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Revista Enfoque UTE
Volumen 4 - Número 1
Junio – 2013
ISSN: 1390-6542
Copyright © 2013
Universidad Tecnológica Equinoccial
Facultad de Ciencias de la Ingeniería
http://ingenieria.ute.edu.ec/enfoqueute/
Teléfono: +593-(2)-2990-800 ext.2232
Dirección: Av. Mariscal Sucre (Occidental) y Mariana de Jesús,
Quito-Ecuador.
Comité Editorial
Director Editorial
Jorge Viteri Moya
Coordinador Editorial
Diego Ordóñez Camacho
Comité Editorial
María José Andrade
Anita Argüello
Vladimir Bonilla
Juan Bravo
Analía Concellón
Manuel Coronel
Albert Ibarz
María Belén Jácome
Daniel Mideros
Carlota Moreno
Roger Peñaherrera
Galo Ramos
Neus Sanjuan
Gabriela Vernaza
Fabián Villavicencio
Prefacio
La quinta edición de Enfoque UTE da inicio a un nuevo periodo de su existencia.
En el mes de febrero del 2013 la revista fue admitida en el Catálogo Latindex, con lo cual nos
comprometemos a mantener los altos índices de calidad requeridos.
Con este número inauguramos un nuevo software de administración especializado en revistas,
el Open Journal Systems, el cual nos permitirá automatizar todo el proceso de publicación.
Este Comité Editorial agradece a todos quienes apoyaron, no solo este número, sino todo el
proceso de mejora en el cual nos encontramos inmersos.
Comité Editorial
Quito, junio 2013
Contenido Degradación de residuos vegetales mediante inoculación con cepas microbianas .................................... 1
1. Introducción ............................................................................................................................................................... 2
2. Técnicas de tratamiento de residuos orgánicos ......................................................................................................... 3
3. Enzimas microbianas .................................................................................................................................................. 3
4. Inoculantes microbianos ............................................................................................................................................ 7
5. Problemas en la degradación de residuos .................................................................................................................. 7
6. Comentarios concluyentes ......................................................................................................................................... 9
Bibliografía.................................................................................................................................................................... 10
ARTÍCULO RETIRADO: Diseño y construcción de un molde permanente utilizando un software por
elementos finitos ................................................................................................................................. 14
1. Referencia tecnológica ............................................................................................................................................. 15
2. Método de elementos finitos ................................................................................................................................... 15
3. Software basados en el MEF para la fundición de metales ...................................................................................... 16
4. Diseño de las piezas a producir ................................................................................................................................ 16
5. Diseño del molde metálico ....................................................................................................................................... 21
6. Modelación y construcción de la coquilla ................................................................................................................ 28
7. Pruebas ..................................................................................................................................................................... 28
8. Conclusiones ............................................................................................................................................................. 29
9. Recomendaciones .................................................................................................................................................... 30
Bibliografía.................................................................................................................................................................... 30
Contenido de compuestos antioxidantes en tres estados de maduración de tomate de árbol (Solanum
betaceum Cav.) cultivado a diferentes alturas (m.s.n.m.) ...................................................................... 32
1. Introducción ............................................................................................................................................................. 33
2. Materiales y métodos ............................................................................................................................................... 34
3. Resultados y discusión .............................................................................................................................................. 37
4. Conclusiones y Recomendaciones ............................................................................................................................ 45
Bibliografía.................................................................................................................................................................... 46
Caracterización de riesgos laborales en los procesos del área de restaurante y cocina de la Hostería Selva
Virgen .................................................................................................................................................. 50
1. Introducción ............................................................................................................................................................. 50
2. Metodología ............................................................................................................................................................. 52
3. Resultados y discusión .............................................................................................................................................. 53
4. Conclusiones y recomendaciones ............................................................................................................................ 57
Bibliografía.................................................................................................................................................................... 57
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013: pp.1-13 Copyright © 2013 Universidad Tecnológica Equinoccial http://ingenieria.ute.edu.ec/enfoqueute/ ISSN: 1390‐6542
Recibido (Received): 2013/03/31 Aceptado (Accepted): 2013/06/02
Degradación de residuos vegetales mediante inoculación con
cepas microbianas
(Vegetal waste degradation by microbial strains inoculation)
Nubia Grijalva Vallejos1
Resumen:
El tratamiento de los residuos vegetales producto de desechos urbanos, procesos agrícolas e
industriales enfrenta varios problemas técnicos y constituye una preocupación ambiental
importante. Entre ellos se destacan la permanencia de productos fitosanitarios en altas
concentraciones en el material vegetal unido a la carencia de microorganismos que puedan
tolerar dichos compuestos y logren descomponer eficientemente el sustrato. Las bacterias y
principalmente los hongos de la podredumbre blanca son los mejores degradadores de
materiales lignocelulósicos por su capacidad de sintetizar enzimas extracelulares hidrolíticas y
oxidativas en altas cantidades. Trichoderma reesei, Aspergillus niger, Penicillium sp. y
Phanerochaete chrysosporium son cepas modelo cuya eficiencia de degradación de materiales
ricos en lignocelulosa incluso en presencia de contaminantes ha sido comprobada. Se están
realizando varios estudios de mutagénesis dirigida, co-cultivo y expresión heteróloga, con el
objeto de mejorar el contenido de enzimas (celulasas, xylanasas, y β-glucosidasas) en varias
cepas, además de nuevas búsquedas genéticas para encontrar otros microorganismos con
este potencial. Su principal aplicación es la producción industrial de etanol y metabolitos
secundarios bajo condiciones controladas en procesos de fermentación. Esta revisión
proporciona una perspectiva general de las estrategias y metodologías actualmente usadas
para el aprovechamiento de residuos vegetales mediante inoculación de cepas microbianas.
Palabras clave: residuos, cepas, lignocelulosa, enzimas, inoculación.
Abstract:
Vegetal waste treatment product of urban, agricultural and industrial processes has several
technical problems and constitutes a significant environmental concern. Among them are the
persistence of crop protection products in high concentrations in plant material and the lack of
microorganisms that can tolerate such compounds and efficiently decompose the substrate.
Bacteria and mainly white rot fungi are the main decomposers of lignin because of their ability to
synthesize extracellular hydrolytic and oxidative enzymes in large quantities. Trichoderma
reesei, Aspergillus niger, Penicillium sp. and Phanerochaete chrysosporium strains are model
strains whose hight degradation efficiency with lignocellulose materials even in the presence of
pollutants has been proven. Several studies such as directed mutagenesis, co-culturing and
heterologous expression have been done in order to improve the content of some enzymes
(cellulase, xylanase, and β-glucosidase) in model strains, additionally it has been done new
genetic searches to find other microorganisms with this potential. Its main applications are the
industrial production of ethanol and some seconday metabolites under controlled conditions in
fermentation processes. This review provides an overview about strategies and methodologies
currently used for vegetal waste utilization by inoculation of microbial strains.
Keywords: waste, strains, lignocellulose, enzymes, inoculation.
1 Universidad Tecnológica Equinoccial, Facultad de Ciencias de la Ingeniería, Quito – Ecuador
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Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.1-13
1. Introducción
La disponibilidad y abundancia de celulosa en nuestro entorno la convierten en materia prima
muy atractiva para producir muchos artículos de importancia industrial y agronómica (Pratlma,
Kalpana & Avinash, 2012). La agricultura, la industria forestal, de producción de pulpa, papel y de
alimentos, generan una gran cantidad de residuos ricos en lignina y celulosa que producen
contaminación ambiental y además representan una pérdida por el desperdicio de materia que
puede ser convertida en varios productos con valor agregado (Sánchez, 2008; Dashtban et al.,
2010). Lastimosamente, a nivel global, muchos residuos celulósicos son generalmente eliminados
mediante quema de biomasa (Pratlma et al., 2012). De igual forma, las agroindustrias producen
una gran cantidad de basura y de contaminantes por lo cual es necesario que se optimicen
sistemas de tratamientos para este tipo de residuos (Arvanitoyannis & Varzakas, 2008).
La lignocelulosa es el principal componente de las células vegetales y consiste en tres elementos
básicos: celulosa, hemicelulosa y lignina; es además la fuente de materia orgánica más abundante
en la tierra (Pérez et al., 2002). Debido a su naturaleza recalcitrante, las plantas son naturalmente
resistentes a la degradación microbiana y enzimática (Himmel et al., 2007), sin embargo la
biodegradación de residuos vegetales ricos en lignocelulosa es un proceso importante para el
ciclo del carbono en la naturaleza (Martinez et al., 2005).
La descomposición de la biomasa lignocelulósica involucra la formación de cadenas largas de
polisacáridos y la subsecuente hidrólisis en cadenas de azúcares de 5 a 6 carbonos. En la
producción de biocombustibles, estos azúcares pueden ser convertidos en bioetanol a través de
un proceso de fermentación (Zhou et al., 2000). Con la ayuda de sistemas celulolíticos, la celulosa
puede ser convertida a glucosa que es un producto multiútil mediante un proceso barato y
biológicamente favorable (Pratlma et al., 2012).
El procesamiento consolidado de biomasa celulósica con microorganismos junto a la utilización
combinada de sustratos permite la obtención de un producto final con propiedades adecuadas y
se convierte en una alternativa de aprovechamiento con alto potencial (Lynd et al., 2005). Se ha
reportado la actividad celulósica de muchos microorganismos en los que se incluyen varias cepas
de hongos y bacterias tanto aeróbicas como anaeróbicas. Ente las especies de hongos
responsables de la hidrólisis de biomasa celulósica se nombran Chaetomium, Fusarium,
Myrothecium, Trichoderma, Penicillium, Aspergillus. Entre las especies bacterianas
lignocelulolíticas se incluyen Trichonimpha, Clostridium, Actinomycetes, Bacteroides
succinogenes, Butyrivibrio fibrisolveness, Ruminococcus albus, y Methanobrevibacter ruminantium
(Pratlma et al., 2012)
Esta revisión se enfoca en la degradación de residuos vegetales mediante diferentes
metodologías con la aplicación de inóculos microbianos. Además se hace un análisis de los
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Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.1-13
principales problemas en su aplicación y de los últimos avances en la creación de cepas robustas
para producción de enzimas y biocombustibles.
2. Técnicas de tratamiento de residuos orgánicos
Existen varias estrategias para el tratamiento de residuos agroindustriales, entre estas se
destacan el compostaje y la fermentación en estado sólido.
El compostaje es un método muy usado en el reciclaje de basura municipal y agrícola (Chefetz et
al., 1998). Consiste en una biotécnica de biodegradación aerobia en estado sólido en la cual se
controlan el contenido de humedad, nutrientes, y ciertos parámetros físico – químicos establecidos
para obtener como producto final compost que es usado como enmienda de suelos (Eweis et al.,
1999) Las condiciones ambientales han sido un factor limitante en el desarrollo del compostaje ya
que los procesos de degradación son lentos y variables según la estación lo que lleva a una
calidad pobre del producto final (Benitez & Gonzales, 2003). Existen muchas deficiencias en la
implementación de procesos de compostaje como la falta de control de variables, tamaño y
composición de la basura, uso indiscriminado de pesticidas en los cultivos así como la formación
de gases tóxicos y líquidos (Lugo et al., 2005).
El uso exitoso del compost depende de su grado de madurez y estabilidad. La descomposición de
compuestos fitotóxicos producidos en las fases tempranas del proceso de compostaje y la
proporción de humus estable formado están influenciados por la naturaleza del material, su
estructura y composición, y la capacidad de microorganismos para degradar las macromoléculas
que constituyen el residuo (Vargas et al., 2007).
La fermentación en estado sólido (Solid state fermentation - SSF) es una alternativa actualmente
utilizada para la producción de enzimas y otros metabolitos secundarios a partir de residuos
agroindustriales en biorreactores que resulta poco costosa y requiere mínimas actividades de
laboreo. Varias investigaciones con este sistema han obtenido buenos resultados en un amplio
rango de aplicaciones tanto en escala de laboratorio, piloto e industrial (Lee, Darah, & Ibrahim,
2010). En la investigación de Huang et al. (2010) se estudió mediante fermentación en estado
sólido la degradación de residuos lignocelulósicos bajo estrés de plomo con la cepa fúngica
Phanerochaete chrysosporium obteniéndose buenos resultados.
3. Enzimas microbianas
La degradación de la celulosa, fermentación, metanogénesis y reducción por sulfatos son
procesos microbianos que coexisten en varios ambientes naturales y en procesos anaerobios
inducidos en biorreactores (Pereira et al., 2010).
La degradación de la lignina y/o la modificación fúngica es un paso clave en la descomposición de
la misma (Martinez et al., 2005). Existen varias especies de hongos que producen un gran número
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Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.1-13
de enzimas en importantes cantidades y las liberan al ambiente sinérgicamente (Dashtban et al.,
2009). Los hongos de la podredumbre blanca son los organismos más eficientes en la
degradación de la celulosa, lignina y un amplio número de contaminantes persistentes como
compuestos aromáticos clorados, hidrocarburos heterocíclicos aromáticos, algunos colorantes y
polímeros sintéticos (Sánchez, 2008).
Las enzimas lignocelulolíticas son un grupo grande de proteínas extracelulares en las que se
incluyen las enzimas ligninolíticas (peroxidasas y oxidasas) y enzimas hidrolíticas (pectinasas,
hemicelulasas, quitinasas, celulasas, amilasas, esterasas, proteasas y manasas). Estas enzimas
están presentes principalmente en cepas fúngicas (Godliving, 2012).
Una de las aplicaciones potenciales de las enzimas lignocelulolíticas en tecnologías ambientales
es la producción de las mismas en grandes cantidades y a bajos costos. Una alternativa es usar
nuevos organismos seleccionados con una síntesis notable de estas enzimas además de
desarrollar estrategias para su sobreproducción (Elisashvili et al., 2008). Un número significativo
de microorganismos han sido estudiados por su alto potencial en la degradación de la lignina
(Dashtban et al., 2009; Huang et al., 2010; Li et al., 2008).
Las ligninasas, enzimas extracelulares que degradan la lignina, se clasifican en fenol oxidasas
(lacasas) o heme peroxidasas [lignin peroxidasas (LiP), manganeso peroxidasa (MnP) y
peroxidasa versátil (VP)] (Dashtban et al., 2010). Las lacasas son enzimas que juegan un rol muy
importante en la detoxificación de residuos. La producción de estas enzimas es considerada una
características de los hongos de las podredumbre blanca como P. chrysosporium (Martinez et al.,
2005).
Un amplio rango de especies en las que se incluyen los ascomicetes, basidiomicetes y varias
especies anaeróbicas producen enzimas lignocelulolíticas (Dashtan et al., 2009). Los hongos
tienen dos tipos de sistemas enzimáticos extracelulares: el sistema hidrolítico, responsable de la
degradación de polisacáridos, y el sistema lignolítico oxidativo y extracelular que degrada la
lignina y abre los grupos fenilo. Las enzimas hidrolíticas más importantes son: exo-1-4-β-D-
glucanasa, endo-1-4-β-D-glucanasa(EC 3.2.1.4), y xilanasa (EC 3.2.1.8) (Sánchez, 2008).
Las especies fúngicas como: Trichoderma, Penicillium, Aspergillus son capaces de producir
grandes cantidades de celulasas y hemicelulasas extracelulares (Kumar & Shweta., 2011).
Trichoderma ressei y Aspergillus niger producen enzimas celulolíticas extracelulares como
celulasas y xilanasas además secretan una amplia variedad de hemicelulasas en altas
concentraciones (8 y 12 hemicelulasas, respectivamente) (Dashtan et al., 2009).
Las especies de Trichoderma son excelentes colonizadores de sus hábitats y son capaces de
sobrevivir en diferentes ambientes. La utilización eficiente del sustrato y la capacidad de secreción
de algunos metabolitos (antibióticos) y enzimas son algunas características importantes de este
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Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.1-13
género (Schuster & Schmoll, 2010). Trichoderma reesei y sus mutantes son los hongos
ascomicetos más estudiados y son usados para la producción comercial de hemicelulasas y
celulasas (Sánchez, 2008). La actividad celulolítica de T. ressei QM6a se ha mejorado mediante el
uso de diferentes técnicas de mutagénesis (Dashtan et al., 2009).
Penicillium ochrochlorum Y5 ha sido recientemente aislado e identificado. Tiene una gran
capacidad de degradar celulosa de paja de trigo, su actividad celulolítica es mayor que otras
cepas (Yin et al., 2011).
P. chrysosporium, un holobasidiomicete, es una especie representativa y ampliamente estudiada
por su habilidad de degradar un amplio rango de sustratos orgánicos y un amplio espectro de
contaminantes químicos aromáticos, alicíclicos y alifáticos bajo condiciones de nutrientes
limitantes (ligninolítico) y nutrientes suficientes (no lignolítico), incluso materiales bajo condiciones
de estrés por plomo (Doddapaneni et al., 2005; Huang et al., 2010). Las cepas de P.
chrysosporium degradan simultaneamente celulosa, hemicelulosa y lignina. La secuenciación del
genoma de este hongo ha facilitado la caracterización de su proteoma extracelular completo (Sato
et al., 2007).
En la última década se ha iniciado con la secuenciación del genoma de cepas fúngicas que ha
dado origen a abundante información en este campo especialmente en la identificación de genes
involucrados en la degradación de la lignocelulosa (Couturier et al., 2012). Existen ya proyectos de
secuenciación del genoma de especies fúngicas que están en marcha, se incluyen 62 especies
fúngicas en las que se encuentran 6 basidiomicetes y 27 ascomicetes (Dashtban et al., 2010).
Los hongos anaeróbicos producen un rango de enzimas celulolíticas y hemicelulolíticas en un
complejo multienzimas (celulosomas). Estos hongos representan un grupo especial que habita el
tracto gastro-intestinal de herbívoros rumiantes y muchos no rumiantes. En Piromyces sp. PC2, un
hongo anaeróbico, se han aislado en el celulosoma 17 enzimas lignocelulolíticas para codificar
genes incluyendo celulasas, β-glucoasidasas y hemicelulasas (Dashtan et al., 2009). Los
celulosomas tienen muchas ventajas como la actividad sinérgica entre los componentes y una
actividad hidrolítica en ambas (celulosa y hemicelulosas) pero los celulosomas fúngicos son
menos caracterizados comparados a los celulosomas bacterianos (Ljungdahl, 2008).
Muchas cepas fúngicas no producen suficiente cantidad de una o más enzimas requeridas para la
bioconversión de basura rica en lignocelulosa. La creación de cepas fúngicas robustas usando
mutagénesis, expresión de genes heterólogos y cocultivo son estrategias importantes para
mejorar la degradación de especies microbianas (Sharma & Kuhad, 2010; Dashtan et al., 2009).
Los diferentes métodos de mutagénesis dirigida como mutagénesis por saturación, PCR propensa
a errores y DNA por arrastramiento han sido usadas para mejorar las propiedades de enzimas
específicas. Son buenos ejemplos los mutantes Penicillium verruculosum 28K que tienen una
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Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.1-13
mejora en la actividad celulasa y xilanasa mediante 4 ciclos de mutagénesis UV y mutantes de T.
reseei (RUT-C30; T2C:T28C) que mejoran su actividad β-glucosidasa y endo-1,4-β-glucanasa II
(Dashtan et al., 2009).
Algunos reportes indican que al mezclar varios aislados de microorganismos se da lugar a
microfloras mucho más efectivas comparadas con cepas individuales de microorganismos (Kumar
& Shweta, 2011; Peng et al., 2010). Cultivos de mezclas fúngicas tienen muchas ventajas
comparadas con sus monocultivos, en estas se incluyen la productividad, adaptabilidad y la
utilización del sustrato. La principal desventaja de los cocultivos sin embargo es la complejidad de
crecer múltiples microorganismos en el mismo cultivo (Lynd et al., 2002).
La expresión heteróloga de celulasas es una técnica actual usada para crear cepas fúngicas
lignocelulolíticas vigorosas. Diferentes celulosas fúngicas con actividad específica y/o alta han
sido clonadas y expresadas basadas en la necesidad para un sistema en un organismo. Hay
importantes resultados en la expresión heteróloga de una β-glucosidase (cel3a), colobiohidrolasa
(I & II), y una endoglucanasa usando un promotor fuerte cbh1 termoestable en T. reseei (Dashtan
et al., 2009).
La transformación genética de hongos degradadores de lignina es una herramienta importante
actualmente disponible. Consiste en un sistema de transformación genética mediada por
Agrobacterium para liberar el T – DNA, que lleva los genes que codifican para la β-glucuroidasa
(uiaA), proteína verde fluorescente (gfp) y la fosfotransferasa higromicina (hpt) al genoma nuclear
de los hongos de la podredumbre blanca degradadores de lignina como son Phanerochaete
chrysosporium, Pycnoporous cinnabariuns, entre otros (Sharma & Kuhad, 2010).
La degradación sinérgica de la celulosa también puede ser llevada a cabo en sistemas de cultivos
mixtos de bacterias celulolíticas y levaduras no celulolíticas, en las que las levaduras
Saccharomyces cerevisiae utiliza los azúcares reducidos derivados de la degradación de la
celulosa y los convierten en etanol (Pratlma et al., 2012)
En relación a las bacterias degradadoras de lignocelulosa, el grupo de investigación de Gupta et
al. (2011) aisló ocho cepas de estos microorganismos a partir de 4 invertebrados diferentes:
termita, caracol, oruga, gusano de libro. Determinaron una importante actividad celulasa y
endoglucanasa. Las cepas seleccionadas fueron cultivadas junto a Saccharomyces cerevisiae y
lograron producir etanol de una forma positiva.
En un estudio de Yang et al. (2009) se demostró que Anaerocellum thermophilum DSM 6725, una
bacteria anaerobia, puede utilizar eficientemente varios tipos de biomasa vegetal no tratada así
como celulosa cristalina y xilano. Los mecanismos de degradación todavía están por analizarse, y
la importancia de este estudio radica en que existen pocos microorganismos cultivados que
pueden degradar biomasa lignocelulósica sin un previo tratamiento químico. Los métodos
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Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.1-13
anaeróbicos para la degradación de la materia orgánica son más eficientes aunque requieren
tecnologías de alto nivel (Arvanitoyannis & Varzakas, 2008).
4. Inoculantes microbianos
El uso de productos comerciales o inoculantes microbianos para acelerar el proceso de
descomposición de residuos orgánicos es una estrategia actual y una de las mejores formas para
generar subproductos de mejor calidad, sin embargo los resultados varían dependiendo del tipo
de residuo tratado (Acevedo et al., 2005; Gaita & Perez, 2007; Peng et al., 2010).
Los inoculantes son formulaciones de microorganismos cuya ventaja radica en la posibilidad de
volver mucho más rápidos los procesos, usar escasa energía no renovable y ser una metodología
limpia (no contaminantes del medio ambiente) (Benítez & Gonzales, 2003).
En un estudio de compostaje realizado en China, la inoculación de desechos vegetales y tallos de
flores con microorganismos lignocelulolíticos mejoró la biodegradación de los materiales pero no
tuvo efectos significativos en el contenido de la mezcla, pH y contenido de carbono orgánico del
compost final (Lu et al., 2004). En la aplicación de diferentes dosis de un inoculante termofílico
bacteriano en compost a partir de residuos de rosas se obtuvo mejores resultados con una dosis
baja (30ml/m3). Factores como: el tamaño del residuo, el contenido de lignocelulosa y nutrientes
de la pila, además de la posibilidad de la persistencia de productos fitosanitarios en la materia
vegetal posiblemente fueron determinantes en el proceso ya que el tiempo de compostaje superó
los 4 meses y se sugiere que podrían ser controlados para mejorar la calidad del compost final
(Grijalva, 2007). Según un estudio realizado por Barrera & Charry (2008) con un inoculante mixto
formado por cinco cepas de microorganismos amilolíticos, este permitió acelerar el proceso en un
principio, sin embargo las características finales fueron similares al control especialmente en el
contenido de materia orgánica.
En un proceso de compostaje de residuos sólidos urbanos se logró disminuir notablemente el
tiempo de tratamiento (4 semanas) al usar un inóculo en base a Bacillus subtilis, Pseudomonas
fluorescens y Aspergillus fumigatus (Cariello et al., 2007)
La mayoría de los resultados de los estudios son positivos, sin embargo, existe un criterio
conflictivo en la eficiencia del uso de estos inoculantes. Se destaca el hecho de que << la
inoculación con ciertos microorganismos es efectiva bajo ciertas circunstancias>> (Adams 2007;
Vargas et al., 2007).
5. Problemas en la degradación de residuos
El depósito de plaguicidas en una planta es eliminado de forma progresiva, con mayor o menor
rapidez, según la acción de diversos factores: crecimiento del vegetal (aumento del peso), causas
mecánicas y físicas (viento, lluvia; volatilización y solubilización) y degradación química
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Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.1-13
(transformación de unas sustancias en otras) (Coscollá, 2008). Adicional a ello podría encontrarse
la degradación biológica demostrada actualmente en varias investigaciones. La persistencia de un
plaguicida en una planta depende de sus cualidades intrínsecas como estabilidad y polaridad
además del tipo de sustrato vegetal, acciones mecánicas, físicas, entre otras. La cantidad de
residuos presentes viene a su vez influida por varios factores que pueden agruparse en: factores
propios de la aplicación, factores propios del cultivo y del medio ambiente, factores propios de la
eliminación del producto (Oleas & Fernández, 2001).
Casi todos los pesticidas persistentes usados en las plantas permanecen en ellas, son absorbidos
por el suelo y se transportan por el agua superficial (González, 2007). En el caso de las flores
ornamentales contienen altas concentraciones de productos de protección de cultivos (CPP) y
contribuyen enormemente a la contaminación de la basura biológica, en este tipo de cultivo los
cpp pueden alcanzar concentraciones mayores al 1mg / Kg de residuo (Taube et al., 2002).
Incluso se ha determinado la persistencia medioambiental de sustancias no utilizadas en la
actualidad pero empleadas en el pasado.
Los pesticidas presentes en la basura orgánica deben ser degradados o mineralizados mediante
tratamientos aerobios o anaerobios sin embargo bajo ciertas condiciones estos pueden ser
persistentes a la degradación biológica (Taube et al., 2002). Existen varias rutas de remoción de
sustancias tóxicas de un ambiente de compostaje en las que se incluyen la mineralización
(completa biodegradación), biotransformación (deshalogenación), asimilación como nutriente en la
biomasa microbiana, polimerización, volatilización, lixiviación y adsorción (Forgaty et al., 1991).
Los productos elaborados a partir de residuos biológicos son considerados ecológicos ya que son
parte del proceso cerrado de reciclaje, sin embargo los pesticidas persistentes introducidos en
este ciclo pueden aparecer en el producto final y afectar su potencial y calidad (Taube et al.,
2002). Es necesario el desarrollo de métodos analíticos para la recuperación cuantitativa e
identificación de la presencia de pesticidas en complejos de materiales ambientales residuales.
Algunas vías de degradación dan lugar a metabolitos “dead-end” que pueden influir negativamente
en la capacidad biodegradativa de los otros organismos presentes. Puede ser difícil separar la
degradación microbiológica de los mecanismos de eliminación abióticos (adsorción, la conversión
térmica, radiación, y volatilización) de plaguicidas, debe tomarse en cuenta que la volatilización
puede representar una importante eliminación de pesticidas de material compostado, pero esto no
necesariamente implica la destrucción de la molécula (Forgati et al., 1991).
Ante lo expuesto anteriormente es necesario estudiar por medio de ensayos el comportamiento de
los plaguicidas en los residuos orgánicos (comportamiento post-tratamiento, curvas de
degradación de los principales productos plaguicidas, etc.) (Breilh et al., 2005).
9
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6. Comentarios concluyentes
El potencial de los microorganismos como descomponedores de la materia orgánica,
especialmente aquella rica en lignocelulosa, es actualmente un tema de estudio de gran
importancia. El aprovechamiento de residuos como materia prima para la producción de
biocombustibles, metabolitos secundarios de interés o enmiendas de suelos (humus, compost) es
una necesidad actual tanto a nivel agrícola como industrial.
La diversidad microbiana en el planeta y la capacidad adaptativa de ciertas cepas a condiciones
adversas ha dado lugar a búsquedas de nuevos microorganismos que tengan dicho potencial. A
nivel de Latinoamérica se han realizado varios trabajos enfocados a la identificación de cepas en
biopilas o material en descomposición con la proyección de producir inoculantes para mejorar la
eficiencia de estos procesos (Gaitan, 2007). La heterogeneidad en los resultados luego de la
aplicación de los inoculantes y la necesidad de obtener mejores rendimientos además de mejorar
las metodologías sugiere la posibilidad de buscar cepas robustas específicas.
Las nuevas indagaciones genómicas arrojan resultados sorprendentes e inesperados al identificar
nuevas cepas con un alto potencial de degradación como es el caso del hongo patógeno de
plantas Ustilago maydis (Couturier et al., 2012). De igual forma el estudio llevado a cabo por el
grupo de investigación de Cadete et al (2012), descubrió la presencia de cepas de levaduras
fermentadoras de D-xilosa, en los bosques amazónicos del Brasil, que pueden tener un uso
prometedor en la producción de etanol o xilitol a partir de hidrolizados hemicelulósicos de bagazo
de caña de azúcar.
Gracias a la ingeniería genética grupos de investigación a nivel mundial, también han iniciado
proyectos de transformación genética de cepas para su uso en biorreactores. El ascomicete
Hypocrea jecorina (Trichoderma reesei) ha sido ampliamente estudiado, la creación de mutantes
para su evaluación en diferentes fuentes de carbono es una estrategia que ha permitido la
evaluación del incremento de la producción de celulasa para correlacionarla con genes
específicos (Dashtban et al., 2011).
Existen varias perspectivas en relación a nuevas enzimas fúngicas de gran potencial para superar
el reto de los sustratos recalcitrantes, entre estas se destacan la regulación fisiológica de las
enzimas, uso de nuevos inductores para mejorar la producción, uso de múltiples cepas
microbianas o mezclas de enzimas, clonación de genes para monitorear nuevas generaciones de
enzimas y aplicaciones de nanobiotecnología en enzimología (Godliving, 2012).
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Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.14-31 Copyright © 2013 Universidad Tecnológica Equinoccial http://ingenieria.ute.edu.ec/enfoqueute/ ISSN: 1390‐6542
Recibido (Received): 2012/11/07 Aceptado (Accepted): 2013/06/18 Retirado (Retracted): 2013/08/27
ARTÍCULO RETIRADO: Diseño y construcción de un molde
permanente utilizando un software por elementos finitos
(RETRACTED: Design and construction of a permanent mold
using finite element software)
Fausto Oviedo Fierro1, Alexy Vinueza Lozada2
Nota del Comité Editorial:
El presente artículo fue retirado luego de comprobarse que había sido publicado también
en otra revista, violando las normas de Enfoque UTE. El Comité Editorial de Enfoque UTE
toma esta decisión honrando las directivas de la comunidad científica, pese a tener una
cesión de derechos firmada por el autor correspondiente.
Editorial Board Notice:
This article was retracted upon receiving confirmed evidence of double publication,
therefore disrespecting the journal´s code of conduct. This Editorial Board takes this
decision to honor the scientific community guidelines, in spite of having a Transfer of
Copyright Agreement signed by the corresponding author.
Resumen:
El proyecto fue desarrollado con especificaciones técnicas de un método de elementos finitos
para el cálculo de las variables de campo dentro de un contorno del molde de estudio y
eligiendo un modelo matemático apropiado con la incorporación de software. El desarrollo fue
una aplicación físico-practica seleccionando una pieza de aluminio a ser construida, y se
analiza las funciones y solicitaciones a las que está sometida. Se diseña el molde metálico para
la producción de las mencionadas piezas con la ayuda del software VULCAN basado en el
Método de Elementos Finitos (MEF). La simulación se realiza en las tres etapas del proceso de
fusión: llenado, solidificación y, enfriamiento. En el llenado se considera que existen
velocidades que no produzcan mayores turbulencias y que las piezas se llenen completamente.
En la Solidificación se analiza que el sistema de alimentación sea óptimo para que solidifique
en última instancia y no lo hagan las piezas a producir, evitando así el defecto de falta de
material en la cavidad del molde (rechupes). En el enfriamiento se analiza la presencia de
deformaciones y tensiones residuales. Paralelamente se validan los resultados de manera
analítica. Con esta información se define la geometría final del molde metálico y se confirma la
aleación con la que se construirá. Posteriormente se utiliza el sistema CAD-CAM-CAE para el
diseño y desarrollo del molde, y así llevar a cabo la construcción. En el molde terminado se
vierte la aleación de aluminio seleccionada para obtener las piezas (mancuernas), y finalmente
realizar las pruebas y conclusiones.
Palabras clave: MEF, molde metálico, sistema de alimentación, rechupes, moldura,
mancuerna, solidificación.
Abstract:
1 Escuela Politécnica Nacional, Quito – Ecuador ([email protected])
2Universidad Tecnológica Equinoccial, Facultad de Ciencias de la Ingeniería, Quito – Ecuador
15
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.14-31
The project was developed with specifications of a finite element method for the calculation of
the field variables within a mold contour by choosing an appropriate mathematical model which
permitted to incorporate simulation software. The development was a physical-practical
application for a piece of aluminum that will be built, and consists in the analysis of the functions
and stresses to which it is submitted. The metal mold is designed specifically for the mentioned
pieces using “VULCAN” which is based on the Finite Element Method (FEM). The simulation is
performed in three stages of the fusion process: filling, solidification and cooling. The filling is
considered slow enough so that there are not expected to be greater turbulences and that the
pieces are completely filled. Solidification is analyzed as an optimal process, avoiding defects of
lack of material in the mold cavity (shrinkage). In the cooling stage, deformations and residual
stresses are analyzed. At the same time, every result is validated analytically. With this
information the final geometry of the metal mold is defined and the alloy which will be used is
confirmed. Subsequently, a CAD-CAM-CAE system is used for the design and development of
the mold, and the aluminum pieces (knobs) obtained are tested.
Keywords: FEM, die, power system, shrinkage, mold, knob, solidification.
1. Referencia tecnológica
El MEF como modelo matemático estructurado se desarrolla en la primera mitad del siglo pasado,
Galerkin proporciona una base muy sólida para el MEF pero no fue sino hasta la década de 1940,
con Courant que se considera el inicio del método de los elementos finitos. Con esta base
ingenieros aeronáuticos desarrollaron métodos matriciales para el análisis de las estructuras de
fuselajes para soportar grandes cargas asociadas a altas velocidades. Esto lo hicieron sin el
beneficio de los ordenadores modernos. El verdadero impulso del MEF se da con el avance de la
informática. En nuestro medio existen varios software en estudios de MEF para la simulación en
piezas fundidas (NovaFlow & Solid, ViewCast, CastCAE, MAVIS, Vulcan-GID, ANSYS, etc.) (The
Stockton Casting Company, 1994; Engineering Software Solutions, 2004; ANSYS, 2013;
Solidification & Flow Analysis, 2012) y el uso de estos programas está poco aplicado en el campo
de la fundición de piezas.
Este trabajo presenta las claras ventajas del uso de simuladores de colado y solidificación de
metales para hacer posible el uso con ahorros en el proceso de manufactura a nivel
latinoamericano.
2. Método de elementos finitos
Un aspecto fundamental para una correcta simulación es una clara comprensión del
procedimiento implementado por el software a utilizar. El objetivo de este método es el cálculo de
las variables de campo dentro de su contorno. Para ello se procede a elegir un modelo
matemático apropiado que como característica principal debe tener continuidad, y luego se
procede a dividir el dominio en un número determinado (finito) de elementos, esta división se la
determina por las características intrínsecas del fenómeno que estemos analizando y de su forma.
Con esta base se desarrolla matrices para cada elemento y luego se las ensambla en una matriz
de rigidez global, con las características principales de esta matriz cuadrática y simétrica.
16
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.14-31
Definido el concepto matemático del fenómeno se desarrollan los siguientes pasos (Hutton, 2004)
Preprocesado. En el que se define la geometría del problema, el tipo de malla y de elementos
discretos que se selecciona, las propiedades físicas de los elementos, las condiciones de borde.
Solución. Definido el fenómeno de estudio se usa un software, el cual ensambla las matrices y
calcula las variables desconocidas.
Posprocesado. El software no presenta los valores en magnitudes, y corresponde darle el orden
correspondiente para que los resultados sean presentados en sus magnitudes. Es importante
chequear el equilibrio del sistema definiendo con criterio ingenieril, en el que conviene resolver
con una carga crítica en la mínima sección de la pieza y así determinar los factores de seguridad
para que las soluciones sean las correctas (Shigley, 2005).
3. Software basados en el MEF para la fundición de metales
De los más conocidos en un primer grupo son: CapCast EKK, Flow-3DCast, MagmaSoft, Mavis,
NovaCast, ProCast, QuickCast, Simtec, SolidCast, TherCasty, Vulcan-GID. Dentro del segundo
grupo se debe destacar a ANSYS y ABAQUS. que solucionan los principales problemas que se
presentan en el fenómeno de llenado, solidificación y enfriamiento de una moldura producida en
coquilla y en molde perdido.
Para el diseño del molde metálico se utiliza el Software VULCAN, este es un producto de la
empresa Quantech, iniciada en el año 1987 en la Universidad Politécnica de Catalunya cuando se
crea el Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería (CIMNE).
4. Diseño de las piezas a producir
4.1. Selección de las piezas y su material
Dado el proceso de manufactura por fundición y la demanda de piezas con su forma se
seleccionan mancuernas para cierre de ventanas de una edificación. Estas son las piezas a ser
producidas para el diseño y construcción del molde en el presente trabajo mostrado en la Figura 1.
Figura 1. Ejemplo de mancuerna para cerrar ventanas en una edificación.
Para determinar el tipo de material de las mancuernas se realiza el siguiente análisis: función,
restricciones y variables libres (Ashby, 2004).
17
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.14-31
Función. La mancuerna sirve para garantizar el cierre de ventanas de casas. Puede estar en
ambientes corrosivos; debe ser de baja densidad, de fácil instalación y tener una aceptable
resistencia mecánica.
Restricciones. La mancuerna debe ser de una aleación metálica que pueda ser producida por
fundición y debe tener bajo costo.
Variables libres. La longitud y el espesor pueden variar de acuerdo al diseño de tal manera que
cumpla con los requerimientos.
En base a estos criterios y a la experiencia nacional en la producción de este tipo de piezas se
elige como material una aleación de aluminio con buena colabilidad, designada por la Aluminium
Association de USA como la aleación 324.0, la cual es recomendada y cuya composición es: Si:
7%; Cu: 0.5%;Mg: 0.7% (Hufnagel, 1995).
4.2. Selección de la forma final de la pieza
Diseñar es formular un plan para llenar una necesidad que habrá de ser satisfecha. Esto abarca
varias disciplinas de Ingeniería Mecánica, tales como análisis de esfuerzos, ciencia de materiales,
ciencias térmicas y de fluidos, con lo cual se va a identificar los problemas de desempeño de la
pieza.
Con estos criterios se presenta a continuación en la Tabla 1 las consideraciones para el diseño de
la pieza a fabricar.
Tabla 1. Consideraciones para el diseño de piezas fabricadas por colado de metal fundido (Titov, Stepanov,
1981).
Diseño para piezas de colado de metal fundido
1. Se deben tomar consideraciones sobre el grosor de paredes. Las partes más delgadas se solidifican antes por lo que deben buscarse espesores uniformes.
2. Evitar acabados esquinados para eliminar la concentración de esfuerzos durante el moldeo y la solidificación.
3. Se deben considerar los claros de la pieza respecto al molde, necesarios para una mejor expulsión.
4. Evitar formas que impidan la expulsión de la pieza o hagan necesario el uso de mecanismos complejos para sacar las piezas.
5. Se requiere delinear la línea de partición del molde en la figura, con asistencia de un software o pericia del diseñador.
6. Buscar la simetría de la pieza. Geometrías más complejas significan mayores costes del molde y tiempo de fabricación.
Se presenta 3 alternativas de diseño de la mancuerna, las cuales evolucionan desde la actual
pieza presente en el mercado hasta una pieza que cumple con las consideraciones de la Tabla 1
Se elije la alternativa 3 que cumple con todas las consideraciones, y se representa en la Figura 2
18
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.14-31
Alternativa 1 y 2 de la mancuerna
Figura 2. Esquema de la Mancuerna C.
Alternativa 3
4.3. Análisis de esfuerzos por el MEF
Para la práctica de simulación se toma una viga en voladizo como representación del estudio
estático para un diagrama esfuerzo cortante y momento flector de la Figura 3 y así utilizar el
modulo estructural estático del software ANSYS, el cual desarrolla y presta soporte a la ingeniería
para predecir cómo funcionará y reaccionará determinado producto bajo un entorno real.
Figura 3. Diagrama de esfuerzo cortante y momento flector.
Se parte de un análisis estático de una viga en voladizo. La tensión máxima [ ] se representa por:
19
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.14-31
[Ecuación 1]
Donde:
F es la carga máxima sobre el eje voladizo
L es la longitud del eje voladizo
Wmin es el momento resistente de la sección de menor área
El esfuerzo aplicado sobre la sección transversal viene dado por:
[Ecuación 2]
Dónde:
: Fuerza ejercida [N]
: Área de la sección transversal [mm2]
El factor de seguridad se define por la siguiente ecuación:
[Ecuación 3]
Dónde:
: Resistencia a la fluencia del aluminio = 34.4 [Mpa] (Shigley, 2005 & Hufnagel, 1995)
: Esfuerzo aplicado [Mpa]
Figura 4. Diagrama de Equilibrio.
De la Figura 4 se obtienen los siguientes resultados de equilibrio de fuerzas y momentos.
𝑀=𝐹∗𝐿 𝑀𝑀𝐴𝑋=45∗84=3780[𝑁∗𝑚𝑚]
Utilizando la Ecuación 2 y la menor área de sección transversal en [b] de la Figura 4 que
corresponde a 49 [mm2] se obtiene el esfuerzo aplicado sobre esa sección.
20
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.14-31
Con la Ecuación 3 se determina el factor de seguridad en el punto donde la sección transversal es
la más pequeña.
Se concluye que la pieza con las medidas definidas soporta las condiciones de trabajo tanto en la
simulación de ANSYS como con el cálculo analítico. Definiéndose las dimensiones finales
mostradas en la figura 5.
Figura 5. Dimensiones de la mancuerna.
5. Diseño del molde metálico
Las ventajas de su uso, son la gran precisión y calidad del acabado superficial de las piezas
obtenidas. Además, son muy económicos cuando se producen grandes cantidades de piezas.
Existen varios tipos de moldes metálicos utilizados para la fabricación de piezas principalmente
no ferrosas.
El tipo de molde metálico diseñado y construido es a gravedad. Esta determinación se la hace
debido a que este tipo de molde es el más adaptable para ser usado en los talleres y fábricas de
fundición del país y es el adecuado para el tipo de pieza a producir (Beeley, 2001). Se procede a
elegir un molde metálico para producir mancuernas de aluminio para cerrar ventanas, la colada
de aluminio oscila entre 680 a 750 °C de temperatura.
A continuación en la Figura 6 se presenta el flujo del proceso de diseño del molde metálico:
21
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.14-31
Figura 6. Proceso de diseño del molde metálico.
5.1. Selección del molde metálico.
La necesidad de producción es de cuatro mancuernas a la vez con una masa total de 200gr. y una
producción de 50 piezas por hora. La vida útil de la coquilla es para una fabricación de 10000
mancuernas (ASM Metal Hand book, 1988)
El ingreso del metal es al mismo nivel para las cuatro mancuernas como se señala en las
alternativas de diseño en la Figura 7.
Alternativas 1 y 2 (no elegidas)
22
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.14-31
Figura 7. Alternativa 3(elegida).
Para seleccionar el material del molde se considera que debe ser un acero para trabajos en
caliente que posea resistencia a grietas por calentamiento, tenacidad en caliente, resistencia al
impacto y que admita refrigeración con agua (Ashby, 2004).
El Acero ideal para este uso sería el AISI: P20 (mejorado), según DIN: 40CrMnNiMo8-6-4, en
aceros BÔLHER: M238. Sin embargo por aspectos de costo se toma la recomendación del (ASME
Metals Handbook, 1988) y se elige el acero A36 comercial.
5.2. Determinación del espesor de las paredes
El espesor de las paredes del molde mostrado en la Figura 8, depende del tamaño de las piezas
que se vayan a colar. Un molde de paredes demasiado gruesas con relación a la pieza tiene una
inercia térmica demasiado grande, lo que retrasa su calentamiento y posteriormente su
enfriamiento, mientras que un molde delgado se calienta demasiado en cada llenado pero se
enfría con rapidez en cada vaciado.
Figura 8. Espesor de pared.
El criterio que se considera es la altura del montante de alimentación. Para determinar esta altura
se utiliza la fórmula de Navas (1990)
[Ecuación 4]
Donde:
Vm = Volumen de la Mazarota
Vp = Volumen de la mancuerna
23
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.14-31
U = % de utilización del metal
RE = Rechupe específico del metal en la mazarota (%)
RE = 7.2
U = 14
Determinándose que
h = 45 mm
Esta es la altura del montante de alimentación y se toma como el valor para el espesor de la
coquilla.
5.3. Diseño del sistema de alimentación
El sistema de alimentación debe garantizar un buen llenado de las piezas, una buena alimentación
mientras solidifica, evitar la retención de gases en el interior de las piezas, una suficiente presión
metalostática y así posibilitar una fácil separación de los canales de alimentación (Navas,1990).
Se define el área del canal vertical o montante y el canal de alimentación con el método de
círculos inscritos (Taylor, 1959) mostrado en la Figura 9, que luego se analiza con el Software
VULCAN de elementos finitos.
Figura 9. Determinación de AM por el método de círculos inscritos
5.4. Simulación del llenado
El Programa VULCAN permite realizar la simulación y su análisis en tres etapas: llenado,
solidificación térmica y enfriamiento termo-mecánico. Se procede a simular siguiendo el orden
indicado:
1. Se importa la geometría.
2. Se crea las capas molde y moldura. Es importante elegir una capa para el molde y otro
para el sistema de alimentación y pieza, en este caso se ha llamado Molde y Moldura
respectivamente y se representan en la Figura 10.
24
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.14-31
Figura 10. Separación en diferentes capas al molde y a la moldura
3. Se crean superficies en los planos inferior y superior del Molde:
4. Se crea el orificio de ingreso de metal en la superficie superior del molde mostrado en la
Figura 11.
Figura 11. Creación del orif icio en la superficie superior del molde
5. Se crea el volumen del molde.
6. Se selecciona el tamaño de los elementos y se malla.
7. Se define el tipo de problema en el software que se detalla en la Figura 12.
Figura 12. Selección del tipo de problema
8. Se define los componentes del proceso de fundición: es necesario seleccionar los
materiales del molde como está indicado en la Figura 13.
25
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.14-31
Figura 13. Selección del material para el molde y moldura
9. Se define el tipo de cálculo a realizar. En este caso el Llenado.
10. Se procede aguardar el Proyecto y se ordena calcular.
11. Se desarrolla el cálculo.
12. Se pasa al pos proceso y se carga los resultados obtenidos según la Figura 14.
Figura 14. Carga de resultados obtenidos
Finalmente se procede a la lectura e interpretación de los resultados y en este caso los más
importantes son las zonas donde se tienen los últimos aires mostrados en la Figura 15.
Figura 15. Zonas de presencia de los últ imos aires
5.5. Simulación de la solidificación térmica
26
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.14-31
Realizando el mismo procedimiento hasta el paso 8 seguido en la simulación de llenado se
procede con la Solidificación Térmica. Se prueba inicialmente con un diámetro del montante de
7mm, luego con 9mm, y así observar los últimos sólidos en la moldura de la Figura 16.
Figura 16. Últ imos sólidos en la moldura con radio de 7mm
Con este nuevo valor se procede a simular nuevamente. Adicionalmente, se perfecciona el
mallado haciéndolo más fino en la zona de contacto del sistema de alimentación con la pieza
obteniéndose que los últimos sólidos se trasladan al montante, aunque quedan aún algunos en la
pieza, como se muestra en la Figura 17.
Figura 17. Últimos sólidos en la moldura con radio de 10mm
Se simula con 10mm y se observa que la última fracción de solido es en el montante.
27
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.14-31
Otro factor importante a analizar es el defecto Niyama y es la relación basada en el gradiente de
temperatura y la velocidad de enfriamiento desarrollada por el investigador japonés Dr. Niyama,
en el estudio de la predicción de rechupe del acero, el cual es un criterio aplicado al software de
simulación de fundición que anticipa la presencia de rechupes en una determinada zona.
Se presenta a continuación en la Tabla 2, un cuadro de resumen de los resultados obtenidos en la
simulación:
Tabla 2. Resumen de las simulaciones
5.6. Validación de resultados
Con la simulación se han seleccionado las áreas del montante y de los canales de alimentación.
Para validar estas áreas se realiza el cálculo utilizando el método de Y. Dubinski [NAVAS, 1990]
[Ecuación 5]
Donde:
A = Area del Montante
G = masa del liquido que pasa por el sistema de alimentación en Kg.
K = Velocidad específica de vertido Kg/ (cm2.s)
Tv = Tiempo de vertido
s. [Ecuación 6]
Aplicando estas ecuaciones se obtiene el siguiente radio del montante:
r = 0.96cm = 9.6 mm, aproximando:
r = 10mm
Para el canal de alimentación se considera colado a presión con una relación de áreas:
Area = *7/16 = 137.4 mm2
Siendo la altura del canal de 20 mm el espesor del canal “e” será:
e = 137,4 mm2 / 20 mm = 6,87 mm, aproximando este valor se tiene
e = 7mm
28
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.14-31
Los dos valores r = 10 mm y e = 7 mm confirman los valores alcanzados con la simulación con el
software VULCAN.
6. Modelación y construcción de la coquilla
Para el mecanizado del molde se utiliza el software CAM para Maquinas Herramientas de Control
numérico computarizado (CNC) y que se representa en la Figura 18.
Figura 18. Trayectoria de la herramienta en la simulación del software CAM
La metodología de fabricación de este tipo de moldes es aplicable en máquinas CNC, por lo que
se efectúan todas las operaciones para que sean realizadas por dichas máquinas y su resultado
se visualiza en la Figura 19.
Figura 19. Detalle de Ensamblaje Molde Permanente
7. Pruebas
Se selecciona la aleación de aluminio AA 333.0 con 10% de silicio y 3% de cobre elegida en el
diseño, se eleva a la temperatura en un horno a gas GLP en crisol de hierro fundido revestido, se
llega a la temperatura de fusión en 1 hora, seguidamente se recalienta el material hasta 7400C, se
desgasifica, se procede a colar a una temperatura de 7200C, para asi obtener la siguiente Tabla 3.
En la Figura 20, se visualiza la moldura obtenida luego de la colada y su posterior enfriamiento.
Figura 20. Moldura obtenida
29
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.14-31
Tabla 3. Resultados Finales
Co
lada
RE
CH
UP
E
AC
AB
AD
O
Temp.
Colada
Temp.
Superficial
Temp.
Media
Tem
p. Ju
nto
a
Mo
nta
nte
t. D
esm
old
eo
0C
0C
0C
0C s
1 Pequeño Bueno 723 41 76 50 90
2 Ninguno Medio 724 52 72 60 90
3 Ninguno Bueno 730 54 74 97 94
4 Ninguno Bueno 725 56 77 111 90
5 Ninguno Bueno 722 58 75 112 90
7.1. Análisis del proceso utilizado y de los resultados obtenidos
o El software VULCAN es una gran ayuda para el diseño de moldes permanentes. Los
resultados que se obtienen reducen el tiempo de diseño y permite eliminar errores en el
sistema de alimentación.
o Con el uso del Software se evita perdidas de material y de trabajo, permite directamente
construir un molde útil una vez simulado.
o Con la simulación en el software se tiene una clara orientación para los errores que se
presentan en el período de pruebas luego de construida la coquilla.
o Se utilizó un software CAD para los dibujos, lo cual simplifica todo el proceso, porque estos
mismos gráficos sirven de planos para la elaboración de los códigos G para su posterior
construcción en el Centro de Maquinado CNC.
o El momento de las pruebas, se tomo muy en cuenta que los valores de: temperatura de
colado, altura de vertido y temperatura a la que llega la coquilla, sean similares a los
considerados en la simulación.
8. Conclusiones
Este trabajo es pionero en el uso de software de simulación para la producción de moldes
permanentes en el país, dando así un aporte importante a la tecnificación de la producción de
piezas fundidas.
El uso de este método en la industria fundidora nacional llevará a mejorar el nivel tecnológico en el
diseño de moldes permanentes.
La simulación es una herramienta muy útil pero no remplaza al cálculo analítico ni a las
consideraciones técnicas que el diseñador debe tomar.
30
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.14-31
Es muy importante tener las mismas consideraciones de borde tanto en el momento de simular
como cuando se realiza el cálculo analítico y en las pruebas.
Se realizaron dos pruebas obteniéndose en la segunda ocasión las piezas completas de buena
calidad.
9. Recomendaciones
Dada la precisión de las herramientas actuales (En este caso el hilo por corte de electroerosión)
es importante revisar si los planos de unión dan la suficiente salida de aire.
Se debe continuar profundizando en el uso del Software VULCAN y realizar capacitación del uso
de otros Software para la simulación en fundición de igual o mayor capacidad de resolución.
Es necesario profundizar en el estudio y comprensión del fenómeno físico, especialmente la
dinámica del metal líquido y la transferencia de calor, tanto en estado estable como inestable.
Se debe desarrollar investigación y cálculos en software matemáticos que permitan la solución de
los modelos que representan el fenómeno.
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Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.32-49 Copyright © 2013 Universidad Tecnológica Equinoccial http://ingenieria.ute.edu.ec/enfoqueute/
ISSN: 1390‐6542
Recibido (Received): 2013/03/07 Aceptado (Accepted): 2013/06/17
Contenido de compuestos antioxidantes en tres estados de maduración de tomate de árbol (Solanum betaceum Cav.)
cultivado a diferentes alturas (m.s.n.m.)
(Antioxidant compounds content in red-purple tree tomato grown at different altitudes (m.a.s.l.))
Lorena Cuesta1, María José Andrade1, Carlota Moreno1, Analía Concellón2
Resumen:
El objetivo de esta investigación fue estudiar el contenido de compuestos antioxidantes en
tomate de árbol morado cultivado a diferentes alturas (m.s.n.m.). Se emplearon frutos
provenientes de Pelileo (2660 m.s.n.m.) y Chiquicha (2440 m.s.n.m.) en tres estados de
maduración (inmaduros, maduros y sobremaduros). Se realizaron análisis fisicoquímicos (color
superficial e interno, pH, acidez total titulable -ATT- y sólidos solubles totales -SST-) y
bioquímicos por espectrofotometría UV-Vis (fenoles totales -FT-, antocianinas totales -AT-,
carotenos totales -CT-, ácido L-ascórbico -AA- y capacidad antioxidante -CA-) en el endocarpio
y mesocarpio de los frutos. En el color se obtuvieron mayores valores de L* (epicarpio) y h*
(epicarpio y mesocarpio) en frutos inmaduros, maduros y sobremaduros de Chiquicha; mientras
que el valor de C* del mesocarpio y endocarpio fue mayor en aquellos de Pelileo. Las
diferencias de color fueron evidentes con la maduración, pero no se encontró una relación
directa entre la altura de cultivo y los cambios en los parámetros de color analizados. Se obtuvo
una diferencia significativamente mayor en el pH de tomates (inmaduros y maduros) de
Chiquicha. Asimismo, estos frutos presentaron mayor ATT (maduros y sobremaduros) y SST
(sobremaduros) que los de Pelileo. El mesocarpio presentó mayor contenido de FT y CT en los
frutos (tres estados de maduración) de Chiquicha, mientras que mayor concentración de estos
compuestos presentó el endocarpio de frutos sobremaduros de Pelileo. El contenido de AT y
AA fue mayor en frutos maduros de Chiquicha. En general, los frutos de Chiquicha mostraron
mayor concentración de compuestos antioxidantes; posiblemente porque dicha plantación,
constituida por al menos dos genotipos, se sitúa en una zona montañosa con buenas
características para el cultivo de este frutal.
Palabras clave: Tomate de árbol morado, altura de cultivo, maduración, colorimetría,
compuestos antioxidantes.
Abstract:
The aim of this research was to study the antioxidant compounds content in Red-purple tree
tomato grown at different altitudes (m.a.s.l.). Fruits from Pelileo (2660 m.a.s.l.) and Chiquicha
(2440 m.a.s.l.) in three maturity stages (unripe, ripe and overripe) were used. Physicochemical
(surface and internal color, pH, titratable total acidity -TTA- and total soluble solids -SST-) and
biochemical analyses using UV-Vis spectrophotometry (total phenol -TF-, total anthocyanins -
TA-, total carotenes -CT-, L-ascorbic acid -AA- and antioxidant capacity -AC-) in the mesocarp
and endocarp of fruits were performed. In the color, higher values of L* (epicarp) and h*
(epicarp and mesocarp) in unripe, ripe and overripe fruits from Chiquicha were obtained, while
C* values of mesocarp and endocarp was higher in those from Pelileo. The color differences
were evident during fruit ripening, but a direct relationship between crop altitude and changes in
1Universidad Tecnológica Equinoccial, Facultad de Ciencias de la Ingeniería, Quito – Ecuador
([email protected]) 2 Universidad Nacional de La Plata, Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos, La
Plata – Argentina ([email protected])
33
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.32-49
color parameters analyzed wasn’t found. There was a significantly higher difference in the pH of
tomatoes (unripe and ripe) from Chiquicha. Also, these fruits had higher TTA (ripe and overripe)
and TSS (overripe) than those from Pelileo. The mesocarp showed higher content of TF and TC
in the fruits (three maturity stages) from Chiquicha, while higher concentration of these
compounds showed the endocarp from Pelileo’s fruit. The TA and AA content was higher in ripe
fruits from Chiquicha. In general, the fruits from Chiquicha showed higher concentration of
antioxidant compounds, possibly because the plantation, consisting of at least two genotypes, is
located in a mountainous area with good characteristics for this fruit cultivation.
Keywords: Red-purple tree tomato, crop height, maturity, colorimetry, antioxidant compounds.
1. Introducción
El tomate de árbol (Solanum betaceum Cav.) es un arbusto nativo de la región Andina de
Sudamérica que se cultiva por su fruto tropical semiácido, considerado exótico debido a su
agradable aroma y sabor agridulce. En Ecuador, crece en altitudes óptimas comprendidas entre
1500 y 2600 m.s.n.m. (Revelo, Pérez, & Maila, 2004). Tungurahua es la provincia de mayor
producción con 8300 ha (Ramírez, 2009), donde predominan los genotipos Amarillo gigante y el
híbrido Mora ecuatoriano (Revelo et al., 2004), los mismos que se muestran en la Figura 1. Sin
embargo, los cultivares constituidos por al menos dos genotipos han causado una hibridación y
mezcla del material genético, reflejados en la heterogeneidad en las formas, tamaños y colores de
los frutos (Chalampuente & Prado, 2005). El color del tomate de árbol depende de compuestos
con conocida actividad antioxidante como: carotenoides, flavonoides y antocianinas (Reyes &
Sanabria, 1993).
Figura 1. Tomate de árbol genotipos a) Amarillo y b) Mora
No se reportan estudios que relacionen el efecto de la ubicación altitudinal del cultivo sobre el
contenido de compuestos antioxidantes durante la maduración de tomate de árbol. Pero se
conoce que la maduración de los frutos, en general, está influida por el genotipo, edad del árbol,
suelo, clima y prácticas culturales (Coleto, 1994); asimismo la maduración puede ejercer un efecto
sobre la cantidad de compuestos antioxidantes y el color que los frutos puedan contener (Lee &
Kader, 2000; Prohens, Ruiz, & Nuez, 1996; Rodríguez, 1999). También se sabe que los árboles
ubicados a elevadas alturas han desarrollado un sistema antioxidante que los protege contra el
estrés ambiental (irradiación alta, clima extremo, incremento de concentraciones de ozono,
oxidantes atmosféricos, entre otros) (Hecke et al., 2003). En relación a este aspecto, se han
realizado estudios en materiales vegetales como: aceite de oliva chétoui (Ben et al., 2012), uvilla
(Fischer, Ebert, & Lüdders, 2000), papas (Hamouz, Lachman, Dvorak, Cepl, & Sarec, 2006) y
Aconogonum weyrichii (Sakata, Nakato, & Yokoi, 2006). Por lo que, el principal propósito del
a
)
b
)
34
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.32-49
presente trabajo es identificar si el proceso de estrés altitudinal permite obtener frutos con mayor
concentración de compuestos bioactivos, cuyo consumo se ha asociado con la prevención de
enfermedades degenerativas, cardiovasculares y cancerígenas.
2. Materiales y métodos
Material vegetal: Tomates de árbol (Solanum betaceum Cav.) genotipo Morado cosechados en
Pelileo (2660 m.s.n.m.) y Chiquicha (2440 m.s.n.m.), provincia de Tungurahua-Ecuador se
trasladaron al Laboratorio de Química de Alimentos de la Universidad Tecnológica Equinoccial,
donde se dividieron en tres grupos: inmaduros (75% de color superficial rojo-púrpura), maduros
(100% de color superficial rojo-púrpura) y sobremaduros (almacenados 17 días a temperatura
ambiente). En cada grupo se realizaron análisis fisicoquímicos (color superficial e interno, pH,
acidez total titulable -ATT- y sólidos solubles totales -SST-) y bioquímicos (fenoles totales -FT-,
antocianinas totales -AT-, carotenos totales -CT-, ácido L-ascórbico -AA- y capacidad antioxidante
total -CA-). Los análisis bioquímicos se efectuaron en el mesocarpio y endocarpio de los frutos.
Color: Se registró el color del epicarpio, mesocarpio y endocarpio de cada fruto con un
colorímetro triestímulo (Konica Minolta Chroma Meter CR-400), para calcular los valores de la
escala CIE L*C*h*. Los parámetros de color se obtuvieron empleando las siguientes ecuaciones
(Sanz & Gallego, 2001).
( ⁄ ) ⁄ [1]
( ) ⁄ [2]
( ⁄ ) [3]
pH: Porciones de frutos se homogenizaron en un minipimer Philips para obtener un jugo que se
filtró a través de una gasa de algodón. Se mezclaron 5 g del filtrado con 50 mL de agua destilada.
El pH se determinó con un potenciómetro (Thermo Scientific: Orion Star) por inmersión del
electrodo en la muestra.
Acidez total titulable: La muestra de 5 g de jugo de tomate de árbol y 50 mL de agua destilada,
se tituló con NaOH 0.1 N hasta el viraje del pH a 8.2 empleando un potenciómetro (Thermo
Scientific: Orion Star). La cuantificación de ATT se determinó según la ecuación 4 (Paltrinieri,
Figuerola, & Rojas, 1993).
( ) ⁄ [4]
Donde:
A: acidez, expresada como meq/kg
V: volumen de NaOH gastado
35
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.32-49
N: normalidad de la solución de NaOH
m: peso (g) de la muestra.
Sólidos solubles totales: Se colocaron entre dos y tres gotas de jugo de tomate de árbol en un
refractómetro B&C (0-32°Brix).
Fenoles totales: 2.0 g de mesocarpio o 0.5 g de endocarpio triturado congelado se homogenizó
con 10 mL de etanol en un agitador magnético durante 20 minutos. La mezcla se introdujo en una
centrífuga (Hermle Labortechnik) a 6000 rpm durante 20 minutos. La extracción se realizó a 4°C,
protegiéndose de la luz. El extracto se almacenó a -20°C hasta su posterior análisis. La
determinación de FT se realizó según el método de Singleton & Rossi (1965) con ligeras
modificaciones. Una alícuota del extracto (80 µL de mesocarpio o 90 µL de endocarpio) se
transfirió a un tubo de ensayo que contenía 1120 µL o 1110 µL de agua bidestilada,
respectivamente. Se añadieron 100 µL de la solución de Folin-Ciocalteu y agua destilada (1:1), se
homogenizó en un vortex, y se mantuvo a temperatura ambiente por 3 min. El contenido se
mezcló con 200 µL de Na2CO3 20% p/v en NaOH 0.1 N, se cubrió con papel film y permaneció a
temperatura ambiente durante 60 min antes de medir su absorbancia a 760 nm en un
espectrofotómetro (Génesis 20-Thermo Spectronic). Cada extracto se analizó por triplicado. La
cuantificación se realizó con base a una curva patrón de ácido gálico.
Antocianinas totales: 0.20 g de mesocarpio o endocarpio triturado congelado se mezclaron con
10 mL de metanol–HCl 1% durante 10 min a 4°C, y posteriormente se introdujo en una centrífuga
(Hermle Labortechnik) a 6000 rpm durante 10 min a 10°C. El sobrenadante se filtró con papel filtro
y del pellet se realizó otra extracción bajo los mismos parámetros. El extracto se aforó con el
solvente a 30 mL. La extracción se efectuó protegiéndose de la luz. La determinación de AT se
realizó mediante un barrido espectral en un espectrofotómetro (Thermo Scientific Evolution 60S),
previo a la lectura de su absorbancia a 530 nm (espectrofotómetro Génesis 20-Thermo
Spectronic). La cuantificación de AT se determinó según Beas et al. (2011), utilizando la ecuación
5 .
(
) (
) ( ) (
) ( ) [5]
Donde:
C: concentración de antocianinas totales (mg/g)
A: absorbancia máxima
ε: absortividad molar de la cianidina 3-glucósido (25965 cm-1M-1)
Vol: volumen total del extracto de antocianinas
PM: peso molecular de cianidina 3-glucósido (449 Da).
36
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.32-49
Carotenos totales: La extracción y cuantificación de CT se realizó según Arango (2006).
Aproximadamente 1.0 g de mesocarpio o 0.35 g de endocarpio triturado congelado se mezcló con
2.5 mL de éter de petróleo y 2.5 mL de acetona durante 20 min a 4°C, protegiéndose de la luz. La
muestra se colocó en una centrífuga (Hermle Labortechnik) a 3000 rpm por 10 min a 10°C. La
fase orgánica se separó a un tubo falcon. Se incorporaron 5 mL de agua destilada y se
homogenizó en un vortex. El proceso de extracción se repitió bajo las mismas condiciones en el
pellet del mesocarpio. La fase orgánica se transfirió a otro falcon y se aforó a 7.5 mL con éter de
petróleo. El extracto se midió a 450 nm en un espectrofotómetro (Génesis 20-Thermo Spectronic).
Para la cuantificación de CT se empleó la ecuación 6.
( )
( ) [6]
Donde:
C: concentración de carotenos totales (µg/g)
A450: absorbancia a 450 nm
104: constante de conservación de unidades (µg/g)
2592: coeficiente de extinción molar del β-caroteno en éter de petróleo.
Ácido L-ascórbico: Se preparó un tampón de fosfato de sodio 100 mM pH 3.5. Se mezclaron 2 g
de endocarpio triturado congelado y 10 mL de tampón, durante 10 min, protegiéndose de la luz. La
muestra se colocó en una centrífuga (Hermle Labortechnik) a 6000 rpm por 10 min. El
sobrenadante se filtró con papel filtro Whatman No.1, y se almacenó a -20°C hasta su análisis. La
determinación y cuantificación de AA se realizó según el procedimiento de Megazyme (2005). Por
cada muestra a analizar se colocaron en tubos de ensayo distintos 1500 y 1520 µL de agua
destilada ( 37°C), respectivamente. En cada tubo se añadieron 100 µL de muestra y 500 µL de
tampón de fosfato de sodio (0.2 M)/citrato de sodio (0.2 M) (muestra). Y sólo en uno de los tubos
se agregaron 20 µL de la suspensión de ácido ascórbico oxidasa (muestra sin tratar).
Independientemente los tubos se mezclaron e incubaron durante 3 min a 37°C, homogenizándose
cada minuto durante 5 segundos. Se añadieron a cada tubo 200 µL de tampón MTT/acetato, se
mezclaron e incubaron bajo las mismas condiciones, y se leyeron las absorbancias de la
“muestra” y “muestra sin tratar” (A1) a 578 nm en un espectrofotómetro (Génesis 20-Thermo
Spectronic). Luego se agregaron 0.20 mL de la solución PMS, se mezcló y se leyeron las
absorbancias de las soluciones (A2). Se calculó las diferencias de absorción (A2-A1) con
“muestras” y “muestras sin tratar”. Se restó la diferencia de absorción de la muestra sin tratar de la
diferencia de absorción de la muestra, obteniéndose un ∆Aácido L-ascórbico. La concentración de AA se
obtuvo por medio de la ecuación 7.
37
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.32-49
[7]
Donde:
V: volumen final [mL]
MW: peso molecular del ácido D-ascórbico [g/mol]
ε: coeficiente de extinción de MTT-formazan a 578 nm : 16900 [l x molˉ¹ x cmˉ¹]
d: paso de luz [cm]
v: volumen de muestra [mL].
La concentración de AA [g/100g] a partir de la cantidad pesada se obtuvo empleando la ecuación
8.
[ ⁄ ]
[ ⁄ ] [8]
Capacidad antioxidante total: Los extractos preparados para la determinación de FT se
emplearon para comprobar la CA, basándose en la decoloración del radical ABTS•+, según Re et
al. (1999). El radical se formó con 5 mL de ABTS 7 mM y peroxosulfato de potasio 2.45 mM en
agua destilada, dejándose en oscuridad a temperatura ambiente por 16 h. El radical se diluyó con
etanol hasta obtener una absorbancia de 0.700 ± 0.005, medida a 734 nm. A 1000 µL de la
dilución del radical se añadieron 20 µL de extracto. La mezcla se homogenizó en un vortex y
reposó 6 min previo a la lectura de su absorbancia a 734 nm en un espectrofotómetro (Génesis
20-Thermo Spectronic). La medida es válida al obtener entre un 20 y 80% de inhibición,
comparada con la absorbancia del “blanco”, el mismo que se preparó sustituyendo el extracto por
etanol. Cada extracto se analizó por triplicado. Para la cuantificación de la CA se realizó una curva
de calibración con Trolox 0.5 mM.
Análisis estadístico: Se empleó un diseño experimental AxB. Las variables independientes
fueron: el estado de maduración y la altura de cultivo. Y las dependientes: los parámetros
fisicoquímicos (color superficial e interno, pH, ATT y SST) y bioquímicos (FT, AT, CT, AA y CA).
Los resultados se procesaron mediante un análisis de varianza y las medias se compararon con la
prueba de Tukey con una significancia de 0.05 usando el software STATGRAPHICS Centurion
XV.II.
3. Resultados y discusión
3.1. Efecto de la altura de cultivo y del grado de madurez sobre los parámetros de color del
fruto
Los cambios en los parámetros de color de tomate de árbol Morado en tres grados de madurez de
consumo, pertenecientes a Pelileo (2660 m.s.n.m.) y Chiquicha (2440 m.s.n.m.) se ven
38
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.32-49
influenciados por procesos fisiológicos de la maduración del fruto, donde aumenta el color del
epicarpio (Prohens et al., 1996), como se presenta en la figura 2. También podría relacionarse con
la degradación de la pared celular de los tejidos de la pulpa de frutos maduros (Márquez, Otero, &
Cortés, 2007). Con la maduración hubo una pérdida de L* en el epicarpio de frutos tanto de Pelileo
como de Chiquicha. En el mesocarpio esta disminución únicamente ocurrió en frutos de Pelileo,
mientras que en el endocarpio en aquellos de Chiquicha. Por lo contrario, existió un aumento de
los valores de C* del epicarpio y mesocarpio de frutos de Chiquicha; en el endocarpio este
aumento se registró en frutos de las dos localidades estudiadas. Mientras que, los valores del
ángulo de tono del epicarpio y mesocarpio disminuyeron con la maduración, lo que corresponde al
cambio de tonalidad de anaranjado-rojizo hacia un rojo-púrpura, y el paso de un tono anaranjado
hacia uno más intenso, respectivamente. En el endocarpio los valores en ambas localidades se
mostraron más constantes.
Luminosidad (L*): El epicarpio de frutos (tres grados de madurez) cultivados en Chiquicha
presentó valores superiores de L* que los de Pelileo, pero sólo se encontró diferencia significativa
en frutos maduros y sobremaduros de las dos zonas, como se muestra en la tabla 1. El
mesocarpio de tomates de Pelileo obtuvieron valores de L* estadísticamente mayores que los de
Chiquicha. En el endocarpio se encontraron diferencias significativas entre las dos zonas sólo en
tomates inmaduros, por lo que podría decirse que no habría influencia de la atura de cultivo sobre
este parámetro de color. En el epicarpio existió una reducción de L* de frutos inmaduros a
sobremaduros del 26% para Pelileo y del 22% para Chiquicha. Resultados similares se reportaron
en café (Carvajal, Aristizábal, Oliveros, & Mejía, 2011). Durante la maduración, el mesocarpio de
frutos de Pelileo presentó una reducción de L*. García, González, Fernández, & Lobo (2007)
reportaron esta tendencia en mango; mientras que en Chiquicha este parámetro permaneció
constante. El endocarpio de frutos de Pelileo tuvo un ligero incremento de L* durante la
maduración; lo contrario se encontró en frutos de Chiquicha.
Croma (C*): En la tabla 1 se puede identificar que el epicarpio, mesocarpio y endocarpio de frutos
inmaduros y maduros de Pelileo presentaron mayores valores de C* que los de Chiquicha. Esta
diferencia podría deberse al efecto de la altura de cultivo y a la interacción de factores como
irradiación alta, clima extremo e incremento de concentraciones de ozono y oxidantes
atmosféricos. El valor de C* se mantuvo estable en el epicarpio y endocarpio de frutos inmaduros
y maduros de Chiquicha, pero éste se incrementó en el estado sobremaduro. En los frutos de
Pelileo hubo una disminución del valor de C*en el epicarpio, un incremento en el endocarpio, y se
mantuvo constante el valor en el mesocarpio. Al igual que en el epicarpio de frutos de Pelileo,
existió una reducción en los valores de C* durante la maduración de frambuesa (Peña, Salinas, &
Ríos, 2006).
Ángulo de tono (h*): El epicarpio, mesocarpio y endocarpio de los frutos inmaduros de Pelileo
presentaron menores valores de h* que los de Chiquicha. La tabla 1 muestra que el epicarpio de
39
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.32-49
frutos inmaduros presentaron mayores valores de h* que los maduros y sobremaduros tanto de
Pelileo como de Chiquicha. El mesocarpio tuvo una ligera disminución de los valores de h* en las
dos zonas de cultivo, lo contrario ocurrió con el endocarpio.
GRADO DE MADUREZ
LOCALIDAD Inmaduro Maduro Sobremaduro
Pelileo
(2660 m.s.n.m.)
Chiquicha
(2440 m.s.n.m.)
Figura 2. Tomates de árbol Morados a distintos grados de madurez de consumo
3.2. Efecto de la altura de cultivo y del grado de madurez sobre las características químicas
pH: Los frutos inmaduros y maduros cultivados en Chiquicha presentaron mayores valores de pH
que los de Pelileo. En la tabla 2 se observa que el valor de pH del tomate de árbol de las dos
localidades se incrementó con la maduración. Resultados similares se han reportado en tomate de
árbol por Márquez et al. (2007) y Mwithiga, Inzoberi, Shitada, & Nyota (2007). Los valores
obtenidos se asemejan al encontrado por Ávila & Ruales (2007) en el genotipo Morado gigante.
Acidez total titulable: Durante la maduración de los frutos, la ATT disminuyó un 12% para Pelileo
y 9% para Chiquicha. Resultados similares han sido encontrados en maracuyá, guayaba
(Rodríguez, López, & García, 2010), arándanos (Rodarte, Eichholz, Rohn, Kroh, & Huyskens,
2008) y tomate de árbol (Contreras, Gamba, & Fischer, 2007; Márquez et al., 2007). Esta variación
se debe a la transformación de ácidos en azúcares durante la maduración (Gil, 2010). No se
obtuvieron diferencias significativas en los valores de ATT en frutos sobremaduros.
Sólidos solubles totales: No se encontraron diferencias significativas en las localidades
analizadas, excepto en los frutos sobremaduros de Pelileo que presentaron menores SST que los
de Chiquicha. Durante la maduración los SST de los frutos aumentaron en un 13% para Pelileo y
19% para Chiquicha, como se muestra en la tabla 2. Este comportamiento ha sido comprobado en
mora, maracuyá, guayaba, papayuela (Rodríguez et al., 2010) y tomate de árbol (Márquez et al.,
2007).
40
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.32-49
Tab
la 1
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Ep
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Pelile
o
2660
45.0
±2.3
aA
35.4
±1.5
bB
33.2
±1.3
bC
37.3
±3.3
aA
34.3
±2.6
aB
32.3
±3.1
bC
36.5
±5.0
bA
20.4
±2.5
bB
20.2
±1.9
bB
Ch
iqu
ich
a
2440
45.7
±1.8
aA
37.5
±1.7
aB
35.8
±1.8
aC
33.7
±2.7
bB
33.7
±2.3
aB
36.2
±2.2
aA
38.7
±5.0
aA
23.1
±2.8
aB
23.8
±2.2
aB
Tu
key
0.9
1.4
1.8
Meso
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io
Pelile
o
2660
66.2
±2.1
aA
64.1
±2.6
aB
61.0
±2.1
aC
51.2
±2.8
aA
52.0
±3.4
aA
51.8
±3.0
aA
79.0
±2.7
aA
74.9
±2.2
bB
73.5
±2.4
aC
Ch
iqu
ich
a
2440
60.1
±2.9
bA
59.8
±2.4
bA
59.3
±2.2
bA
43.3
±3.0
bC
45.6
±2.6
bB
50.9
±3.7
aA
79.1
±3.2
aA
76.0
±2.4
aB
74.1
±1.5
aC
Tu
key
1.3
1.6
1.3
En
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carp
io
Pelile
o
2660
43.6
±6.6
bB
44.1
±6.3
aA
B
46.1
±4.3
aA
31.6
±5.4
aB
32.7
±5.3
aB
34.8
±3.5
aA
61.8
±8.6
aB
63.9
±8.2
aB
67.3
±5.9
aA
Ch
iqu
ich
a
2440
48.5
±4.3
aA
45.4
±6.3
aB
45.5
±5.1
aB
30.5
±4.6
aB
30.0
±4.7
bB
34.6
±4.4
aA
63.3
±8.6
aA
B
60.5
±10.2
bB
65.8
±7.0
aA
Tu
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2.9
2.4
4.3
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5.
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Pelile
o
2660
3.4
5±0.0
1bC
3.5
7±0.0
1bB
3.8
5±0.0
3aA
319.6
0±3.7
5aA
295.7
5±3.1
1bB
281.6
7±6.0
0aC
9.0
±0.1
aC
9.9
±0.1
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10.3
±0.2
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0±5.6
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283.8
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5.
41
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.32-49
3.3. Efecto de la altura de cultivo y del grado de madurez sobre el contenido de compuestos
antioxidantes y la capacidad antioxidante total
Fenoles totales: El endocarpio presentó una concentración de FT tres veces más alta que el
mesocarpio, como muestra la figura 3. Existió diferencia significativa entre las zonas estudiadas
(efecto de la altura de cultivo) en los estados maduro y sobremaduro del mesocarpio de los frutos.
Los frutos de Chiquicha (2440 m.s.n.m.) obtuvieron mayor cantidad de FT. Podría decirse que la
altura de Pelileo (2660 m.s.n.m.) afectaría negativamente el contenido de FT. Un efecto similar se
reportó en aceite de oliva (Ben et al., 2012; Osman, Metzidakis, Girasopoulos, & Kiritsakis, 1994).
En el endocarpio, sólo en el estado sobremaduro se encontró mayor cantidad de FT en Pelileo. La
maduración provocó un aumento del contenido de FT en el mesocarpio, mostrando diferencias
significativas entre estados, a excepción de los estados inmaduro y maduro de tomates de árbol
de Pelileo. Los valores se incrementaron en un 9% para Pelileo y 22% para Chiquicha. En el
endocarpio se encontraron diferencias estadísticamente significativas en los tres estados de
maduración de las dos zonas. El incremento fue del 21% para Pelileo y 17% para Chiquicha. La
tendencia de aumento de FT con la madurez, ha sido reportada en bayas de Vaccinium L. (Yuan
et al., 2011), uvas moscatel (Lee & Talcott, 2004), mora, maracuyá, papayuela y guayaba
(Rodríguez et al., 2010).
A: Mesocarpio. Tukey = 0.020 B: Endocarpio. Tukey = 0.031
Figura 3: Fenoles totales de tomate de árbol en tres grados de madurez de consumo cultivado a diferentes
alturas. Los resultados se expresan como mg equivalentes de ácido gálico/g tej.
Letras minúsculas distintas indican diferencia significativa entre localidades para un mismo grado de
madurez. Letras mayúsculas distintas indican diferencia significativa entre grados de madurez para una
misma localidad con una p<0.05.
Antocianinas totales: Mediante un barrido espectral, como se indica en la figura 4, se evidenció
la presencia de AT en el endocarpio del tomate de árbol Morado, cuyos picos más altos se
obtuvieron a 530 nm; mientras que una cantidad similar de mesocarpio estudiado no alcanzó
absorbancias representativas, determinando así la carencia del pigmento en esta parte del fruto.
42
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.32-49
Figura 4. Barrido espectral para la determinación de antocianinas totales en endocarpio y mesocarpio de
tomate de árbol en tres grados de madurez de consumo cultivado a diferentes alturas
La Figura 5 indica la influencia de la altura de cultivo en los estados maduro y sobremaduro sobre
el contenido de AT. Son escasas las investigaciones que demuestren esta relación; más bien se
han enfocado en caracterizar este compuesto. Vera de Rosso & Mercadante (2007) y Vasco,
Ávila, & Ruales (2009) compararon este pigmento con la delfinidina-3-rutinósido, principal
antocianina encontrada en tomate de árbol (Vera de Rosso & Mercadante, 2007; Wrolstad &
Heatherbell, 1974), representando el 62% del total del contenido de antocianinas. Entre los
estados inmaduro y sobremaduro se halló un incremento del contenido de AT del 33% para
Pelileo y 30% para Chiquicha. El efecto de la maduración sobre las AT ha sido demostrado en
frambuesas (Peña et al., 2006), arándanos (Kalt et al., 2003) y moras Marion y Evergreen
(Siriwoharn, Wrolstad, Finn, & Pereira, 2004).
43
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.32-49
Figura 5: Antocianinas totales del endocarpio de tomate de árbol en tres grados de madurez de consumo
cultivado a diferentes alturas. Los resultados se expresan como mg equivalentes de cianidina 3-glucósido/g
tej.
Letras minúsculas distintas indican diferencia significativa entre localidades para un mismo grado
de madurez. Letras mayúsculas distintas indican diferencia significativa entre grados de madurez
para una misma localidad con una p<0.05. Tukey = 0.071
Carotenos totales: El endocarpio presentó una concentración de CT de dos a tres veces más alta
que el mesocarpio, como se muestra en la figura 6. Los frutos de Chiquicha tuvieron un porcentaje
significativamente mayor (aproximadamente 29%) de CT en el mesocarpio que los de Pelileo. Un
efecto similar se ha reportado en uvilla (Fischer et al., 2000). Los resultados obtenidos en el
mesocarpio se asemejan al encontrado por Lister, Morrison, Kerkhofs, & Wright (2005) en tomate
de árbol variedad Roja. En el endocarpio se evidenció la influencia de la altura de cultivo sobre los
CT en frutos maduros y sobremaduros, siendo Pelileo la zona que presentó mayor concentración.
El efecto de la maduración sobre los CT del endocarpio, provocó diferencia significativa entre
estados de maduración y alturas de cultivo estudiadas. Durante la maduración del fruto la
concentración de CT aumentó; Repo & Encina (2008) obtuvieron resultados afines en uvilla. Este
incremento en el contenido de CT podría deberse al proceso de carotenogénesis, que puede
continuar después de la cosecha siempre que la fruta permanezca intacta (Rodríguez, 1999).
A: Mesocarpio. Tukey = 0.002 B: Endocarpio. Tukey = 0.002
Figura 6: Carotenos totales de tomate de árbol en tres grados de madurez de consumo cultivado a
diferentes alturas. Los resultados se expresan como mg carotenos totales/g tej.
44
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.32-49
Letras minúsculas distintas indican diferencia significativa entre localidades para un mismo grado de
madurez. Letras mayúsculas distintas indican diferencia significativa entre grados de madurez para una
misma localidad con una p<0.05.
Ácido L-ascórbico: El contenido de AA fue analizado en el endocarpio de los frutos, pues se
conoce que esta zona presenta mayor concentración de ácido ascórbico que el mesocarpio
(Gordon, Rodrigues, Marx, & Papagiannopoulos, 2007). Al analizar el efecto de la altura de cultivo
sobre el contenido de AA se encontró diferencia significativa sólo en el estado sobremaduro. Los
frutos de Chiquicha presentaron 13% más AA que los de Pelileo. Probablemente esta diferencia
se habría producido por la altura de cultivo entre otros factores, como ha sido reportado en un
estudio en papas (Hamouz et al., 2006). Los valores de AA en el endocarpio se encontraron
comprendidos entre 0.16 y 0.19 y entre 0.16 y 0.22 mg ácido L-ascórbico/g tej. en frutos de Pelileo
y Chiquicha, respectivamente. Vasco et al. (2009) reportaron una concentración de 0.16 mg de
ácido ascórbico en tomate de árbol del genotipo Rojo-púrpura. La figura 7 muestra el incremento
de AA conforme la maduración avanza. Se han reportado resultados similares en uvilla (Repo &
Encina, 2008) y pimientos (Howard, Talcott, Brenes, & Villalon, 2000). Lee & Kader (2000)
manifestaron que existen frutos que acumularon AA durante la maduración en la planta o fuera de
ella, pero el incremento fue mayor para frutos que se mantuvieron en la planta; e indicaron que
hay estudios demostrando que el contenido de AA aumentó con la maduración de ciertos frutos en
la planta; y que en general, las frutas recolectadas frescas contienen más vitamina C que las que
se mantuvieron en almacenamiento.
Figura 7: Ácido L-ascórbico del endocarpio de tomate de árbol en tres grados de madurez de consumo
cultivado a diferentes alturas. Los resultados se expresan como mg ácido L-ascórbico/g tej.
Letras minúsculas distintas indican diferencia significativa entre localidades para un mismo grado de
madurez. Letras mayúsculas distintas indican diferencia significativa entre grados de madurez para una
misma localidad con una p<0.05. Tukey = 0.020.
Capacidad antioxidante total: Existió mayor CA en el endocarpio que en el mesocarpio del
tomate de árbol, como se presenta en la figura 8, lo que podría deberse a la presencia de
antocianinas, compuestos con conocida capacidad antioxidante (Vasco et al., 2009). En los tres
estados de maduración, el mesocarpio de frutos de Pelileo tuvo menos CA que los de Chiquicha,
45
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.32-49
lo contrario se obtuvo en el endocarpio. Durante la maduración se encontró un incremento
estadísticamente significativo de la CA en el mesocarpio, correspondiente a un 21% (Pelileo) y
20% (Chiquicha). Este efecto también se ha reportado en frambuesa (Peña et al., 2006) y uvilla
(Repo & Encina, 2008).
A: Mesocarpio. Tukey = 0.068 B: Endocarpio. Tukey = 0.234
Figura 8: Capacidad antioxidante total de tomate de árbol en tres grados de madurez de consumo cultivado
a diferentes alturas. Los resultados se expresan como µmoles equivalentes de Trolox/g tej.
Letras minúsculas distintas indican diferencia significativa entre localidades para un mismo grado de
madurez. Letras mayúsculas distintas indican diferencia significativa entre grados de madurez para una
misma localidad con una p<0.05.
La CA de un fruto es la suma de las actividades antioxidantes de todos los compuestos presentes
en el tejido. En la presente investigación se analizaron los componentes que se encuentran en
mayor proporción en el tomate de árbol. Las diferencias encontradas al comparar el mesocarpio y
el endocarpio no estarían relacionadas directamente con la altura de las zonas de cultivo y
podrían deberse a la presencia de un sinnúmero de familias de compuestos presentes en el fruto y
a factores abióticos, que además de la altura de cultivo influyeron sobre sus compuestos
bioactivos.
4. Conclusiones y Recomendaciones
Los frutos sobremaduros de las dos zonas de cultivo tuvieron mayor concentración de compuestos
bioactivos y CA, esto estaría relacionado con la disminución de la humedad (pérdida de peso) que
es evidenciada por el arrugamiento del epicarpio. En general, los tomates de árbol de Chiquicha
(2440 m.s.n.m.) obtuvieron mayor concentración de compuestos antioxidantes que los de Pelileo
(2660 m.s.n.m.). Posiblemente esta respuesta se deba a que dicha plantación, constituida por al
menos dos genotipos, lleva mayor tiempo en producción, y se sitúa en una zona montañosa del
cantón Pelileo con buenas características para el cultivo de este frutal. Estos factores podrían
haber influido en su composición; sin embargo, hacen falta estudios bioquímicos que ayuden a
elucidar el efecto de la altura de cultivo sobre el metabolismo del fruto, tomando en cuenta que el
material vegetal deberá pertenecer a cultivos que lleven tiempos similares en producción. También
46
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.32-49
se recomienda estudiar la influencia de la altitud de la plantación y otros factores abióticos sobre el
contenido de compuestos bioactivos y la actividad enzimática antioxidante de los frutos.
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Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.50-58 Copyright © 2013 Universidad Tecnológica Equinoccial http://ingenieria.ute.edu.ec/enfoqueute/
ISSN: 1390‐6542
Recibido (Received): 2013/04/30 Aceptado (Accepted): 2013/06/26
Caracterización de riesgos laborales en los procesos del área de restaurante y cocina de la Hostería Selva Virgen
(Characterization of occupational hazards in the processes of the Hostería Selva Virgen’s restaurant and kitchen areas)
Bolívar Haro Haro1, Jorge Viteri Moya1
Resumen:
El objetivo de esta investigación fue caracterizar los riesgos laborales en los procesos de las
áreas de restaurante y cocina de la Hostería Selva Virgen, de propiedad de la Universidad
Tecnológica Equinoccial (UTE-Ecuador). Para alcanzarlo se procedió en primer lugar a la
descripción de los procesos y procedimientos en las áreas de estudio. Luego se diseñó y aplicó
una encuesta al personal relacionado directa o indirectamente a las labores propias de las
áreas de trabajo, motivo de esta investigación, con la finalidad de conocer la percepción de los
trabajadores sobre las condiciones de trabajo y factores que puedan afectar su salud, con lo
cual se elaboró la matriz de riesgos para estimar los potenciales riesgos de trabajo. Con la
estimación de los riesgos surgió la necesidad de evaluar los que se consideraron relevantes,
por lo que se procedió a medir ruido, iluminación, estrés térmico, material particulado y gases
CO2 y CO.
Palabras clave: Caracterización, riesgo laboral, procesos, estimación del riesgo, medición del
riesgo.
Abstract:
The aim of this research was to characterize the occupational hazards in the processes of the
restaurant and kitchen areas of the Hostería Selva Virgen, property of the Universidad
Tecnológica Equinoccial (UTE-Ecuador). To reach the objective, the processes and procedures
in the study areas were described. Then a survey was designed and implemented with the staff
involved, directly or indirectly, with the tasks associated with the areas under investigation. Next,
a risk matrix was developed to estimate the potential risks of working in these areas. With this
estimation, it became necessary to evaluate those risks considered relevant, measuring noise,
light, heat stress, particulate matter and CO2 and CO gases.
Keywords: characterization, occupational risk, processes, risk assessment, risk measurement.
1. Introducción
Todas las actividades involucran riesgos, así como todos los accidentes ocurren porque hay una o
más causas que los provocan, no se producen por mala suerte, casualidad o azar. En la mayoría
de los casos se podría afirmar que los actos de las personas y las condiciones de trabajo son el
origen de los accidentes.
El ecoturismo en nuestro país tiene deficiencias en el aspecto de seguridad y salud ocupacional,
ya que la normativa legal vigente no establece procedimientos específicos para este subsector,
1Universidad Tecnológica Equinoccial, Facultad de Ciencias de la Ingeniería, Quito – Ecuador
51
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.50-58
por lo que es necesario caracterizar las condiciones y puestos de trabajo de los trabajadores
(CEPAL/GTZ, 2005).
Las actividades de la Hostería Selva Virgen (HSV) involucran diversos riesgos, los cuales deben
ser gestionados para evitar afectaciones a la salud de las personas, a las instalaciones y al medio
ambiente, sin olvidar la obligación de las empresas ecuatorianas de cumplir con la legislación
vigente en materia de Seguridad y Salud en el Trabajo, determinada en el Decreto Ejecutivo N°
2393 (Presidencia de la República, 1986) y otros instrumentos legales.
Según “Ecuador en cifras” del Instituto Ecuatoriano de Estadística y Censos - INEC, el número de
establecimientos del sector servicios en la Provincia de Pichincha en el año 2010, representó el
40% del total de las actividades productivas en las que constan también el comercio y la
manufactura, siendo la segunda en orden de importancia después de las actividades comerciales
que tienen el 50 %, el restante 10 % corresponde a manufactura (INEC, 2012).
El personal ocupado en hotelería y servicios en Pichincha tuvo una tendencia creciente en la
década 2002–2011; la proyección de la generación de plazas de trabajo en el 2011 fue de 14.567
trabajadores, siendo de 5.742 en el 2002, lo cual significa una tasa de crecimiento de 154 % en la
década y un promedio de crecimiento anual de 15 %.
Según la Dirección del Seguro General de Riesgos del Trabajo (SGRT) del Instituto Ecuatoriano
de Seguridad Social (IESS, 2012), los avisos de enfermedad profesional presentados entre el
2010 y 2011 crecieron en un 31%, de 190 a 249 avisos y, los dictámenes de enfermedades
profesionales aceptados lo hicieron en un 43 %, de 124 a 177 dictámenes.
Como se observa en la Tabla 1, los accidentes de trabajo calificados en la provincia de Pichincha
en el bienio 2010-2011 crecieron en un 36%, de 1.471 a 2.005. La provincia que más accidentes
de trabajo reportó es Guayas, sin embargo la tasa de crecimiento fue menor que la de Pichincha.
Tabla 1: Ecuador: accidentes de trabajo calificados 2010-2011
2010 2011 Tasa crecimiento
Provincia de Pichincha 1.471 2.005 36 %
Provincia de Guayas 3.371 4.181 24 %
Resto de provincias del país 3.062 3.119 2 %
Fuente: SGRT – IESS
Los accidentes de trabajo calificados clasificados en la rama de actividad comercio al por mayor y
menor, restaurantes y hoteles, a nivel nacional para el año 2010 y 2011 crecieron a una tasa del
29%, de 986 a 1.269. De los 986 accidentes de trabajo reportados y calificados en el 2010, la
52
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.50-58
participación de Pichincha es del orden del 27.5%, ocupando el segundo lugar en el ámbito
nacional después de Guayas que tiene el 44 % de participación, con 434 accidentes.
El comportamiento histórico de los accidentes de trabajo en la provincia de Pichincha en la rama
de comercio al por mayor y menor, restaurantes y hoteles, creció de 72 en el 2005 a 302 en el
2011, esto significa un crecimiento del 319 % en el periodo señalado.
En los últimos años, para la rama de actividad comercio al por mayor y menor, restaurantes y
hoteles, el rango de edades que está involucrado en el mayor número de accidentes de trabajo es
el de 26 a 35 años, en segundo lugar está el rango de 18 a 25 y luego el de 36 a 45 años.
2. Metodología
En primer lugar se realizó el análisis de las estadísticas de la Comisión Sectorial 16 Turismo y
Alimentación, Rama de Actividad 88 “establecimientos que prestan servicios de alojamiento
turístico, hoteleros y no hoteleros. Alojamientos hoteleros: hoteles, hostales, residenciales, hotel
apartamentos (apart-hotel), hostales, residencias, pensiones, hosterías, moteles, refugios,
cabañas”, según la Clasificación Industrial Internacional Uniforme – CIIU reconocida por el
Ministerio de Relaciones Laborales (MRL-Ecuador, 2010).
Con esta información, se procedió a determinar los procesos en la Hostería Selva Virgen, para a
continuación establecer los procedimientos de las áreas de estudio, restaurante y cocina,
confeccionando los diagramas de flujo de los procesos y procedimientos respectivos.
Luego, se diseñó y aplicó una encuesta a los trabajadores y con estos resultados se procedió a
elaborar la matriz de riesgos, con la cual se pudieron estimar los riesgos del trabajo a los que
están expuestos los trabajadores.
Por la subjetividad de las respuestas se consideró la necesidad de medir y evaluar los factores de
riesgo considerados relevantes, para que lo que se utilizaron los equipos descritos en la Tabla 2.
Tabla 2: Equipos utilizados para las mediciones
Variable a medir Tipo de Equipo Nombre del Equipo
Ruido laboral Sonómetro CIRRUS CR:161C
Iluminación Luxómetro Luxómetro SPER SCIENTIFIC
Material particulado Medidor de Material Particulado Quest EVM 7
Gases CO2 y CO Medidor de Gases (CO2 y CO) Quest EVM 7
Carga térmica Medidor de Estrés Térmico QUESTemp° 36
Finalmente, con la información recopilada, se procedió a caracterizar los riesgos identificados
(CERMHI, 2012).
53
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.50-58
3. Resultados y discusión
La determinación de los procesos de la HSV, como se muestra en la Figura 1, permitió
clasificarlos en Estratégicos, Claves o de la Cadena de Valor y de Apoyo.
Cadena de valor
Figura 1: Procesos en la HSV
Los Estratégicos están vinculados al ámbito de las responsabilidades de la administración, los de
la Cadena de Valor a la prestación del servicio (restaurante y cocina) y los de Apoyo
(administrativo financiero, informática, compras, mantenimiento) son los que dan soporte a los
operativos o sea de la cadena de valor.
Las áreas de estudio restaurante y cocina forman parte de la Cadena de Valor. En la Tabla 3 se
detallan los procesos y procedimientos, con su respectivo flujo, de estas dos áreas.
Tabla 3: Procesos en las áreas de estudio: cocina y restaurante
ÁREAS DE ESTUDIO Y PROCESOS PROCEDIMIENTOS
COCINA: Preparación de alimentos
-Recepción de pedido de clientes -Revisión de pedidos: menús, a la carta -Verificación número de personas a comer -Selección de insumos -Preparación alimentos -Control de alimentos preparados -Servir alimentos en vajilla -Limpieza área
RESTAURANTE: Servicio de alimentos
-Preparación de mesas -Preparación de vajilla y otros implementos -Recibir a clientes -Registrar pedido de clientes -Entregar pedido en cocina -Servir alimentos en restaurante -Recoger vajilla -Transportar vajilla hacia cocina
PROCESOS ESTRATÉGICOS
ALOJAMIENTO
RESTAURANTE Y COCINA
ENTRETENIMIENTO Y DESCANSO
EVENTOS Y CAPACITACIÓN
PROCESOS DE APOYO
54
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.50-58
La estimación de los factores de riesgo se puede apreciar en la Tabla 4, Matriz de Riesgos de la
Cocina. La deficiencia de iluminación y superficies resbalosas tienen la categoría de “Intolerables”
y el ruido y la exposición a temperaturas bajas la de “Importantes”. Los demás factores
considerados tienen la condición de “Moderados” y “Tolerables”, de acuerdo a la clasificación de
factores de riesgo de la Nota Técnica de Prevención NTP-001 del Ministerio de Trabajo y
Recursos Humanos de España.
Tabla 4: Matriz de Riesgos
COCINA
RESTAURANTE
Fuente: INSHT
Para sonometría y luxometría las mediciones se compararon con la normativa nacional
establecida en el D.E. N° 2393. Para material particulado y gases CO2 y CO se compararon con
los valores límites permitidos en los TLVs® and BEIs
® de la ACGIH y, finalmente para el índice
WBGT con la NTP 322: Valoración del riesgo de estrés térmico del INSHT de España.
2 2 22 2
4
ERGONÓMICOS MOVIMIENTOS REPETITIVOS 1 2
2 4 4 4 4PSICOSOCIALES PRESIÓN POR EL CLIENTE 2
2 2 2 2 2EXPOSICIÓN A INSECTOS 2 1
2 2 2 2 2
2 2 2
BIOLÓGICOSPARÁSITOS 2 1
2
EXPOSICIÓN A MATERIAL PARTICULADO 1 2 2 2
2 2 2 2 2
QUIMICOSEXPOSICIÓN A GASES Y VAPORES 1
3 9 9 9 9 9SUPERFICIES RESBALOSAS 3
4 4 4 4 4
3 3 3
MECÁNICOSCAIDA DE PERSONAS AL MISMO NIVEL 2 2
6
EXPOSICIÓN A GASES DE COMBUSTIÓN 1 3 3 3
3 6 6 6 6
6 6 6 6 6
EXPOSICIÓN A TEMPERATURAS BAJAS 2
9 9 9
RUIDO 2 3
2
DEFICIENCIA DE ILUMINACIÓN 3 3 9 9
2 2 2 2 2
FÍSICOS
ESTRÉS TÉRMICO 1
ED T TO M I INRIESGOS FACTORES DE RIESGO
PROBABILIDAD CONSECUENCIAS ESTIMACION DEL RIESGO
B M A LD D
B 1 LD I
M 2 D IN
A 3 ED
TRIVIAL IMPORTANTE
MEDIA DAÑINATOLERAB
LEINTOLERABLE
VALORACION C LA SIF IC A C IÓN D E F A C T OR ES D E R IESGO:
NTP - 001 (M INISTERIO DE TRABAJO Y RECURSOS HUM ANOS)
M ATRIZ DE REVISIÓN DE PROYECTO DE REGLAM ENTOS INTERNOS DE
SEGURIDAD Y SALUD (M INISTERIO DE TRABAJO Y RECURSOS HUM ANOS)
M ET OD O D E EVA LUA C ION D E R IESGOS:
INSTITUTO NACIONAL DE SEGURIDAD E HIGIENE EN EL TRABAJO - M INISTERIO
DE TRABAJO Y ASUNTOS SOCIALES ESPAÑA
PROBABILIDAD CONSECUENCIA ESTIMACION DEL RIESGO
BAJA LIGERAMENTE DAÑINA
ALTA EXTREMADAMENTE DAÑINAM ODERA
DO
2 2 2 2 2POSICIONES INCORRECTAS 1 2
6 6 6 6 6
4 4 4
ERGONÓMICOSMOVIMIENTOS REPETITIVOS 2 3
4
REPETITIVIDAD DE TAREAS 2 2 4 4
2 4 4 4 4
PSICOSOCIALESTRABAJO BAJO PRESIÓN 2
2 2 22 2BIOLÓGICOS
2 2
EXPOSICIÓN A INSECTOS 1 2
2 2 2EXPOSICIÓN A DERRAMES 1 2
9 9 9
QUÍMICOS
4
SUPERFICIES RESBALOSAS 3 3 9 9
2 4 4
MECÁNICOSCAIDA DE PERSONAS AL MISMO NIVEL 2
2 2 2 2 2
4 4
2 2 2
RUIDO 1 2
4
DEFICIENCIA DE ILUMINACIÓN 1 2 2 2
2 4 4 4 4
TO M I IN
FÍSICOS
ESTRÉS TÉRMICO 2
M A LD D ED TRIESGOS FACTORES DE RIESGO
PROBABILIDAD CONSECUENCIAS ESTIMACION DEL RIESGO
B
55
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.50-58
En la Tabla 5, se observan las mediciones del sonido en Niveles Equivalentes de Ruido en las dos
áreas de estudio: restaurante y cocina, en la fecha y horas señaladas, cuyos valores comparados
con la normativa vigente establecida en el Decreto Ejecutivo N° 2393, no representan una
amenaza relevante para la salud de los trabajadores.
Tabla 5: Evaluación instrumental de ruido en LAeq [dB] A, HSV – Ecuador 2012
Áreas / horas medición Fecha Medición
(min) LAeq [dB] A NORMATIVA
Restaurante a la mañana 2013-12-29 7 56,98 Art. 55 numeral 7.
Decreto Ejecutivo N°
2393 de 1998-02-03:
Nivel sonoro 85 dB
A por jornada de 8
horas de exposición
(Presidencia de la
República, 1998).
Restaurante al medio día 2013-12-22 5 68,18
Restaurante a la noche 2013-12-28 15 62,6
Cocina a la mañana 2013-12-29 11 78,87
Cocina al medio día 2013-12-28 11 66,17
Cocina a la noche 2013-12-28
11
81,45
Nota: LAeq [dB] A: Nivel de presión acústica continuo equivalente ponderado
En la Tabla 6, se detallan los valores de la luxometría medidos en las fechas, horas y puestos de
trabajo determinados:
Tabla 6: Evaluación instrumental de iluminación en luxes, HSV – Ecuador 2012
Fecha Hora Puestos de
trabajo Medida (luxes) NORMATIVA
2012-12-29
Mañana 08h12 Mesa 1 53,5
Art. 56 numeral 1. Decreto
Ejecutivo N° 2393 de 1998-
02-03: Niveles de
iluminación mínima para
trabajos específicos, 200
luxes para industria de
conserva (Presidencia de la
República, 1998).
Mañana 08h14 Mesa 2 143
Mañana 08h15 Mesa 4 99
2012-12-22
Mañana 08h12 Mesa 1 161
Mañana 08h14 Mesa 2 156
Mañana 08h15 Mesa 4 155
2012-12-28
Noche 22h26 Mesa 1 127
Noche 22h27 Mesa 2 129
Noche 22h28 Mesa 3 89
Noche 22h30 Mesa 3ª 157
El 67% de los trabajadores encuestados afirmaron que la iluminación es óptima, sin embargo, las
medidas tomadas a distintas horas del día en la cocina en cinco puestos de trabajo (mesas),
indican que es deficiente con respecto a la normativa nacional establecida en el Decreto Ejecutivo
Nº 2393, que es de 200 luxes.
56
Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.50-58
A continuación en la Tabla 7, se observan los valores de material particulado medidos como Polvo
Total, en diferentes fechas y horas en las áreas de estudio. Las mediciones de polvo total tomadas
en la cocina a distintas horas del día, indican que los niveles de este no sobrepasan los límites
máximos permitidos establecidos en los TLVs de la ACGIH (American Conference of
Gobernmental Industrial Hygienists), por lo tanto no representan un peligro para la salud de los
trabajadores de la HSV. Dichas mediciones establecen valores muy por debajo de esa normativa
que es de 10 mg/m3 es decir 10.000 µg/m³ TWA.
Tabla 7: Evaluación instrumental de material particulado, HSV – Ecuador 2012
Fecha Hora Medición
(min)
Polvo total
promedio µg/m³
NORMATIVA
2012-12-28 08h02-08h21 19 53 10 mg/m³ TWA (10.000
µg/m³), TLVs® and BEIs
®
de la ACGIH 2012.
2012-12-22 10h58-11h13 15 108
2012-12-28 19h27-19h46 19 122
En la Tabla 8, podemos apreciar que los niveles medidos de CO2 y CO, no sobrepasan los
valores límites permitidos establecidos en la Norma Técnica de la ACGIH, por lo tanto no
representan un peligro para la salud de los trabajadores (ACGIH, 2012).
Tabla 8: Evaluación instrumental de gases CO2 y CO, HSV – Ecuador 2012
Gas Fecha Hora CO2 promedio
ppm
NORMA TÉCNICA
ACGIH
CO2
2012-12-28 08h02-08h21 837 TWA 5.000 ppm, pag. 18
de TLVs® and BEIs® de
la ACGIH 2012.
2012-12-22 10h58-11h13 710
2012-12-28 19h27-19h46 515
Gas Fecha Hora CO promedio
ppm
NORMA TÉCNICA
ACGIH
CO
2012-12-28 08h02-08h21 4 TWA 25 ppm, pag. 18 de
TLVs® and BEIs® de la
ACGIH 2012. 2012-12-22 10h58-11h13 3
En la Tabla 9, se observa el valor del índice WBGT (Wet Bulb Globe Temperature) según el
Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo - INSHT de España, NTP 322: Valoración
del riesgo de estrés térmico (INSHT). NTP 322 = Nota Técnica de Prevención del INSHT.
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Enfoque UTE, V.4-N.1, Jun.2013, pp.50-58
Tabla 9: Medición del índice WBGT
2013-01-31 HORA VIENTO
m/s TEMPERATURA
[°C] FRIO [° C]
HUMEDAD HR [%]
INDICE DE
CALOR HI [°C ]
PUNTO DE
ROCIO DP [°C]
PUNTO DE EVAPORACIÓN
WB [°C] WBGT
Promedio 07:00-09:55
0,0 21,5 21,5 66,4 22,4 19,4 18,7 20,7
El software del equipo utilizado ofrece la posibilidad de calcular automáticamente el promedio del
Índice WBGT, el mismo que en este caso dio un valor de 20.7 ºC, siendo que existe la posibilidad
de estrés térmico cuando las temperaturas superan los 27ºC. Las temperaturas óptimas para los
lugares de trabajo se manejan en el rango de 17 °C a 24°C (INSHT, 1997).
El estudio de la exposición nos ha permitido conocer lo que sucede en el ambiente de trabajo de
las áreas de restaurante y cocina de la HSV, cumpliendo con el objetivo propuesto como es el de
caracterizar los riesgos laborales en las áreas de restaurante y cocina de la hostería.
4. Conclusiones y recomendaciones
Se concluye que trabajar en las áreas de restaurante y cocina de la HSV, es seguro en términos
de seguridad ocupacional.
Se recomienda realizar un estudio específico sobre el confort lumínico, orientado a mejorar la
iluminación y a proteger la salud de los trabajadores de las áreas de estudio de la HSV. Rotular e
informar sobre el peligro al que están expuestos los trabajadores que laboran en las áreas de
restaurante y cocina de la HSV, en cuanto al factor de riesgo superficies resbalosas, pero a
mediano o largo plazo se tiene que remodelar los pisos cambiando a cerámica antideslizante.
Controlar el ruido y exigir que la exposición a temperaturas bajas tenga los adecuados EPPs.
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