ao ∈ R + (1) Prueba: Del teorema 4 (sección 6 y detalles en [7]), se tiene Σs : { ∏ S =( A+ BK ) ∏ + BL H ∏ + Q =0 donde Π se selecciona de modo que sea solución de estas ecuaciones. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Martha I. Aguilera Hernández, Jesús de León Morales ( ) Si se selecciona H A + BK = −a o H , donde H representa el eigen-vector izquierdo de la matriz ( A + B K ) asociado al eigen-valor −a o , y se multiplica por H la parte izquierda de la primera ecuación de ∑s , y sustituyendo en la segunda ( H∏=−Q) , se obtiene − Q S − a o Q = HBL (2) Entonces, las dinámicas del error de seguimiento e están dadas por . . . e = H x + Q ω = HAx + HBu + QS ω El cálculo de H usando la Red de Tres Capas (MNN) se muestra en la Fig. 3.1, donde x representa los estados, h representa los pesos de la MNN, q representa las cantidades en la capa escondida. El vector de entrada dado por x = ( x1 , x 2 ,⋅ ⋅ ⋅, x N ) se aplica a la capa de entrada. T Las unidades de entrada distribuyen estos valores a las unidades escondidas. Sin pérdida de generalidad, se asume que la activación del nodo es igual a la entrada de la capa, por lo tanto se tiene que la salida de la capa escondida es dada por xiT . El algoritmo de aprendizaje (es decir encontrar el conjunto de pesos adecuados) que se utilizó es una técnica denominada de descenso acelerado. Sustituyendo el control u = Kx + Lω , en la ecuación anterior, se obtiene . e = H ( A + BK ) x + HBL ω + QS ω Al aplicar (1) en la ecuación anterior resulta que la dinámica del error está dada por . e = − a O (Hx + Q ω )= −aoe Esto demuestra que el error de seguimiento tiende a cero exponencialmente con una razón de convergencia dada por a o . ! En la demostración anterior, se hizo la suposición de que H es conocida Sin embargo, esto no es siempre posible. Para resolver este caso, se utiliza una Red Neuronal Multicapa (Multilayered Neural Network (MNN)) para identificar los coeficientes de H. Unas de las arquitecturas de redes más populares es la de Propagación hacia atrás. Una red de este tipo con tres capas es utilizada y permite aproximar una gran variedad de funciones lineales y no lineales con una precisión aceptable.5 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 Fig. 3.1. Red Neuronal de tres capas. El objetivo de utilizar MNN es minimizar el error de seguimiento dado por e = yc − yref usando la técnica de descanso acelerado. De acuerdo a 6(p.98) los pesos de la capa de salida pueden ser determinados por medio de h( t + 1) = h( t ) + ∆h( t ) En particular, para una salida lineal, se tiene h o ( t + 1) = h o ( t ) + ζex T . 35 �Controlador basado en redes neurales para sistemas mecánicos donde el factor positivo ζ < 1 es llamado el parámetro de razón de aprendizaje y el superíndice “o” se utiliza para definir los valores de salida. Entonces, se tiene que el gradiente de H está dado por dH = − ζ ex T dT con ley de control u = Kx + Lω y ley de . adaptación dada por H = ζexT , donde ζ > 0 es el parámetro de razón de aprendizaje de la red. Entonces el problema de regulación de salida mediante información total está resuelto si y sólo si las ecuaciones ∏ S = ( A + BK )∏ + BL  H ∏ +Q = 0 ∑ Ahora, considere el sistema lineal c controlado por la entrada u y teniendo como salida y c donde los coeficientes de H son determinados mediante la ley de adaptación dada por ζex T , tal que el error de seguimiento e tienda a cero exponencialmente. El esquema general se muestra en la Fig. 3.2. tienen solución. Además, el error de seguimiento tiende a cero exponencialmente con una razón de convergencia dada por ( a O + ζ x 2 ) . Prueba. La primera parte del lema se demuestra en forma similar al lema 1. Solamente se probará aquí que el error de seguimiento tiende a cero exponencialmente. La dinámica del error de seguimiento está dada por . . . . e = H x + H x+ Q ω . Usando la ley de adaptación H = ζ ex T , la dinámica del error toma la forma . . e = − ζ ex T x + H (A + BK )x + HBL ω + Q ω Fig. 3.2. Esquema General El problema de regulación de salida con H determinada por la Red de tres capas (MNN) se establece mediante el siguiente lema. . Lema 2 Considere el sistema ∑ cl : 36 .  x = (A + BK )x + BL ω .  ; ω = S ω  e = Hx + Q ω   Aplicando las mismas condiciones dadas en (1) del lema 1, se tiene que la dinámica del error de seguimiento está dada por e = −ζ x H ∈Rm×n S ∈Rm×r Q∈Rm×r 2 ( e − a o (Hx + Q ω ) = − a o + ζ x 2 )e Entonces el error de seguimiento tiende a cero exponencialmente con una razón de convergencia dada por ( a o + ζ x 2 ) . Esto completa la prueba. ! Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Martha I. Aguilera Hernández, Jesús de León Morales 4. RESULTADOS DE SIMULACIÓN Y EXPERIMENTACIÓN La aproximación lineal de ∑ p alrededor del punto de equilibrio x o está representada por ∑ L.: . x = Ax + Bu donde 0   0  3m2 g  A= 4m1 + m2  3 gl  (m1 + m2 )  l ( 4m + m ) 1 2  0 1 0 0      0 0 1 0   4  0 0 0  B =   (4m + m )  1 2    −3   0 0 0   l (4m + m )   1 2   El sistema de ecuaciones ∑ L que describen al péndulo invertido fueron simuladas con los siguientes valores nominales g = 9 . 8 , l = 0 . 61 , m 1 = 0 . 455 , m 2 = 0 . 210 El valor del parámetro ζ utilizado en la ley de adaptación fue de 0.005. Los valores iniciales de los pesos se fijaron a 0.5. Las simulaciones se desarrollaron con Matlab . La razón de aprendizaje de la MNN se muestra en 4.1. Se puede observar como la red MNN se entrena hasta que el error se reduce a una valor menor de 0.001. Las gráficas 4.2 a 4.5 muestran el comportamiento obtenido en simulación y experimentación del sistema en lazo cerrado. La Fig. 4.2 muestra la posición del ángulo α , donde a pesar de mostrar unas oscilaciones al inicio, éstas se van haciendo más pequeñas hasta que alcanza el objetivo. El tiempo en que lo logra es menor a 4 segundos. La posición del carro y la velocidad lineal se muestra en las Fig. 4.3 y 4.4. respectivamente. Fig. 4.1. Error y Razón de aprendizaje de MNN. Fig. 4.2. Posición Angular Fig. 4.3. Posición del carro Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 37 �Controlador basado en redes neurales para sistemas mecánicos una gran aplicación ya que con la ayuda de técnicas lineales, la red neuronal puede resolver el problema de control de los sistemas mecánicos que tienen menos actuadores que grados de libertad. Como trabajo futuro se considerara la introducción de la fricción en la derivación del modelo. Fig. 4.4. Velocidad del carro Fig. 4.5. Señal de Control También se puede observar que las gráficas de simulación y experimentación son semejantes. El péndulo se mantiene cerca del cero durante los movimientos del carro hasta alcanzar la posición deseada. En la Fig. 4.3, la posición del carro se mantiene en su punto fijo mostrando pequeñas fluctuaciones, las que le permiten mantener en equilibro al péndulo. La demanda de acción de control (voltaje) es aceptable de modo que no se tendrá una saturación del actuador. 5. CONCLUSIONES Los resultados de simulación y experimentación obtenidos, vía un prototipo de laboratorio de un péndulo invertido, muestran que el uso de redes neuronales es una opción viable de control. Al aplicarse el control propuesto al péndulo invertido, este alcanza el punto de equilibrio deseado y se mantiene muy cerca de él. Los resultados muestran que el método utilizado además de ser simple, tiene 38 BIBLIOGRAFIA 1. A. Isidori, “Nonlinear Control Systems”, Second Edition, Ed. Springer Verlag, N. Y., 1989. 2. H. Nijmeijer, and A. J. van der Shaft, “Nonlinear Dynamical Control Systems”, Ed. Springer Verlag, N. Y., 1990. 3. B. Andréa-Novel, “Commande non linéaire des robots”, Thesis, Traité des Noveulles Technologies. série Automaitique, 1988. 4. R. Mariano, P. Tomei, “Nonlinear Control Design”, Ed Prentice Hall, 1995. 5. L. Jin, P. N. Nikiforuk, M. M. Gupta, “Direct adaptive output tracking control using multilayered neural networks, IEEE Proceedings, Nov. 1993, pp. 393-398. 6. J. A. Freeman, D. M. Skapura, “Neural Networks: Algorithms, Applications and Programming Techniques”. Ed. Addison Wesley, 1992. 7. Knoblouch, Isidori, Flockerzi, “Topics in Control Theory”. Ed. Birkhauser. 8. Hauser, Sastry, Kokotovic, “Nonlinear Control Via Aproximate Input-Output Linearization: The Ball and Beam Example” IEEE Transactions on Automatic Control. Vol. 37, No. 3, March 1992. 9. H. Iordanou, B. Surgenor, “Experimental Evaluation of the robustness of Discrete Sliding Mode Versus Linear Quadratic Control”, IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol. 5, No. 2, March 1997. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Situación actual y perspectivas de la educación en ingeniería en México Parte I: Diagnóstico ♦ Diódoro Guerra Rodríguez* INTRODUCCIÓN ♦ En primer lugar, deseamos agradecer la invitación para participar en este Congreso Nacional organizado por la Academia Nacional de Ingeniería y la hospitalidad de la Universidad Autónoma de Nuevo León. La temática señalada, el objeto del Congreso, y la asistencia de académicos y expertos nacionales e internacionales, nos permite afirmar que este evento reviste gran importancia, por el impacto y significado de la ingeniería en el contexto de un país que, como México, advierte en el conocimiento y en sus aplicaciones la fórmula para lograr un desarrollo sustentable y mejores condiciones de bienestar social. Al abrir espacios de reflexión como este foro, se puede contribuir de mejor manera al análisis objetivo de opciones y alternativas viables para coadyuvar a consolidar el proyecto de nación para el nuevo milenio, en dimensiones estratégicas como la educación y la investigación científica así como en áreas fundamentales de la formación profesional, como las de la ingeniería. El tema de mi participación es: "La situación actual y perspectivas de la educación en Ingeniería en México" para ello mi exposición se presenta en cuatro apartados. En primer lugar, sitúo el problema en el marco de la revolución científica y tecnológica que caracteriza a la época actual. Enseguida planteo cuestiones vertebrales tanto para la educación como para la investigación como sustento del quehacer de las Ingenierías, en cuanto a las repercusiones que los cambios tecnológicos provocan en ellas; posteriormente, me permito formular brevemente un análisis referencial, además de los retos y perspectivas de la ingeniería en este contexto de cambio científico y tecnológico, y las necesidades de aplicación de los resultados de la investigación científica y, finalmente, hacemos una serie de propuestas que, en mi opinión, deben constituir parte de las estrategias para la consolidación e impulso de las ingenierías y del desarrollo del país. 1. EL SIGNIFICADO DE LA REVOLUCIÓN CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA DE NUESTROS TIEMPOS ♦ Conferencia presentada el 19 de Mayo de 1999 en el XXIII Congreso de la Academia Nacional de Ingeniería realizado en la Ciudad de Monterrey. En esta Primera Parte se presenta un diagnóstico de la Educación en Ingeniería en México, en el próximo número de INGENIERIAS se publicará la segunda parte, en la cual el autor presenta una serie de propuestas sobre este importante tema. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 ∗ Resulta claro que en la actualidad los temas del saber, la tecnología y de la educación deban ocupar un lugar prioritario en la agenda de discusión de las sociedades del mundo. Los temas de la educación y del conocimiento, están ligados a los grandes problemas ∗ Director General del Instituto Politécnico Nacional 39 �Situación actual y perspectivas de la educación en ingeniería en México del crecimiento, del bienestar y de la democracia. En buena medida, los logros o complicaciones en torno a tales problemas, estarán condicionados por la capacidad de los sistemas educacionales de organizar, transmitir, reproducir y distribuir equitativamente conocimientos y capacidades. A partir de la década de los ochenta pareciera gestarse una nueva sociedad en la que la información constituye un elemento determinante de su quehacer cotidiano que nos sumerge en un proceso de modificación de nuestras formas de vida conocido como globalización de la cultura y mundialización económica, producidos substancialmente por fuerzas y factores derivados del avance técnico y científico. Esta era tecnoglobal plantea, como nunca antes, la necesidad de impulsar la productividad y competitividad como condición para mejorar el nivel de vida de la población de modo sostenido y duradero. Participar en una competitividad como la que determina las actuales condiciones mundiales, implica competencia integrada de sectores económicos, condiciones sociales, sistemas educativos y políticos de desarrollo científico y tecnológico, es decir, que compiten las sociedades y los países no sólo las empresas. en el que éste ha alcanzado un ritmo vertiginoso, la brecha entre investigación científica y desarrollo tecnológico se ha ido reduciendo cada vez más en los países altamente desarrollados, estableciéndose una estrecha vinculación entre la creación de conocimiento y sus aplicaciones, cuya expresión más representativa se encuentra en nuevas tecnologías tales como: microelectrónica, comunicaciones satelitales, la biotecnología, la robótica y la automatización, cómputo e informática, el conocimiento de la materia, nuevas energías y nuevos materiales, que se diferencian de las tradicionales precisamente por el grado de intensidad con el que hacen uso de los conocimientos científicos. Como consecuencia de esta vinculación, también se genera la exigencia de profesionales, principalmente de las áreas de la ingeniería, actualizados y capaces de, no sólo aplicar los nuevos conocimientos, sino multiplicarlos y desarrollarlos. De manera estrechamente relacionada con el avance del conocimiento y de la tecnología, se observan necesariamente avances en la enseñanza de las áreas educativas que puede hacer posible tal desarrollo, es decir, las ingenierías, básicamente. A nivel del conocimiento, se presentan implicaciones entre educación, ciencia y tecnología y, a su vez entre sus diversas ramas, mientras que en la escala social global, surge un nuevo sistema de relaciones entre lo social, lo económico y la tecnología misma. Las innovaciones impactan de modo simultáneo en un gran número de actividades sociales, económicas, productivas y culturales. La dinámica científica y tecnológica nos sigue planteando nuevos desafíos. Los países altamente industrializados con los que México está compitiendo como consecuencia de su inserción en los procesos mundiales de globalización de la economía y de apertura comercial, han realizado inversiones considerables en la investigación y desarrollo de estas nuevas tecnologías cuyos efectos multiplicadores inciden ya en forma sustantiva en los sistemas de producción mundial; pero también en la formación y mejoramiento cualitativo y permanente de los profesionales dedicados al ejercicio en áreas estratégicas como las ingenierías. En la medida en que se ha ido acelerando el avance de la ciencia, sobre todo en el siglo XX, Bajo estos principios, México necesita contar con los recursos humanos suficientemente preparados que 40 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Diódoro Guerra Rodríguez demanda la generación de una tecnología propia acorde con los tiempos y con sus necesidades de desarrollo económico, cultural y social. Para ello se requiere de una permanente actualización por parte de los egresados del nivel superior de enseñanza y de una infraestructura educativa que permita preparar a las generaciones venideras con una metodología que responda con pertinencia y calidad a las nuevas condiciones que el mundo moderno nos impone. 2. EDUCACIÓN E INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA. En México, la relación entre educación, ciencia y tecnología ha generado avances importantes. Debe subrayarse que el propio Artículo 3º. Constitucional y la Ley General de Educación establecen con claridad la responsabilidad del sistema educativo para fomentar actitudes que estimulen la educación y la innovación científicas y tecnológicas. El propio sistema educativo nacional ha estructurado espacios curriculares importantes en los que se incluyen contenidos básicos relacionados con la ciencia, hasta currículas especializadas que plantean la conducción de los estudiantes hacia las áreas científicas y tecnológicas. Esta oferta de servicios educativos lleva implícita la necesidad de formar recursos humanos adecuados a las necesidades del desarrollo económico y de la sociedad, por lo que su estructura curricular y académica se caracteriza por tener esta orientación, tanto para la formación en áreas específicas del conocimiento como para el desarrollo de la investigación básica y aplicada en áreas claves como las ingenierías. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 Por lo que corresponde al tema de nuestro interés, la enseñanza de las ingenierías debe dotar a los alumnos del cuerpo teórico capaz de permitirles organizar la información necesaria y suficiente para resolver los problemas de la administración global de proyectos, de la producción, y de la innovación y el desarrollo tecnológico, así como para evaluar lo adecuado de los resultados a la función que se les asigna. En fin, una enseñanza educada en la materia, debería fomentar el carácter innovador, infundir el sentido de diversidad a las soluciones, entrenar la inteligencia para la creatividad, estimular la imaginación y educar el espíritu crítico. Debería dotar a los profesionistas del interés por conservar su mente abierta al cambio y al desarrollo humano. Las reflexiones anteriores hacen evidente el esfuerzo que se requiere realizar para que el país alcance el nivel con que el que pueda competir en un mercado en el que la ciencia, la tecnología y los recursos humanos altamente calificados y competitivos representan un papel preponderante. El cambio estructural a nivel mundial nos impone la necesidad de ofrecer a cada profesional oportunidades claras y mejores condiciones para su actualización permanente, su superación y perfeccionamiento. 3. LAS INGENIERÍAS EN EL DESARROLLO DE MÉXICO. No se podría comprender lo que es la ingeniería en el país, ni entender sus problemas y vislumbrar sus posibilidades a futuro, si no se bosquejan con perspectiva histórica por lo menos las siguientes de sus facetas: 1) el estado tecnológico de ciertas ramas industriales, 2) la enseñanza de la ingeniería en el nivel de licenciatura, 3) la investigación en ingeniería, 4) la educación de posgrado en el mismo campo y 5) la disponibilidad de agentes tecnológicos o medios de 41 �Situación actual y perspectivas de la educación en ingeniería en México enlace entre la información científico-técnica y la producción. La ingeniería es una de las actividades humanas que ha propiciado la construcción de la infraestructura en la cual se sustenta buena parte del bienestar de la población. En cierta medida, el mundo en que vivimos es producto de la ingeniería. Si hablamos de los satisfactores básicos de las necesidades sociales: alimentación, vivienda, vestido, salud, educación, energía, información y comunicaciones, por citar algunos, en todos ellos está presente la ingeniería. Ha correspondido a la ingeniería revolucionar y transformar todas las expresiones del trabajo humano. Ha intervenido en el reemplazo del trabajo manual por el automatizado, sobre todo en actividades riesgosas o agobiantes. El impacto de la profesión también se ha hecho sentir en el empleo de nuevas tecnologías que repercuten en todas las actividades humanas, como el caso de la microelectrónica que han llegado a ser la base de sistemas computarizados utilizados en la producción de bienes y en la oferta de servicios. De acuerdo con lo anterior, la ingeniería se vincula estrechamente con el proyecto nacional y se constituye en un soporte de las estructuras productivas y de servicios, por lo que representa un factor determinante para el desarrollo económico y social de México. molecular de los materiales, pasando por la planeación y dirección de empresas dirigidas a la investigación y desarrollo de medidas tendientes al mejoramiento urbano y ambiental. De igual forma, puede actuar en campos especializados como: biotecnología, explotación de recursos minerales y petroleros; energía nuclear; bioelectrónica; protección ambiental; diversas ramas industriales; agricultura; oceanografía; transporte terrestre, aéreo y marítimo; comercio, servicios turísticos y financieros. 3.1 ALGUNOS INDICADORES DE LAS INGENIERÍAS. En 1968, cien años después de fundada la Escuela Nacional de Ingenieros, el país contaba con 70 Escuelas de Ingeniería y 44 mil alumnos inscritos en 19 carreras. Se enseñaba ingeniería en 24 universidades y 14 Institutos Tecnológicos distribuidos en 25 entidades federativas. Pero tres carreras, las de Ingeniero Civil, Mecánico Electricista y Químico, abarcaban casi 60% de la matrícula total. Las facultades de esta rama de la Universidad Nacional Autónoma de México y las escuelas de Ingeniería del Instituto Politécnico Nacional como la ESIME, la ESIQIE y la ESIA, sumaban juntas alrededor del 50% de la matrícula de todas las carreras de esta área del conocimiento. En la actualidad el campo de la ingeniería es tan amplio, que los profesionales de ella pueden desempeñarse eficazmente en la realización de actividades tan disímiles que van desde el diseño e implementación de proyectos para construir puertos, carreteras y grandes complejos de ingeniería, hasta la ingeniería genética y sus aplicaciones, y la manipulación de la estructura 42 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Diódoro Guerra Rodríguez Casi 30 años después, de acuerdo con la Asociación Nacional de Universidad e Instituciones de Educación Superior, existen 416 Instituciones públicas y privadas distribuidas en todas las entidades del país, en las que se imparten 134 Programas de Ingeniería en distintas áreas del conocimiento; si consideramos en un rápido análisis las carreras con nombres similares, el espectro se reduce a 87, lo que eventualmente constituye un perfil muy amplio. Durante 1997, en estas carreras se registró una matrícula total de 424 mil alumnos. Igualmente, durante este año egresó poco más de 52 mil nuevos ingenieros en las distintas ramas (uno de cada seis provenía del Politécnico). agropecuarias, educación y humanidades, e ingeniería y tecnología, hasta lograr que estas áreas representen en el nivel de licenciatura por lo menos un 55% del total de la matrícula, y en posgrado un 50 por ciento." La composición de la matrícula responde a las nuevas expectativas del avance del conocimiento; en tal sentido, cabe señalar que cinco ramas de la Ingeniería: Industrial, Electrónica, Mecánica Eléctrica, Computación y Civil, en este orden, concentran poco más de la mitad de la matrícula. Del mismo modo, dos instancias, ambas del Sistema de Educación tecnológica: el instituto Politécnico Nacional y los Institutos Tecnológicos dependientes de la Secretaría de Educación Pública aglutinan alrededor del cuarenta por ciento de la matrícula nacional en ingeniería. Siguiendo la misma línea de análisis, y habida cuenta de la importante relación existente entre ingeniería-estudios de posgrado y desarrollo científico y tecnológico, la composición de la matrícula de maestría por área del conocimiento muestra en tercer lugar de importancia a la ingeniería y tecnología, superada incluso por educación y humanidades. En este caso, la situación se agrava, en virtud de que en los últimos diez años se registra una tendencia a descender. Para dimensionar estas cifras, veámoslas en forma global, al tiempo que recordamos la recomendación hecha por la ANUIES durante 1995, en sus "Propuestas para el Desarrollo de la Educación Superior", entre otras acciones recomendó: "Que las instituciones de educación superior efectúen un conjunto de acciones concertadas, con objeto de aumentar la proporción de la matrícula de licenciatura y de posgrado en las áreas de ciencias naturales y exactas, ciencias Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 Qué ha pasado desde entonces. Como podemos observar del total de la matrícula nacional de nivel superior, las ciencias sociales y administrativas agrupan el 50%, las licenciaturas en ingeniería y tecnología participan con el 32.4 %, y el resto de las áreas de estudio registran participaciones menores al 10%. El problema es que estos porcentajes han permanecido prácticamente constantes en los últimos 10 años. Cabe destacar que en el caso del Politécnico, el 60% de su matrícula se encuentra en las áreas de Ingeniería y Ciencias Físico Matemáticas. En caso de los estudios de doctorado, en ingeniería y tecnología desciende hasta el cuarto lugar de importancia en la concentración total, con un promedio de participación del 16.3%, únicamente por arriba de las ciencias agropecuarias y de la salud. Traduciendo toda la información en resultados, en México contamos con más de 600 mil ingenieros de todas las áreas del conocimiento, lo que representa el 23.5 % de los profesionistas del país. Cabe señalar que de éstos, únicamente la mitad cuenta con cédula profesional, y presumiblemente es el mismo caso de quienes tienen estudios de posgrado, puesto que de acuerdo con las estadísticas de la Dirección General de Profesiones, en el área de ingeniería y ciencias 43 �Situación actual y perspectivas de la educación en ingeniería en México aplicadas se registran 4,864 Maestros en Ciencias y solamente 302 Doctores. En relación con la actividad económica y usando como indicador el número de ingenieros por cada mil personas ocupadas en cada sector, la proporción alcanzada en México es satisfactoria en minería, construcción y servicios públicos, pero muy baja en el caso de los otros sectores, especialmente en la industria de manufacturas y en transporte y almacenamiento, comunicaciones y comercio. Por otra parte, el mencionado proceso de globalización, nos obliga a visualizar nuestros indicadores en términos de referentes internacionales; veamos dos ejemplos: • • Tomando en cuenta el número de científicos e ingenieros graduados por cada 100 mil personas de la fuerza laboral de entre 25 y 34 años, de algunos países integrantes de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE), resulta que nuestros dos principales socios comerciales registran valores de casi tres veces superior en el caso de los Estados Unidos y más de dos veces en el caso de Canadá. ciertamente, no contamos con las mejores condiciones para esta era tecnoglobal y, de no hacer algo al respecto o responder a los retos de la sociedad del conocimiento, como lo señala Yehezkel Dror en "La Capacidad de Gobernar" con más de lo mismo pero un poco mejor, necesariamente, como lo muestra la tendencia de los indicadores mencionados, nos llevaría a agravar la situación de desfase con respecto de las economías más ricas del mundo. En tal sentido, las instituciones de educación superior, el gobierno, los distintos sectores y la sociedad en su conjunto, debemos generar una agenda de impulso a las Ingenierías y al desarrollo tecnológico teniendo presente que la magnitud y variedad del esfuerzo de investigación en ingeniería y campos afines determinan a su vez el potencial de innovación tecnológica que requiere para impulsar su desarrollo. La tecnología industrial en uso y los mecanismos de su adquisición revelan nuestra posición relativa y el grado de desarrollo de nuestro potencial productivo; muestran el nivel en que se practica usualmente la ingeniería y determinan la naturaleza y magnitud de las tareas por realizar; revelan también rasgos de la demanda presente y futura de científicos, ingenieros y técnicos, y sus características y perfiles para el próximo siglo. El segundo ejemplo, tiene que ver con el número de científicos e ingenieros dedicados a las actividades de investigación y desarrollo experimental por cada 100 mil habitantes, la disparidad de las cifras de nuestro país que es casi diez veces menor que nuestros socios de América del Norte, no requiere de mayores comentarios. Estas son algunas de las dimensiones más importantes de la educación en ingeniería en nuestro país, reconocemos los logros pero, 44 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �La enseñanza de métricas de software Edgar Danilo Domínguez Vera* José Luis Martínez Flores* Resumen Dentro de la Ingeniería del Software existe un interés especial en tratar de evaluar la calidad del software, ya sea paquete de aplicación o lenguaje de programación. En el terreno académico universitario, donde se prepara a profesionistas que se van a dedicar al desarrollo de software, existe la preocupación por saber cuáles son las bases teóricas que le permitirán al egresado generar código fuente de calidad. Atendiendo a la anterior preocupación, se desarrolló una investigación cuyo objetivo general fue determinar si impartir un curso de métricas de software, a los estudiantes de sistemas computacionales, contribuye al desarrollo de código fuente de mejor calidad. Los resultados obtenidos son contundentes a favor de la hipótesis anteriormente planteada. En el presente artículo se detalla el marco teórico y se destacan las pruebas estadísticas que apoyan la anterior afirmación. 1. INTRODUCCIÓN. Dado que una compañía que desarrolla software puede gastar hasta el 70% de su esfuerzo en dar mantenimiento al software existente, es necesario que se desarrolle de buena calidad, esto es, que permita su facilidad de mantenimiento; entendiendo esto último como la facilidad de comprender, corregir y/o mejorar el software .1 La medición del software es importante ya que permite a los administradores y desarrolladores a entender mejor el proceso de desarrollo, así como la calidad del software que se produce. Ingenierías, Septiembre-Diciembre.1999, Vol.II, No.5 Ahora bien, la medición de la calidad del software es un punto particularmente controversial. Sin embargo, al investigar el marco teórico, se encontró que el utilizar la Ciencia del Software de Halstead2 para medir dicho parámetro ha tenido una amplia aceptación.1 * La Ciencia del Software de Halstead, es una forma de medir el software cuantitativamente, y se ha demostrado que los estudiantes que han recibido una enseñanza en éstas y otras métricas, producen programas que exhiben menos complejidad, requieren menos tiempo de codificación y prueba, y además, es más fácil de darle mantenimiento.3 En este artículo se discutirá en el punto 2 el marco teórico que sirvió de referencia a la investigación; en el * Programa Doctoral en Ingeniería de Sistemas de la FIME - UANL . edoming@gama.fime.uanl.mx jlmartin@ccr.dsi.uanl.mx 45 �La enseñanza de métricas de software punto 3, se detallará la metodología; en el punto 4, se hablarán de las limitaciones del estudio; en el punto 5, se discutirá el análisis de los resultados y finalmente, en el punto 6, se darán las conclusiones y recomendaciones. 2. MARCO TEÓRICO. Las métricas de Halstead2 consideran que un programa está formado por una serie de partículas, las cuales pueden ser consideradas como operadores u operandos. Los operandos son definidos como las variables o constantes que se utilizan en la implementación, mientras que los operadores son los símbolos que afectan el valor u orden del operando. Las métricas básicas en la Ciencia del Software son: • • • • n1 = número de operadores distintos n2 = número de operandos distintos N1 = número total de operadores N2 = número total de operandos A partir de estas métricas básicas se definen un conjunto de métricas para las características de un programa tales como • • • • • • • • 46 n = Vocabulario N = Longitud del Programa V = Volumen V* = Volumen Potencial L = Nivel del Programa D = Dificultad del Programa E = Esfuerzo de Programación T = Tiempo de Programación • • I = Contenido de Inteligencia λ = Nivel del Lenguaje Ahora bien, como se dijo anteriormente, las métricas de Halstead ayudan a medir la calidad del código fuente. Por otro lado, en una investigación anterior 4 se desarrolló un analizador de código fuente para lenguaje FoxPro2, mismo que arroja como resultados las métricas de Halstead para un programa hecho en dicho lenguaje. Este analizador fue utilizado después de verificar que funciona para FoxPro2.6 para Windows.5 El diseño del experimento cae en la categoría de un experimento verdadero de tipo explicativo6 donde se formaron un grupo experimental y uno de control. Para lograr que los grupos fueran equivalentes se recurrió al emparejamiento. Se plantearon hipótesis de causalidad bivariada de diferencia de medias entre los grupos con un cierto sentido de entendimiento, y finalmente se hicieron pruebas Z a las muestras tomadas. 3. METODOLOGÍA. En esta investigación se formó un grupo experimental y uno de control, con seis estudiantes cada uno. También, se detectaron una variable independiente y una dependiente. La independiente es el curso de métricas del software que se le impartió al grupo experimental y la dependiente es la calidad de los programas, que se va a medir en ambos grupos. Posteriormente, el grupo experimental se expuso a la presencia de la variable independiente, y finalmente, se buscó diferencias en los resultados de la calidad de los programas. Así, este estudio fue hecho con las siguientes características: Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II , No.5 �Edgar Danilo Domínguez Vera, José Luis Mártinez Flores 1. Se eligió al lenguaje FOXPRO2.6 para Windows porque en 1997 fue el lenguaje más solicitado por las empresas regiomontanas en sus anuncios periodísticos y en la bolsa de trabajo de la FIME-UANL y, porque se imparte actualmente en la materia de Programación III de la FIME-UANL.7 2. Se hicieron un grupo experimental y uno de control constituidos por seis estudiantes cada uno. Los estudiantes eran alumnos de la carrera de Ingeniero Administrador de Sistemas en la FIME-UANL, del quinto semestre y que cursaron, en el semestre febrero-agosto de 1998, la materia programación III: FOXPRO2.6 para Windows. 3. Los grupos se hicieron equivalentes a través del emparejamiento con respecto a la calificación que obtuvieron en la materia [Tabla 1]. El maestro que les impartió la materia fue el mismo. estimado de programación y el nivel del lenguaje. Elegir el nivel de significancia α para hacer las pruebas “Z” fue particularmente interesante, ya que en ingeniería el valor más utilizado es α=0.05, sin embargo, en ingeniería se hacen mediciones para elemento físicos como pudieran ser tornillos, tuercas, clavos etc. pero en este caso particular, estamos midiendo software que es un elemento lógico derivado de procesos complejos de la mente humana, por lo que se considera que encontrar una significancia mayor al 80%, es decir un α=0.20, es suficientemente significativa dada la naturaleza del problema. El curso de métricas de software que se impartió al grupo experimental cubre los capítulos 1, 2 3, 20 del libro de Pressman,1 además el tema de la Ciencia del Software1,2 y, un programa hecho en dos versiones al que se sometió al analizador de código. De esta manera, los estudiantes vieron que un mismo programa, con diferente estructura de codificación, arroja valores diferentes para las métricas de calidad de Halstead. 4. Cada estudiante hizo diez programas en FOXPRO2.6 para Windows, los programas fueron los mismos para ambos grupos. Grupo Experimental Grupo de Control Alumno Calificación Alumno Calificación A 70 A 70 B 73 B 81 C 85 C 81 D 85 D 85 6. Se utilizó un analizador de código fuente E 88 E 89 realizado en una investigación anterior, mismo que calcula las métricas de Halstead para cada programa.4 F 93 F 90 5. Antes que los alumnos del grupo experimental hicieran los programas del punto anterior, se les impartió, en un lapso de 6 horas, un curso de métricas de software. 7. Finalmente, se hicieron pruebas Z para comparar medias entre los grupos. La comparación se hizo en cuanto el volumen de los programas, el nivel de los programas, el contenido de inteligencia en los programas, el esfuerzo de programación, el tiempo Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 Suma 494 Suma 496 Promedio 82.33 Promedio 82.67 Tabla 1 Grupos Equivalentes 4. LIMITACIONES DEL ESTUDIO Se puede clasificar a los programas por su longitud (N) como pequeños (N<=100), medianos (N>100 y N<=500) , grandes (N>500 y N<=1500) y muy 47 �La enseñanza de métricas de software grandes (N>1500), entendiéndose como longitud de un programa (N=N1+N2) a la suma de los operadores y operandos que se utilizan en la codificación de un algoritmo. Por lo tanto, una de las limitaciones de este estudio es que la dispersión de los programas, en cuanto a la longitud (N), está restringida a programas que son medianos. Así, la dispersión para cada grupo quedó como se muestra en la Tabla 2: Pequeños Grupo Experimental 3.33% Grupo de Control 1.66% Medianos 88.33% 88.33% Grandes 8.33% 10.00% Muy grandes 0% 0% Tabla 2 Dispersión del tamaño de los programas Se cree que si los programas tienen una mejor dispersión, en cuanto a N, y si tienen rangos más grandes se puede hacer un mejor análisis.4 Otra limitación es que la función de todos los programas es para hacer reportes, es decir, lista que siempre presenta los datos con el mismo formato.8 Así, en esta investigación no se incluyen programas de actualizaciones, consultas, administración de bases de datos, funciones matemáticas, menús y otros. Se comenta lo anterior porque se ha comprobado que la función de un programa influye en la correlación entre N y su estimador (Nˆ),1 y en el nivel del lenguaje.4,8 También podemos agregar dentro de las limitaciones, que si bien la muestra en cuanto a número de programas se considera, estadísticamente hablando, grande; la muestra, en cuanto a número de estudiantes en cada grupo 48 (el experimental y el de control), es pequeña (seis estudiantes por cada grupo). 5. ANÁLISIS DE RESULTADOS. En Resumen, los resultados encontrados fueron: 1. Se encontró que en la hipótesis que establece que la media del volumen de los programas hechos por el grupo experimental, es menor que la media del volumen de los programas hechos por el grupo de control; hay una tendencia a favor del 61.83%, esto con un nivel de confianza del 80%. Sin embargo, no hay suficiente prueba estadística que permita aceptar dicha hipótesis. 2. Hay suficiente prueba estadística, con una confiabilidad del 90%, que permite aceptar que la media del nivel de los programas hechos por el grupo experimental, es mayor a la media del nivel de los programas hechos por el grupo de control. 3. Se encontró que en la hipótesis que establece que la media del contenido de inteligencia de los programas hechos por el grupo experimental, es mayor a la media del contenido de inteligencia de los programas hechos por el grupo de control, hay una tendencia a favor del 34.48%, esto con una confiabilidad del 80%. Sin embargo, no hay suficiente prueba estadística que permita aceptar dicha hipótesis. 4. Hay suficiente prueba estadística, con una confiabilidad del 80%, que permite aceptar que la media del esfuerzo de programación de los programas hechos por el grupo experimental, es menor a la media del esfuerzo de programación de los programas hechos por el grupo de control. 5. Hay suficiente prueba estadística, con una confiabilidad del 80%, que permite aceptar que la media del tiempo estimado de programación de los programas hechos por el grupo experimental, es Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II , No.5 �Edgar Danilo Domínguez Vera, José Luis Mártinez Flores menor a la media del tiempo estimado de programación de los programas hechos por el grupo de control. 6. Hay suficiente prueba estadística, con una confiabilidad del 90%, que permite aceptar que la media del nivel del lenguaje de los programas hechos por el grupo experimental, es mayor a la media del nivel del lenguaje de los programas hechos por el grupo de control. Los resultados estadísticos se pueden apreciar en la tabla 3 Resultados de Prueba Z M1=Media del Grupo Experimental M2=Media del Grupo de Control Z Volumen Nivel Prog. Z alfa Hipótesis alfa Resultado -0.5204 -0.8416 M1 < M2 0.20 Rechazo 1.5580 1.2815 M1 > M2 0.10 Aceptado Cont. Int. 0.2902 0.8416 M1 > M2 0.20 Rechazo Esfuerzo -0.9928 -0.8416 M1 < M2 0.20 Aceptado Tpo. Prog. -0.9928 -0.8416 M1 < M2 0.20 Aceptado Nivel Leng. 1.2981 1.2815 M1 > M2 0.10 Aceptado Tabla 3 Resumen de Resultados. En conclusión, la enseñanza de métricas de software sí permite, a los estudiantes de sistemas computacionales, generar código fuente de mejor calidad que si no hubieran recibido tal enseñanza. La buena calidad del software se puede tener cuando los programas tienen menos impurezas, tales como: una menor utilización de operandos y operadores, menos reemplazos innecesarios, más expresiones matemáticas factorizadas, menos operandos sinónimos y/o ambiguos (que se llaman igual pero tienen una función diferente dentro de un programa), menos instrucciones innecesarias, etc. Si un programa cumple con lo anterior, será mas fácil de entender, más fácil de modificar y por lo tanto será más económico en tiempo, dinero y esfuerzo, para darle mantenimiento. Por otro lado, el tipo de programación que se utilizó en este estudio es la llamada procedural, hoy, la programación que viene empujando fuerte es la orientada a objetos, que es una filosofía muy distinta a la programación procedural. Investigaciones realizadas han encontrado que las métricas de Halstead son válidas para el lenguaje de Programación Orientado a Objetos C++ 9 En una posterior investigación se puede ver si los resultados son válidos para otros lenguajes orientados a objetos como Visual FoxPro. Otro tema para futuras investigaciones es que sería conveniente ver la medición de la calidad del software a través de los puntos de función 1 Hay un Grupo Internacional de Usuarios de Punto de Función (International Function Point User’s Group UFPUG) que ofrecen información al respecto, para contactarlos accesar: http://www.bannister.com/ifpug/home/docs/comm.html Otras referencias son: 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Se encontró que impartir un curso de métricas a los estudiantes de Sistemas Computacionales sí contribuye para que generen software con buena calidad. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 webmaster@softwaremetrics.com, http://www.softwaremetrics.com/esp/fivemajor.htm, http://www.spr.com/library/0funcmet.htm. Por otro lado, Warren Harrinson del PSU Center for Software Quality Research de Portland State University y Gene Miluk de Denver Metrics Gruop realizan investigaciones para usar La Ciencia del 49 �La enseñanza de métricas de software Software como una aproximación a los Puntos de Función para Código Fuente Existente. (Using Software Science as a Proxy for Function Points for Existing Code Assets) para más información en: www.cs.pdx.edu/~warren/Papers/FP_PR.htm REFERENCIAS. 1. R.S. Pressman, Ingeniería del Software: Un enfoque práctico, tercera edición; McGrawHill, España, 1993. 2. M.H. Halstead, Elements of Software Science, Elsevier North-Holland, 1977. 3. B.J. Bowman, y W.A. Newman W.A. “Software Metric as a Programming Training Tool”, J. Systems Software, Vol 13, pp. 139147, 1990. 4. J.L. Martínez Flores, Métricas de Software en Lenguajes de Cuarta Generación, Tesis de Maestría en Ciencias de la Administración con Especialidad en Sistemas. UANL-FIME. San Nicolás de los Garza, N.L. México, 1994. 50 5. J.J. García-Badel, FoxPro2.5 para DOS y Windows: A su Alcance, McGraw-Hill, España, 1997. 6. R. Hernández Sampieri , C. Fernández Collado y P. Baptista Lucio, Metodología de la Investigación, McGraw-Hill, México, 1995 7. M.G. Gutierrez Alanis, Demanda y Perfil de Profesionistas Solicitados durante el Año de 1997 de las Carreras Ofrecidas por FIME UANL, Secretaría de Planeación y Desarrollo, 1998. 8. L.G. Navarro Guerra, J.L. Martínez Flores, A.M. Álvarez Socarrás, “Estimación del Tamaño de un Programa y del Nivel del Lenguaje para el Lenguaje Progress utilizando Métricas de Halstead”, Proceedings CONIELECOMP ’97, Cholula, Puebla, 1997, p.p.213-216. 9. X. Espinosa de los Monteros Anzaldúa, J. L. Martínez Flores, A.M. Álvarez Socarrás, “Utilización de las Métricas de Halstead para la Estimación del Tamaño de un Programa y del Nivel del Lenguaje para el Lenguaje de Programación Orientado a Objetos C++”, Proceedings CONIELECOMP ’97, Cholula, Puebla, 1997, pp. 217-220 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II , No.5 �Edgar Danilo Domínguez Vera, José Luis Mártinez Flores Apartado Postal 076-F, Cd. Universitaria, C.P. 66450, San Nicolás de los Garza, N. L. México Tel. (018)329-40-20 ext. 5863, Fax (01-8)332-09-04, Cel. (044-8) 183-46-05 e-mail: edoming@gama.fime.uanl.mx, jlmartin@ccr.dsi.uanl.mx Edgar Danilo Domínguez Vera es Maestro de tiempo completo de la U.A.N.L-F.I.M.E desde 1991. Es Ingeniero Administrador de Sistemas egresado de la F.I.M.E. - U.A.N.L. en 1990. Actualmente es Comisario de la Asociación Nacional de Instituciones de Educación en Informática (A.N.I.E.I.), y realizó esta investigación para obtener el Grado de Maestría en Ciencias de la Administración con especialidad en Sistemas en la F.I.M.E. U.A.N.L. en donde también se desempeña como Coordinador de Sistemas José Luis Martínez Flores es Doctor en Ingeniería de Sistemas graduado de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Actualmente es profesor investigador y Director Adjunto del Programa Doctoral en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la U.A.N.L. Sus líneas de investigación están orientadas a Optimización en Redes y Métricas de Software. Edgar Danilo Domínguez Vera, José Luis Martínez Flores Programa Doctoral en Ingeniería de Sistemas. Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 51 �Programa de Estudios Generales de la UANL Una formación integral Jesús Alfonso Fernández Delgado* INTRODUCCION La Universidad Autónoma de Nuevo León ha asumido el reto de ampliar y actualizar los conocimientos de sus egresados tomando como base los saberes y las habilidades requeridas por las necesidades de los profesionales del futuro. Esto demanda que aquellos estudiantes que se formen en las áreas científicas y tecnológicas tengan a la vez un acercamiento con las ciencias sociales y las humanidades, y también que los futuros profesionales de las áreas sociales y humanísticas puedan llegar a tener una comprensión mínima de los campos científicos y técnicos. Más aún, este reto demanda la promoción de una cultura universitaria compartida por todas las profesiones, constituyéndose así en un elemento esencial de la responsabilidad profesional que debe materializarse en cada estudiante. desarrollo de su profesión, tales como la tecnología y la informática. • La aptitud para generar soluciones alternativas, útiles y pertinentes a los problemas relacionados con el entorno profesional. Este compromiso de promover la formación integral de los estudiantes exige que los conocimientos, habilidades y actitudes que permitan esa formación sean incorporados en todos los programas de las carreras. Para lograrlo, el Programa de Estudios Generales ha establecido un perfil fundamentado en el compromiso asumido institucionalmente de promover que los alumnos desarrollen ahora y lo continúen haciendo a lo largo de su vida: • La definición clara *de la identidad de cada profesión, aunada al requerimiento de soluciones interdisciplinarias demandadas por los problemas vigentes. • La disposición de apreciar las expresiones culturales como requerimiento básico de la cultura universitaria. • • La necesidad de que los egresados conozcan los límites y posibilidades, así como las amenazas al entorno ecológico y social que se relacionan con el ámbito profesional y humano. La capacidad de comunicación verbal y escrita en la propia lengua y en otras. • • La competencia para la administración de recursos y el liderazgo en proyectos del campo profesional. La capacidad de atender a las necesidades básicas de una sociedad globalizada, sin descuidar la atención a los requerimientos nacionales y regionales. • El manejo de lenguajes e instrumentos de apoyo requeridos por el mundo moderno para el FORMACION INTEGRAL Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 * Coordinador de Estudios Generales de la U.A.N.L. 51 �Programa de Estudios Generales de la UANL: Una formación integral PROGRAMA DE ESTUDIOS GENERALES El diseño del Programa de Estudios Generales se sustenta en principios de flexibilidad que permiten que los alumnos puedan tomar las asignaturas del Programa en sus escuelas y facultades o en cualquiera de las sedes establecidas por la UANL y sus dependencias, ofreciéndose una amplia gama de posibilidades, en función de intereses personales y profesionales. Por otra parte, estos cursos se conciben como una preparación para la formación continua, en tanto que todos ellos refieren a conocimientos, habilidades, actitudes y destrezas que pueden ser ampliados a lo largo de toda la vida. Por lo tanto, los cursos de estudios generales complementan las formaciones específicas de las carreras, amplían la visión del estudiante y tienen un carácter polivalente. Los cursos de estudios generales representan una oportunidad para la UANL de incorporar modalidades de enseñanza a distancia que permitan una movilidad de estudiantes y docentes. Esto agregado a las modalidades presenciales dan una propuesta flexible en tiempo, forma, espacio y ámbitos de conocimiento. El propósito del Programa de Estudios Generales es desarrollar en los estudiantes de licenciatura conocimientos, habilidades y destrezas, así como valores y actitudes de un desempeño profesional acorde con las necesidades del futuro, a fin de que los egresados puedan resolver con alta competencia, capacidad científica y técnica y conciencia ética, los problemas que ya enfrentan y los que habrán de encarar en una sociedad cada vez más globalizada. Se considera igualmente importante el refuerzo a la identidad nacional y regional, como parte de la formación universitaria. Se trata de integrar un perfil del egresado con el soporte cognoscitivo, axiológico, social y humano necesario para su desempeño profesional dentro del TABLA I ÁREAS DE CONOCIMIENTO !" Apreciación de las artes !" Comunicación oral y escrita CIENCIAS SOCIALES Y DEL COMPORTAMIENTO !" Sociología y profesión !" Ética del ejercicio profesional CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS !" Ciencias del ambiente !" Computación ARTES Y HUMANIDADES 52 ASIGNATURAS FUNDAMENTALES Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Jesús Alfonso Fernández Delgado ámbito laboral y social. Es decir, hombres y mujeres responsables, críticos y participativos, egresados de una institución universitaria de alto nivel. Para lograr este propósito se definen tres campos de competencias que complementan los estudios universitarios de nuestra institución y contribuyen a la formación integral del estudiante. Éstos son el desarrollo intelectual, el académico y profesional y el desarrollo de actitudes y valores. Del análisis de estos tres campos de desarrollo de competencias se deriva una propuesta de asignaturas fundamentales y complementarias. Las asignaturas fundamentales se agrupan en tres áreas de conocimiento mostradas en la Tabla I. Además de éstas, se incorpora un grupo de asignaturas que complementan la formación integral de los estudiantes, las cuales hasta el momento son: integral y las asignaturas de estudios generales que le sirven de sustento, cuidando que las cargas académicas no se incrementen. Aunado a esto, esta integrándose un cuerpo docente capacitado, adscrito a las facultades correspondientes, a fin de desarrollar una estructura académica que se responsabilice de las primeras asignaturas de la formación integral y que permita la continuidad del Programa. Como parte esencial de esta estructura se están consolidando Comités de Asignatura para cada uno de los cursos del Programa, integrados por expertos en las disciplinas. Estos Comités son responsables de la elaboración y seguimiento de los programas de los cursos, la elaboración de materiales didácticos y textos, así como del proceso de evaluación, tanto de los alumnos como de los profesores. • Psicología y desarrollo profesional Algunos de los lineamientos más importantes con los que se rige el Programa de Estudios Generales son los siguientes: • Competencia comunicativa en inglés • • Formación d e emprendedores • Cultura de calidad • Cultura regional • Pensamiento creativo • Matemáticas • Las facultades de la Universidad Autónoma de Nuevo León tienen un año de plazo, a partir de agosto de 1999, para incorporar las asignaturas del Programa de Estudios Generales a sus planes de estudio, bajo los lineamientos establecidos en la presente propuesta. Ya incorporado el Programa a cada una de las carreras, deberán turnarse al Consejo Universitario para su aprobación. Metodología científica • Todos los programas de licenciatura incorporarán las seis asignaturas fundamentales, más un mínimo de cuatro complementarias • En los programas de profesional asociado o técnico superior universitario, se incorporarán al menos cinco asignaturas, de las cuales tres serán fundamentales, (una de cada área del conocimiento). • No se establecen requisitos previos en las asignaturas, con excepción de Competencia ACCIONES Para lograr realizar esta reforma académica universitaria que promueva la formación integral de los estudiantes de licenciatura, las escuelas y facultades de la UANL, bajo la orientación y soporte de la Coordinación de Estudios Generales, están rediseñando los planes de estudio de sus carreras incorporando un perfil de formación Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 53 �Programa de Estudios Generales de la UANL: Una formación integral comunicativa en inglés, que requiere de una instrucción preparatoria de 350 horas. • Una vez acreditada una asignatura, ésta tendrá validez en cualquier plan de estudios de la UANL. • Cumplidos los requisitos de inscripción correspondientes, tanto de la Universidad como de la propia dependencia, los estudiantes podrán tomar estas asignaturas en sus respectivas escuelas, facultades o en las sedes señaladas por la UANL. • Las escuelas y facultades sugerirán espacios concretos de ubicación de las asignaturas en los planes de estudio de las carreras, pudiendo ofrecerse, tanto en los horarios normales como en horarios especiales. Se señala como única limitación la cantidad de cursos y la diversidad de sedes ofrecidas por la UANL y sus dependencias. • Las asignaturas contarán con modalidades presenciales y a distancia, las que se irán desarrollando conforme a las necesidades de los estudiantes y las posibilidades de la UANL. • Las asignaturas podrán incluir formas de acreditación que no requieran de la presencia de los estudiantes en los cursos, siempre y cuando éstos demuestren en un examen su competencia en los conocimientos, las habilidades y las actitudes requeridos. • Las leyes, los reglamentos y los lineamientos de la UANL precisan las condiciones y oportunidades de las asignaturas. 54 Para asegurar la calidad de los cursos del Programa de Estudios Generales se están ofreciendo talleres de formación para cada una de las asignaturas. Además, los Comités de Asignatura elaboran libros de texto y paquetes didácticos, algunos de éstos con modalidades de educación a distancia. Una preocupación ha sido la evaluación de los cursos, por lo que se elaboran también exámenes tipo y reactivos, disponibles para los profesores responsables. COMENTARIOS FINALES De esta manera, la UANL esta respondiendo al reto de brindarle una educación más integral a los estudiantes de todas sus carreras, ubicándose con esto a la cabeza de las universidades públicas en nuestro país. La consolidación de una cultura universitaria, hecha suya por todos sus estudiantes, permitirá la formación de profesionales más humanos, más completos y más capaces de enfrentar los retos del futuro. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �La enseñanza de las ciencias básicas en la formación de ingenieros Rogelio G. Garza Rivera* El propósito de este artículo es dar a conocer los aspectos más relevantes de la XXVI Conferencia Nacional de Ingeniería, organizada por la Asociación Nacional de Facultades y Escuelas de Ingeniería (ANFEI), la cual se realizó en las instalaciones de la Universidad de Colima, teniendo como tema central "La Enseñanza de las Ciencias Básicas en la Formación de los Ingenieros". INTRODUCCIÓN La importancia de las ciencias básicas en la formación de los ingenieros ha sido discutida en distintos foros nacionales e internacionales, primero por su carácter formativo que capacita al alumno para razonar y ser creativo e innovador en la solución de problemas, segundo por su carácter herramental que le prepara para una mejor comprensión de las Ciencias de la Ingeniería. En los últimos años se ha llegado a la conclusión de que hay que formar ingenieros que sean competitivos en el ámbito nacional e internacional para poder enfrentar el reto de la globalización, por lo que es necesario reconsiderar qué, cuánto y cómo se enseñan las ciencias básicas. La ANFEI, sensible a la preocupación de los distintos programas docentes de ingeniería en lo referente a las ciencias básicas, llevó a cabo la XXVI Conferencia Nacional de Ingeniería centrando su atención en la enseñanza de las ciencias básicas. Actualmente en la formación de ingenieros, se debe contar con una sólida formación, por lo que los estudiantes, deben ser capaces de obtener e integrar conocimientos significativos, que les permitan resolver eficientemente, los problemas del área de desarrollo en que se enseña. OBJETIVOS DE LA CONFERENCIA La XXVI Conferencia Nacional de Ingeniería se planteó como objetivos los siguientes: • Analizar la problemática que implica la enseñanza de las ciencias básicas en la formación de los profesionales de la ingeniería. • Compartir *mediante los trabajos que se presentaron, los programas de acción y proyectos de investigación que se estén llevando a cabo en las distintas instituciones del país para mejorar la formación en las ciencias básicas. • Intercambiar experiencias y conocer nuevas alternativas para la educación en esta área y el desarrollo de habilidades para el aprendizaje autónomo y permanente. Lo anterior sobre la base de la misión de cada institución, perfil de egresado de bachillerato, objetivos curriculares, perfil de egreso y planes de estudios de las diferentes carreras de ingeniería, así como con los lineamientos del Consejo Representación de la FIME en la XXVI Conferencia Nacional de Ingeniería de la ANFEI Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 * Sub-director de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Universidad Autónoma de Nuevo León. 55 �La enseñanza de las ciencias básicas en la formación de ingenieros Interinstitucional de Evaluación de la Educación Superior de la ANUIES, (CIEES) y del Consejo de Acreditación de la Enseñanza de la Ingeniería (CACEI). científica la educativas. FUNDAMENTACIÓN La mayoría de las ponencias que se presentaron se fundamentaron en los Planes de Desarrollo Institucional de las escuelas y facultades de ingeniería de las universidades y tecnológicos, en los cuales se contempla impulsar permanentemente la revisión y la actualización curricular a fin de contar con planes de estudio flexibles, con troncos comunes, materias optativas y áreas de integración, que permitan una enseñanza congruente con los avances de la época. Tronco común de la carrera de ingeniería Presentada por la Universidad Autónoma de Guanajuato. LAS PONENCIAS Se presentaron 128 subtemas, como: ponencias, abarcando • Las ciencias básicas y las ciencias de ingeniería. • La enseñanza de las ciencias básicas. • Contenidos mínimos en las ciencias básicas. • El estudiante de nuevo ingreso. • El profesor y las ciencias básicas. la Es de importancia mencionar que el análisis de la problemática en la enseñanza de las ciencias básicas y las alternativas de solución postuladas, así como las diversas investigaciones efectuadas cuyos resultados se presentaron en esta conferencia, marcan una tendencia innata hacia la realización de investigaciones didácticas y pedagógicas en este campo, con el fin de establecer soluciones planeadas y probadas, para eliminar de una forma 56 improvisación de estrategias Entre las ponencias que nos llamaron la atención están: Esta ponencia estuvo enfocada a proporcionar los conocimientos fundamentales de las matemáticas y las ciencias básicas, así como las habilidades, actitudes y valores que se requieren en la formación del estudiante de las carreras de ingeniería en la Universidad de Guanajuato, promoviendo en todo momento su formación integral. Se presentó la fundamentación de la propuesta en la reforma curricular, así también la metodología, el impacto académico que representa, su estructura curricular y los objetivos a cumplir, todo dentro de las aspiraciones del Plan de Desarrollo Institucional de la Universidad de Guanajuato. Modificaciones a los cursos de física básica para ingenieros Presentada por la Universidad Iberoamericana. La tesis principal de la ponencia fue sobre cómo mejorar el proceso de Enseñanza-Aprendizaje de los cursos de física básica, evaluar la inserción de los cursos de física universitaria en los diferentes planes de estudio de ingenierías y cómo disminuir el analfabetismo científico en los futuros ingenieros. Para lo anterior se realizaron una serie de acciones, entre ellas, modificar los criterios de EnseñanzaAprendizaje con la finalidad de que el conocimiento Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Rogelio G. Garza Rivera sea más científico y objetivo, apegados a la realidad de la vida, con metodologías dinámicas centradas en la actividad del alumno. Las modificaciones realizadas se probaron, encontrándose cambios significativos a favor y un mayor aprovechamiento de la disciplina por parte del alumno. Tronco común de las ciencias básicas en la enseñanza de la ingeniería eléctrica, electrónica, mecánica e industrial Presentada por la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán de la Universidad Nacional Autónoma de México. En esta ponencia los sustentantes nos hablan sus experiencias sobre el tronco común de las ciencias básicas, y la relación de cambios de acuerdo a las exigencias del CACEI, cuya problemática presenta una gran similitud en todas las escuelas de ingeniería, incluida la nuestra. Metodologías de enseñanza para un aprendizaje significativo de las ciencias básicas Presentada por ESIQIE-IPN. Hablaron de los resultados en el uso de técnicas didácticas activas, entre ellas, el uso de demostraciones y experimentos efectuados en clase, el uso de software educativo que refuerce el concepto tratado de una forma más interesante para el educando, el trato de preconcepciones erróneas en el alumno y la reafirmación del concepto efectivo. Para lo anterior los cambios no solo se restringieron al uso de las técnicas didácticas, sino también en la adecuación estructural (tiempos efectivos, aulas, etc.) que permitiera el trabajo centrado en la actividad del alumno. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 Experiencias en la enseñanza de las ciencias básicas Presentada por el Instituto Tecnológico de Iguala. En esta ponencia los autores establecen, mediante un estudio estadístico muy profundo, la necesidad de cambio de estrategias y metodologías, ya que los alumnos presentan dificultades en el aprendizaje de las ciencias básicas, reflejados en altos índices de reprobación y bajo aprovechamiento. Relación tiempo-conocimiento Presentada por la Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura. Unidad Zacatenco del Instituto Politécnico Nacional. Los autores tratan el tema de los contenidos de los cursos, pues cada vez se exige que sean tratados en menor tiempo y a la vez sin descuidar su extensión y profundidad en el tema. Para lo cual se hace necesario la visión de enfoque de una manera diferente a la tradicional, lo que conlleva a un cambio de estructuración del proceso EnseñanzaAprendizaje y de la misma concepción de la disciplina a tratar. Rediseño de un curso propedéutico de física como recurso para eliminar preconcepciones de la mecánica de traslación Presentada por la FIME de la UANL. Se presentan los resultados obtenidos en la eliminación de las preconcepciones que tienen los estudiantes de un curso propedéutico de mecánica de traslación. El curso es rediseñado, sobre la base de una estrategia que permita detectar las preconcepciones y confrontar al estudiante con ellas, para que finalmente con la guía del maestro, 57 �La enseñanza de las ciencias básicas en la formación de ingenieros llegar a eliminarlas. Hacen referencia a literatura del tema y a las teorías cognitivas en que fundamentan el trabajo. Presentan la metodología utilizada para detectar las preconcepciones y eliminarlas, y por último, presentan las conclusiones a las que llegaron. CONCLUSIONES Como se aprecia en esta breve descripción de algunos trabajos, la problemática de la enseñanza de ciencias básicas es común a todas las escuelas de ingeniería del país, y las soluciones tendrán que ser adaptadas a las circunstancias y condiciones de cada institución. Los resultados de una escuela podrán ser efectivos en ella, sin embargo, su adaptación a otras instituciones deberá estar coherente a las condiciones y necesidades sociales, culturales, tecnológicas y de infraestructura propia de cada institución. El uso de nuevas técnicas de enseñanza, inducen a que el maestro actúe en el proceso de EnseñanzaAprendizaje como un facilitador, ya que en realidad es el aprendizaje y el desarrollo que trae consigo en el alumno lo que nos interesa, ya que este provee de las habilidades que requiere para hacerle frente a la vida. El individuo necesita de ellas ya sea como profesionista o en cualquier otro rol que le toque desempeñar. La asistencia a eventos de esta naturaleza, por maestros de nuestra institución, es de gran trascendencia por las experiencias adquiridas que nos llevan a una mejora continua y así enfrentar con mayores recursos intelectuales, nuestra misión fundamental de preparar a las generaciones futuras, las que construirán el País del mañana. 58 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Enredándose Sobre el Y2K Fernando J. Elizondo Garza* Ahora que se acerca el fin del milenio, en las reuniones será tema de conversación obligado el Y2K (el año 2000), el siglo XXI y el 3er. milenio así como los efectos que causará sobre todo en los sistemas computaciones. Para estar mejor documentado, se dan a continuación una serie de direcciones de Internet relacionadas con el tema. Banco de México www.banxico.org.mx/public_html/t2000/ EL GOBIERNO A nivel gubernamental se puede encontrar información, entre otras, en las páginas de: Comisión Nacional para la Conversión Informática Año 2000 COMPAÑÍAS DE INFORMÁTICA Todas las grandes* empresas de computación establecieron páginas de información sobre los efectos del Y2K, por ejemplo: IBM www.ibm.com/ibm/year2000/ www.y2k.gob.mx Intel SECOFI Support.intel.com/support/year2000/ www.secofi.gob.mx/cis2000/ Microsoft Secretaría de Contraloría y Desarrollo Administrativo www.microsoft.com/y2k/ www.secodam.gob.mx/proy2000/ Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 * Director de la Revista Ingenierías de la FIME-UANL. 59 �Enredándose: Sobre el Y2K ORGANIZACIONES Diferentes organizaciones han incluido en sus páginas de internet información sobre el año 2000, por ejemplo: ANUIES La Asociación Nacional de Universidades e Instituciones de Educación Superior en su página de Internet pone a la disposición del público en general un estudio de "cómo enfrentar la conversión informática para minimizar los efectos del cambio de milenio en los sistemas computacionales" escrito por: Walther Antonioli Ravetto, Director de Informática de la Universidad Autónoma Metropolitana, Javier Medina Bautista, Jefe del departamento de Apoyo Técnico de la Universidad Autónoma Metropolitana y Enrique Tenorio G., Secretario de Planeación de la ANUIES. VARIOS A continuación damos un listado de direcciones que enfocan el Y2K desde diferentes puntos de vista, desde generales como una revista, hasta el cómico visto por caricaturistas de todo el mundo. La revista Year/2000 www.y2kjournal.com The worldwide observatory of the year 2000 www.tour-eiffel.fr/teiffel/an2000_uk www.anuies.mx/anuies/libros98/lib17/0.htm COUNTDOWN 2000 www.coubtdown2000.com AMITI Asociación Mexicana de la Industria de Tecnología de Información. EVERYTHING 2000 www.everything2000.com Caricaturas www.cagle.com/Y2K/ www.amiti2000.org.mx/contenido.asp 60 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Puerto de atención FIME-CONAE José Luis Arredondo Díaz* El día 30 de Agosto del Año en curso, se firmó un Convenio para la instalación de un Puerto de atención para el ahorro de energía, el cual se encuentra ubicado en la planta baja del Edificio del CEDIMI. Dicho Puerto de atención, es un elemento que permite atender a usuarios de la Energía que estén interesados en informarse sobre algunas alternativas en el ahorro de la misma y a su vez se pueda evaluar el potencial económico de estas alternativas. Algunas metodologías disponibles en el Web Site del Puerto de Atención son: • • • • • Alumbrado Público Iluminación en Inmuebles Torres de Enfriamiento Generación y Distribución de vapor Calentadores Solares de agua, entre otras Este Puerto de Atención es único en el Estado de Nuevo León y se une a Estados como Puebla, Querétaro, Sinaloa, Distrito Federal, Sonora, que también cuentan con un espacio similar. Energía (CONAE) Ing. Odón de Bueno Rodríguez y el Director de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME) de la UANL., M.C. Cástulo E. Vela Villarreal. En la firma de este convenio, fungieron como testigos el Ing. Daniel Chávez Baigts, SubSecretario de Desarrollo Económico del Estado de Nuevo León, Ing. Fernando Villarreal Palomo, Director General de CAINTRA en Nuevo León, Ing. Raúl Ortíz Benavides, Director de CAINTRACOMPITEC, M.E.C. Rogelio G. Garza Rivera, Sub-Director de FIME, Ing. Enrique López Guerrero, Coordinador de Ahorro de Energía de FIME y el Lic. José Guadalupe Chapa Leal, Jefe del Departamento Jurídico de la UANL. En este convenio* se comprometieron ambas partes a atender todas las solicitudes de Grupos Empresariales, Gubernamentales y de la sociedad en general que deseen alguna asistencia técnica en el ahorro de la energía. El convenio fue firmado por el Secretario Técnico de la Comisión Nacional para el Ahorro de Inauguración oficial del Puerto de Atención para Ahorro de Energía, por parte del Ing. Odón de Bueno Rodríguez, Secretario Técnico del CONAE, y el M.C. Cástulo Vela Villarreal, Director de la FIME. El M.C. Cástulo E. Vela Villarreal, Director de la FIME-UANL, signa el convenio de colaboración entre la CONAE y la Facultad. * Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 Secretario de Relaciones Públicas de la FIME-UANL. 61 ��� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 1999 Volumen Volumen de la revista 2 Número Número de la revista 5 Mes de publicación Mes cuando se publicó Septiembre-Diciembre Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Tetramestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 1999, Vol 2, No 5, Septiembre-Diciembre Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Elizondo Garza, Fernando J., 1954-, Director Méndez Cavazos, Julio César, Editor Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/09/1999 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020768 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Métricas de software Redes neuronales Sistemas mecánicos Tratamiento ultrasonoro UANL