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Enfoque UTE es una revista de carácter técnico-científico, que publica artículos sobre trabajos de
investigación científica y tecnológica, revisión del estado del arte en un área específica del conocimiento y
trabajos de vinculación con la comunidad en los cuales se realizaron actividades de investigación científica.
La revista abarca las áreas temáticas de las ingenierías Ambiental, de Alimentos, Automotriz, Industrial,
Informática, Mecatrónica y de Petróleos.
Enfoque UTE está dirigida a la comunidad de docentes, investigadores y estudiantes universitarios de
pregrado y posgrado en general.
Enfoque UTE
Volumen 6 – Número 1
Marzo – 2015
e-ISSN: 1390-6542 (electrónico) / p-ISSN: 1390-9363 (impreso)
Copyright © 2010 - 2015
Facultad de Ciencias de la Ingeniería
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Quito-Ecuador
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Contenido
Biocoagulación de aguas residuales de industria textilera mediante extractos de Caesalpinia spinosa
.................................................................................................................................................. pp. 1 - 12
Andrés Revelo , Diego Proaño , Carlos Banchón
Influencia de los parámetros de corte en el desgaste del flanco de insertos recubiertos durante el
torneado del acero AISI 316L .................................................................................................. pp. 13 - 24
Yusimit Zamora Hernández , Yoandrys Morales Tamayo, Arlys Michel Lastre Aleaga ,Roberto Beltrán Reyna
Relación entre la química del agua, la precipitación y evaporación en la cuenca de Río Grande, Chone,
Ecuador .................................................................................................................................. pp. 25 - 34
David Carrera , Tania Crisanto, Paulina Guevara , Grace Gualichicomín
La optimización evolutiva multiobjetivo en la confección de equipos de desarrollo de software: una
forma de lograr la calidad en el producto final …. ...................................................................... pp. 35 - 44
Yasnalla Rivero Peña , Pavel Novoa Hernández , Yandi Fernández Ochoa
Identificación de indicadores entéricos en cilantro (Coriandrum sativum) y perejil (Petroselinum sativum)
que se expenden en mercados populares del norte de la ciudad de Quito ................................. pp. 45 - 54
Dayana Cerón, Nubia Grijalva
Efecto de la sustitución de grasa dorsal de cerdo por aceite de aguacate en la calidad de salchichas de
pollo tipo suiza ........................................................................................................................ pp. 55 - 70
Adriàn Moreno Vaca , Priscila Maldonado Pacheco
Prefacio
Enfoque UTE inicia su sexto año de trabajo ratificando su compromiso de calidad, gracias a su
inclusión en un nuevo índice: OAJI, Open Academic Journals Index. OAJI, junto a DOAJ, Directory
of Open Access Journals, con el que la revista cuenta desde julio 2013, son dos de los índices
aceptados por el CEAACES en el indicador Producción Regional (C3.2).
La presente edición cuenta con 6 artículos de investigación tecnológica y de ingeniería.
En primer lugar se presenta un estudio sobre el uso de productos amigables con el ambiente
para tratar las aguas residuales de las empresas textileras.
Luego se analiza el desgaste de las herramientas de corte usadas en torneado a alta velocidad.
El tercer artículo intenta establecer la relación existente entre los iones de las aguas de la
represa de Río Grande en la época de estiaje y de lluvias con la precipitación y evaporación del
sector.
A continuación se propone un modelo matemático que permite enfocar el proceso de creación
de equipos de desarrollo de software.
En el quinto artículo se analizan los niveles de contaminación microbiológica en ciertas
hortalizas expendidas en mercados populares de la ciudad de Quito.
Finalmente, se analizan los efectos de sustituir ciertas grasas animales usadas en la fabricación
de salchichas, por aceite de aguacate.
Este Comité, agradece de manera especial a todos sus colaboradores, autores y revisores, su
trabajo constante y su profesionalismo.
Comité Editorial
Quito, marzo 2015
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.1 - 12
Copyright © 2015 Universidad Tecnológica Equinoccial
http://ingenieria.ute.edu.ec/enfoqueute/
e-ISSN: 1390‐6542 / p-ISSN: 1390-9363
Recibido (Received): 2014/12/06
Aceptado (Accepted): 2015/03/24
Biocoagulación de aguas residuales de industria textilera
mediante extractos de Caesalpinia spinosa
(Textile wastewater biocoagulation by Caesalpinia spinosa
extracts)
Andrés Revelo1, Diego Proaño2, Carlos Banchón3
Resumen:
La industria textil en Ecuador es todavía motivo de preocupación debido a la inadecuada
disposición de sus residuos en los suministros locales de agua. La presente investigación fue
llevada a cabo en Pelileo (Tungurahua - Ecuador) donde el agua residual de textileras son
descargadas a los cuerpos de agua. Una solución ambientalmente amigable para tratar aguas
residuales de textileras con alta carga orgánica es aquí evaluada: un proceso de remediación
de biocoagulación fue realizado utilizando extractos de la planta Caesalpinia spinosa conocida
como guarango o tara. Se determinó que utilizando extractos de C. spinosa para tratar agua
residual tiene el mismo efecto estadístico que aplicando un coagulante químico (policloruro de
aluminio 15%). Zeolita activada adsorbió el color residual del agua tratada para obtener una
remoción de turbidez más del 90%. Un modelo matemático mostró que la remoción de turbidez
entre 50-90% puede obtenerse aplicando 25-45 g/L de extractos de guarango y zeolita por
cada 700 mL de agua residual de textileras. La coagulación natural utilizando extractos de C.
spinosa produjo 85% menos lodo que el policloruro de aluminio, y removió altos contenidos de
materia orgánica en el agua residual (1050 mg/L) en un 52%.
Palabras clave: coagulación; floculación; tara; tanino; turbidez
Abstract:
The textile industry in Ecuador is still a matter of concern because of the inappropriate disposal
of their effluents into the local water supply. The present research was carried out in Pelileo
(Tungurahua-Ecuador) where textile wastewaters are discharged into waterways. An
environmentally friendly solution to treat highly contaminated organic textile wastewaters is
herein evaluated: a remediation process of biocoagulation was performed using extracts from
the Caesalpinia spinosa plant also known as guarango or tara. It was determined that using
C. spinosa extracts to treat wastewater has the same statistical effect as when applying a
chemical coagulant (polyaluminum chloride 15%). Activated zeolite adsorbed color residuals
from treated water to obtain turbidity removal more than 90%. A mathematical model showed
that turbidity removal between 50-90% can be obtained by applying 25-45 g/L of guarango
extracts and zeolite per 700 mL of textile wastewater. The natural coagulation using C. spinosa
extracts produced 85% less sludge than polyaluminum chloride, and removed high organic
matter content in the wastewater (1050 mg/L) by 52%.
Keywords: coagulation; flocculation; tara; tannin; turbidity
1
Universidad de Las Américas, Ingeniería Ambiental, Quito – Ecuador ([email protected])
Universidad de Las Américas, Ing. Agroindustrial, Quito – Ecuador ([email protected])
3
Universidad de Las Américas, Ingeniería Ambiental, Quito – Ecuador ([email protected])
2
2
1. Introducción
En países en desarrollo, un 70% de aguas residuales se descargan sin tratamiento a cuerpos de
agua y aproximadamente dos millones de toneladas de residuos industriales, domésticos y
agrícolas son desechados de igual forma en ríos o canales (Corcoran et al., 2010; UNWATER,
2014). En Ecuador, el control ambiental de desechos ha sido muy limitado desde hace décadas.
Por ejemplo, en el cantón Pelileo (Tungurahua-Ecuador), a la actualidad, la generación de aguas
residuales es el resultado de actividades industriales p.e. lavados de jeans; de esto, se
desconocen datos precisos sobre la remediación de efluentes aunque la contaminación en ríos de
la zona es latente (El Telégrafo, 2014; I. Municipalidad de Pelileo, 2009). El uso de coagulantes
naturales o biocoagulantes extraídos de plantas promueve una alternativa ambientalmente
amigable para incentivar la remediación de efluentes industriales como los de Pelileo.
Actualmente, extractos de plantas se utilizan para mejorar la calidad del agua en países de África
y América Latina (Asrafuzzaman, Fakhruddin, & Hossain, 2011; Yongabi, 2010). En algunos
casos, se ha reemplazado el uso de productos químicos. Por ejemplo, harina de Moringa oleifera
se utiliza como un poderoso adsorbente y agente antimicrobiano (Alo et al., 2012; Mangale
Sapana, Chonde Sonal, & Raut, 2012; Pallavi & Mahesh, 2013; Yarahmadi et al., 2009).
Biocoagulantes extraídos de Moringa stenopetala, Caesalpinia spinosa (Sánchez-Martín, BeltránHeredia, & Gragera-Carvajal, 2011), Cicer arietinum (Chickpea), cactus y goma arábica también
han sido investigados. Extractos de guarango (Caesalpinia spinosa) han sido reportados por su
potencial adsorbente para el tratamiento de aguas contaminadas con colorantes (Sánchez-Martín,
Beltrán-Heredia, & Gragera-Carvajal, 2011). El guarango o tara es una planta andina que crece en
la zona occidental de la cordillera de Los Andes y en valles interandinos de Venezuela, Colombia,
Ecuador, Perú, Chile y Bolivia (Chambi et al., 2013; Mancero, 2008). Con los frutos del guarango,
se pueden obtener varios productos, de los cuales, los más importantes son extractos de taninos.
Los taninos tienen aplicaciones directas en la industria p.e. curtido de pieles, clarificación de vinos
y de cerveza, fabricación de plásticos, entre otros (Nieto & Hidrobo, 2011).
Ante la problemática expuesta, el objetivo del presente trabajo se refiere a la evaluación de un
proceso de remediación de aguas residuales de textileras. También se presenta la evaluación de
factores operacionales para la dosificación de extractos biocoagulantes obtenidos a partir de
Caesalpinia spinosa.
2. Metodología
2.1 Caracterización físico-química del agua
Las muestras de agua residual (pH=8-10) fueron tomadas de la empresa textil Dayantex (Barrio El
Tambo, cantón Pelileo, provincia de Tungurahua, Ecuador). La turbidez se midió en un
turbidímetro (HANNA Instruments) en unidades nefelométricas de turbidez (NTU, Nephelometric
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.1 - 12
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Turbidity Unit). La demanda química de oxígeno (DQO) en mg O2/L fue determinada mediante
espectrofotometría UV-VIS a 620 nm, según el método analítico estándar CP-PEE-A020 (CESAQPUCE 13163-1). El volumen de lodos sedimentables fue determinado mediante el método
estándar ASTM 2540-F.
2.2 Extractos de Caesalpinia spinosa
Se agregaron 0.1 g de harina de guarango (Caesalpinia spinosa kuntze) por cada mL de agua
destilada. Se experimentó con un volumen de 500 mL de solución de guarango. Esta solución se
calentó a 135 °C y se agitó a 210 rpm por 30 min. Para separar los sólidos precipitados, se utilizó
un papel filtro Whatman de 125 mm. El líquido filtrado posteriormente se lo diluyó en proporciones
volumétricas iguales con metanol concentrado al 90% (Živković, Mujić, Nikolić, Vidović, & Mujić,
2009). Esta solución final denominada biocoagulante tuvo una densidad de 1.087 g/mL.
2.3 Remediación de aguas residuales de textileras con extractos de C. spinosa
El proceso de remediación consistió de las siguientes operaciones: coagulación-floculación y
filtración en lecho de zeolita activada. La coagulación-floculación fue realizada en un equipo
Flocumatic (Selecta, España). La dosificación se llevó a cabo según la Tabla 1, donde se indican
los intervalos de adición de coagulantes y floculantes, así como las velocidades de mezclado. Se
utilizó el coagulante químico policloruro de aluminio al 15% m/v con densidad 1.261 g/mL (PCA,
producto comercial VX-50 Dicomsa), biocoagulante de extractos de C. spinosa, y el floculante
poliacrilamida 0.1% m/v (PA, producto comercial, Dicomsa). La remoción final del color que no
pudo ser removido con la coagulación, se logró a través de un filtro con zeolita activada. La
activación de la zeolita se realizó a 250 °C durante cuatro horas. Se utilizó una dosis de 21.4 mg
de zeolita por cada mL de agua a decolorar. Las zeolitas fueron del tipo alumino-silicato de
elevada hidratación.
Se realizaron los siguientes estudios para determinar las condiciones óptimas del proceso de
remediación:
(i) Evaluación del efecto de remoción de turbidez en agua residual de textileras con
PCA 15% versus extractos de C. spinosa, utilizando floculante PA 0.1%, mediante un
diseño factorial completamente aleatorio 2 x 2 x 2 según Tabla 2.
(ii) Disminución de la demanda química de oxígeno (DQO) mediante tratamiento con las
mejores dosis de biocoagulante y PCA 15% obtenidas en la primera evaluación (Figura 2).
(iii) Filtración con zeolita activada de agua tratada con las mejores concentraciones de
biocoagulante y PCA 15%. También se seleccionan los tratamientos más óptimos de la
primera evaluación.
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.1 - 12
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Tabla 1. Proceso de coagulación-floculación mediante prueba de jarras para un volumen de 0.7 L de agua
residual de la empresa textilera Dayantex.
Etapas
Intervalos de
tempo (min)
Velocidad (rpm)
Adición de coagulante
0-3
200
Adición de floculante
3-5
200
Floculación
5 - 15
40
Sedimentación
15 - 20
0
Los factores de estudio y sus niveles (rangos) de experimentación se presentan en la Tabla 2 en
función de un volumen de 0.7 L de agua residual de textilera. Los rangos de experimentación
fueron seleccionados en base a pruebas preliminares.
Tabla 2. Factores y niveles para el diseño factorial completamente aleatorio 2 x 2 x 2.
Factores de estudio
Nivel bajo (-1)
Nivel alto (+1)
X1 = dosis de coagulante PCA 15%
9.0 g/L
18.0 g/L
X2 = dosis de floculante PA 0.1%
5.7 g/L
11.4 g/L
X3 = dosis de biocoagulante C. spinosa
23.3 g/L
45.0 g/L
En la Tabla 3, los factores y sus respectivos niveles son combinados aleatoriamente para obtener
los respectivos tratamientos de coagulación-floculación. La respuesta a evaluar fue la turbidez del
agua tratada en unidades nefelométricas y también el volumen de lodo formado (mL). El análisis
estadístico fue elaborado con los paquetes computacionales R-project (R Core Team, 2014;
Russell, 2014) y JMP (SAS Institute, versión 9.0).
Tabla 3. Matriz de combinaciones entre factores y niveles.
Tratamientos
X1 (PCA 15%)
X2 (PA 0.1%)
X3 (C. spinosa)
T1
9.0 g/L (-1)
5.7 g/L (-1)
0
T2
18.0 g/L (+1)
5.7 g/L (-1)
0
T3
9.0 g/L (-1)
11.4 g/L (+1)
0
T4
18.0 g/L (+1)
11.4 g/L (+1)
0
T5
0
5.7 g/L (-1)
23.3 g/L (-1)
T6
0
5.7 g/L (-1)
45.0 g/L (+1)
T7
0
11.4 g/L (+1)
23.3 g/L (-1)
T8
0
11.4 g/L (+1)
45.0 g/L (+1)
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3. Resultados
En la Figura 1, se presentan los resultados de turbidez del agua tratada con PCA 15%,
biocoagulante de guarango y PA 0.1% de acuerdo con las combinaciones de factores y niveles de
la Tabla 3. Se presenta también, la turbidez inicial del agua residual (Blanco). Con estos
resultados, en la siguiente sección, se presenta un análisis estadístico para evaluar la influencia
de las dosis altas y bajas de cada variable en el porcentaje de remoción de turbidez y DQO.
Figura 1. Turbidez promedio antes y después del tratamiento con policloruro de aluminio 15%
(PCA), biocoagulante (C.spinosa) y floculante poliacrilamida 0.1%. Donde, T1-T4 son
tratamientos con PCA 15% y T5-T8 son tratamientos con biocoagulante; Blanco = agua
residual de industria textilera; Réplicas, n = 3.
En función de los resultados de la primera evaluación (Figura 1), se eligieron los tratamientos 1 y
6 para determinar el porcentaje de remoción de DQO (Figura 2). El tratamiento 1, en el que se
utilizó una concentración de 9.0 g/L de PCA 15% y 5.7 g/L de PA 0.1%, se obtuvo una remoción
de turbidez de 58%; es decir, los niveles bajos de concentración de químicos. El tratamiento 6, en
el que se utilizó una concentración de 45.0 g/L de biocoagulante y 5.7 g/L de PA 0.1%, se obtuvo
una remoción de 24% de turbidez; es decir, más concentración de biocoagulante y menos de
floculante.
La demanda química de oxígeno a través del tratamiento con biocoagulante y PCA 15% se
presenta en la Figura 2, en función del valor máximo permisible por la normativa ambiental
ecuatoriana según el Texto Unificado Legislación Secundaria, Medio Ambiente de Ecuador
(TULSMA).
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.1 - 12
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Figura 2. Demanda química de oxígeno en mg O2/ L de tratamientos (Químico) con
concentración 9.0 g/L de PCA 15% y 5.7 g/L de PA 0.1% en el agua residual y (Natural) con
concentración de 45.0 g/L de biocoagulante y 5.7 g/L de PA 0.1% en el agua residual. Donde
(Blanco) es la muestra de agua residual de textilera sin tratar, y (TULSMA) es el límite máximo
permisible de DQO en efluentes al sistema de alcantarillado público.
Luego de la coagulación-floculación, se procedió a filtrar el agua con zeolita activada para
remover trazas de color (Figura 3). Para el agua proveniente del tratamiento 1, el tratamiento
químico, se obtuvo una turbidez final de 11.8 NTU. Para el agua proveniente del tratamiento 6, el
tratamiento químico, se obtuvo una turbidez final de 6.4 NTU.
Figura 3. Turbidez del agua tratada con zeolita. Donde (Blanco) muestra de agua residual de textilera sin
tratar, (Químico) agua tratada previamente con 9.0 g/L de PCA 15% y 5.7 g/L de PA 0.1% y (Natural) agua
tratada previamente con 45.0 g/L de biocoagulante y 5.7 g/L de PA 0.1%.
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4. Discusión
Según la Figura 1, la remoción de turbidez debido al PCA 15% fue entre 17-58%, mientras que
con biocoagulante entre 11-24%. La filtración con zeolita activada removió hasta 93.4% de
turbidez (Figura 3). Para el agua proveniente del tratamiento 1, el tratamiento químico, el filtro de
zeolita removió turbidez hasta un 87.9%. Mientras que para el agua proveniente del tratamiento 6,
el tratamiento natural, el filtro de zeolita removió turbidez hasta un 93.4%.
Según la Figura 2, la remoción de demanda química de oxígeno mediante el coagulante PCA 15%
llega a un 85%, mientras que el biocoagulante alcanza una remoción del 52%. El Texto Unificado
Legislación Secundaria, Medio Ambiente de Ecuador (TULSMA) establece que el límite máximo
permisible de DQO en efluentes al sistema de alcantarillado público es de 500 mg/L; es decir, el
agua tratada con extractos de guarango en efecto cumple con esta normativa. Por lo tanto, se
constata el potencial coagulante de extractos de C. spinosa para la remoción de una alta carga de
materia orgánica de 1050 mg O2/L.
En la Figura 4 se muestra el efecto estadístico de la adición de los coagulantes PCA 15% y
extracto de guarango en función de la remoción de turbidez. Según el análisis de varianza
(Figura 4), la remoción de turbidez con los dos coagulantes es estadísticamente significativa
(p < 0.05). Esto sugiere que, en efecto los extractos de guarango pueden utilizarse para la
remoción de contaminación coloidal. La remoción de contaminantes del agua residual de textileras
fue ya reportada por Sánchez-Martín, Beltrán-Heredia, & Gragera-Carvajal (2011); no obstante, en
el presente estudio se verifica que extractos de C. spinosa también remueven un alto grado de
turbidez (97.1 NTU) y materia orgánica (1050 mg O2/L).
Figura 4. Efectos principales de los factores de estudio (PCA 15%, biocoagulante y PA 0.1%)
en función de su residualidad y análisis de la varianza con un p < 0.05.
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.1 - 12
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La goma o endospermo del guarango posee las características propias de las gomas vegetales:
actúa como espesante, aglomerante y estabilizador (Nieto e Hidrobo, 2011). Es muy importante
recalcar esta propiedad, ya que se la sugiere como parte del mecanismo de coagulación: el de
absorción. Además, también se sugiere un mecanismo de protonación producida por la presencia
de polifenoles en extractos del guarango, debido a la alta concentración de taninos en el guarango
de 40-60% m/v (Bellotti, del Amo, & Romagnoli, 2012). El objetivo de añadir cargas positivas es
desestabilizar los coloides aniónicos de carga negativa presentes en el agua residual (Beltrán,
Sánchez, Gómez y Dávila, 2010). La presencia de sales de hierro en la composición de taninos,
también es otra razón para la sedimentación de coloides contaminantes de las aguas residuales;
esto es, debido a que el hierro (III) del tanino forma iones complejos que generan hidrólisis de
moléculas de agua aportando así cargas positivas al medio. Así, los coloides cargados
negativamente son desestabilizados formándose lodos residuales. Esto se comprueba mediante
el siguiente razonamiento en base a los resultados experimentales de la presente investigación: si
el efecto de remoción de contaminación coloidal y disuelta mediante monómeros de aluminio es
positivo (Figuras 1 y 2), entonces el agua residual se compone de contaminación con cargas
eléctricas negativas. Si extractos de guarango también tienen efectos positivos de remoción de
contaminación coloidal y disuelta, entonces los extractos de guarango disponen de un carácter
electropositivo en la desestabilización coloidal, siguiendo mecanismos de neutralización de
cargas.
Un modelo matemático realizado en R-project (R Core Team, 2014; Russell, 2014) mediante el
paquete RSM, incorporando el efecto de filtración con zeolita activada, se presenta en la Figura 5
los porcentajes a los cuales llegaría la remoción de turbidez mediante PCA 15%, PA 0.1% y
extractos de guarango. Estos porcentajes oscilan entre 50-90%. Estudios sobre coagulación con
productos naturales reportan eficiencias de remoción de turbidez de entre 49.71 hasta 95.89 %
con extractos de Acacia mearnsii, Moringa oleifera, Dolichos lablab y Cicer arietinum
(Asrafuzzaman, Fakhruddin, & Hossain, 2011; Beltrán-Heredia, Sánchez-Martín, & RodríguezSánchez, 2011; Kazi & Virupakshi, 2013).
En referencia a la remoción de lodos, el uso de biocoagulante produjo 85% menos volumen de
lodos que mediante el uso de PCA 15% (Figura 6). Experimentalmente se demostró que el grado
de compactación de los lodos generados en la biocoagulación es mayor que cuando se utiliza
policloruro de aluminio, en concordancia con lo manifestado por Alo, Anyim, & Elom (2012) sobre
el volumen de lodos generados por la alumina. Cabe recalcar la relevancia de estudios enfocados
a la calidad de compactación de lodos en función de su fácil remoción en sedimentadores de
plantas de tratamiento.
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Figura 5. Modelo de superficie de respuesta de remoción de turbidez en función de la
concentración de biocoagulante, coagulante PCA 15%, floculante PA 0.1% y zeolita activada.
Figura 6. Modelo de superficie de respuesta para la formación de lodos debido al tratamiento
con biocoagulante, PCA 15% y floculante PA 0.1%.
4. Conclusiones y Recomendaciones
El proceso de tratamiento de aguas residuales provenientes de una industria textilera consistió en
(i) coagulación-floculación del agua residual, (ii) sedimentación de lodos, (iii) remoción de
remanentes colorantes mediante zeolita activada; para este proceso no fue necesario la
regulación ni del pH, ni conductividad eléctrica del agua residual.
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.1 - 12
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El presente estudio revela el potencial de aplicación de extractos biocoagulantes de C. spinosa
para la remoción de altas concentraciones de materia orgánica (1050 mg O2/L). No obstante,
grados de remoción de turbidez hasta 24% y DQO hasta 52%, con 45.0 g/L de biocoagulante y
5.7 g/L de PA 0.1% sugieren una optimización del proceso de extracción de taninos del guarango.
Se recomienda la optimización en la extracción y caracterización de taninos de plantas endémicas
de Ecuador con características similares a las de C. spinosa, dado a su potencial de
neutralización de cargas negativas y carácter adsorbente de materia orgánica en aguas
residuales. Esto como una opción de bajo coste y amigable con el ambiente. La aplicación de
biocoagulantes es de gran relevancia en países donde las plantas de tratamiento tecnificadas y
automatizadas todavía no forman parte del manejo integral de contaminantes.
Bibliografía
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Asrafuzzaman, M., Fakhruddin, A. N. M., & Hossain, M. A. (2011). Reduction of Turbidity of
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Chambi, F., Chirinos, R., Pedreschi, R., Betalleluz-Pallardel, I., Debaste, F., & Campos, D.
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Copyright © 2015 Universidad Tecnológica Equinoccial
http://ingenieria.ute.edu.ec/enfoqueute/
e-ISSN: 1390‐6542 / p-ISSN: 1390-9363
Recibido (Received): 2015/01/20
Aceptado (Accepted): 2015/03/25
Influencia de los parámetros de corte en el desgaste del flanco
de insertos recubiertos durante el torneado del acero AISI
316L
(Influence of the cutting parameters on flank wear of coated
inserts during turning of AISI 316L)
Yusimit Zamora Hernández1, Yoandrys Morales Tamayo1, Arlys Michel Lastre Aleaga2,
Roberto Beltrán Reyna3
Resumen:
La mejora continua de los procesos de fabricación es fundamental para alcanzar niveles
óptimos de productividad, calidad y corte en la producción de componentes y productos. Esta
investigación tiene como objetivo determinar la progresión del desgaste del flanco de la
herramienta de corte durante el torneado en seco de alta velocidad para piezas de acero AISI
316L. Los datos experimentales fueron adquiridos utilizando dos niveles de avance de corte,
dos niveles de material, tres de velocidad de corte y cuatro de tiempos principales de corte. Un
microscópio electrónico de barrido (SEM) fue utilizado para medir y analizar el desgaste de las
herramientas de corte. Los resultados fueron comparados utilizando el análisis de varianza y el
análisis de regresión múltiple para describir la relación entre las variables utilizadas en el
estudio. En el análisis se demostró que el inserto de tres capas no sobrepasó el criterio de fin
de vida del desgaste, mientras que el inserto de una capa sufrió un desgaste elevado para la
mayor velocidad de corte. Se encontró que existe una relación entre los datos experimentales y
los valores predichos para el desgaste del flanco con un error promedio general de 4,1182 %.
Palabras clave: Torneado de alta velocidad; Desgaste de flanco; Acero inoxidable AISI 316L.
Abstract:
The continuous improvement of manufacturing processes is critical to achieve optimum levels of
productivity, quality and cut production of components and products. This research aims to
determine the cutting tool flank wearing progression, during a high speed dry turning, for AISI
316L steel parts. Experimental data were acquired using two cutting feed levels, two material
levels, three cutting speeds, and four principal cutting times. A scanning electron microscope
(SEM) was used to measure and analyze the wear of the cutting tools. Results were compared
using analysis of variance and multiple regression for describing the relation between the
variables used in the study. The analysis showed that the three layers coating insert did not
exceed the end of life wearing criterion, while the one layer insert suffered a catastrophic
wearing at the highest cutting speed. It was found that a relation exists between the
experimental data and the predicted values for flank wear with a general average error of
4.1182%.
Keywords: High speed turning; Flank wear; AISI 316L.
1
Universidad de Granma, Ingeniería Mecánica, Bayamo – Cuba. ([email protected])
Universidad Tecnológica Equinoccial- Sede Santo Domingo, Ciencias de la Ingeniería, Santo Domingo de
los Tsachilas– Ecuador. ([email protected])
3
Universidad de las Fuerzas Armadas, ESPE Extensión Latacunga-Ecuador.([email protected])
2
14
1. Introducción
La demanda de componentes mecánicos de alta calidad, gran exactitud y menores tiempos de
entrega para sistemas de elevado desempeño ha aumentado considerablemente en los últimos
años a nivel mundial. El avance alcanzado en las máquinas herramienta, en las herramientas de
corte y en las tecnologías de maquinado han posibilitado la utilización del maquinado de alta
velocidad (HSM).Este posibilita una mayor velocidad de remoción de material, reduce los tiempos
de maquinado, el número de máquinas herramientas y garantiza un elevado acabado superficial,
disminuyendo las fuerzas de corte y la vida útil de la herramienta de corte(Hernández et al., 2011).
La importancia de evaluar el desgaste y predecir la vida de la herramienta radica en los efectos
indeseables que provoca como: una menor exactitud dimensional de la pieza terminada, tensiones
residuales superficiales, deficiente rugosidad superficial y aumento de las vibraciones durante el
proceso de corte(Suresh et al., 2012b).
Muchas soluciones para aumentar la vida de la herramienta han estado dirigidas a disminuir la
temperatura en la interface herramienta-pieza mediante la utilización y desarrollo de fluidos de
corte de diferentes naturalezas. La utilización de estos encarece los costos de fabricación,
provoca daños en la salud de los operarios y afecta el medio ambiente. Las nuevas tecnologías
para atenuar los efectos perjudiciales de los fluidos de corte se sustentan en el corte en seco, en
la mínima lubricación y en el desarrollo de nuevas fórmulas de fluidos (Cordes, 2012).
En los últimos años las investigaciones relacionadas con la evaluación de la vida útil de la
herramienta han estado dirigidas a efectuar el corte de metales refrigerado, sin embargo son
escasas las investigaciones relacionadas con el mecanizado en seco a altas velocidades
utilizadas en el torneado de aceros inoxidables austeníticos. A continuación se muestra un
resumen de los trabajos investigativos más relevantes en la elaboración de los aceros inoxidables
austeníticos.
Korkutet al.(2004), investigaron la influencia de la velocidad de corte en el desgaste de la
herramienta y en la rugosidad superficial durante la elaboración en seco del acero inoxidable AISI
304 con herramientas multicapas (TiC, TiCN, Al2O3, TiN) utilizando velocidades de corte entre
120 y 180 m/min. Por otro lado, Ciftci en el(2006),evaluó la rugosidad superficial y las fuerzas de
corte para herramientas revestidas durante el mecanizado en seco de los aceros inoxidables AISI
316L y AISI 304 empleando velocidades de corte entre 120 y 210 m/min. Estos autores utilizaron
velocidades de corte bajas en sus análisis.
Lin en el(2008), evaluó el comportamiento de la rugosidad superficial para aplicar el torneado de
acabado en seco de los aceros AISI 303 y 304 utilizando velocidades de corte entre 250 y 450
m/min. Este autor utiliza elevadas velocidades de corte pero no evaluó el desgaste de la
herramienta.
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.13 - 24
15
En su artículo Xavior y Adithan en el(2009), determinaron la influencia de los fluidos de corte en el
desgaste de la herramienta y en la rugosidad superficial durante el torneado de AISI 304 con
herramientas de carburos y velocidades de corte de 38,95; 61,35 y 97,38 m/min. Estos autores
analizaron bajas velocidades. Galanis y Manolakos en el (2010)desarrollaron un modelo para
predecir la rugosidad superficial en cabezas femorales en el torneado del acero inoxidable AISI
316L utilizando velocidades hasta 440 m/min. Estos autores, aunque trabajaron en la gama de la
alta velocidad no midieron el desgaste de la herramienta de corte.
Mahdavinejad y Saeedy en el (2011) realizaron un estudio experimental para optimizar los
parámetros de corte del torneado en seco y con fluidos de corte del acero inoxidable AISI 304.
Este estudio utilizaron herramientas de carburo de tungsteno con velocidades de corte entre 100 y
200 m/min.
Leppert y Peng en el(2012) analizaron la tensión residual producida en la capa superficial
producida durante el torneado del acero inoxidable AISI 316L con herramientas recubiertas. En el
maquinado emplearon velocidades de corte hasta 255 m/min. Estos autores no incluyeron en su
investigación altas velocidades de corte, ni midieron el desgaste de los insertos.
Naves y otros investigadores analizaron la aplicación de fluidos de corte a alta presión en las
herramientas de corte con el objetivo de alargar la vida de estas. El factor analizado fue el
desgaste del flanco para 300 m/min como velocidad de corte(Naves et al., 2013). En el 2014 Gerth
y otros, realizan una investigación para profundizar en el estudio del proceso de adhesión que se
produce entre la viruta y la arista de corte de la herramienta. La operación corresponde al corte
ortogonal y la velocidad de corte que utiliza es de 150 m/min(Gerth et al., 2014). Estas dos últimas
investigaciones no estudian el rango de alta velocidad y además utilizan los fluidos de corte para
alargar la vida útil de las herramientas.
Del análisis anterior se aprecian que las investigaciones se centran en el estudio de la rugosidad
superficial, las fuerzas de corte y los menos estudiados son las vibraciones mecánicas, las
deformaciones superficiales y el desgate de la herramienta en el mecanizado de alta velocidad en
seco de los aceros inoxidables.
Por tanto, esta investigación tiene como objetivo investigar la evolución del desgaste del flanco
respecto al tiempo de maquinado de dos insertos de carburo recubierto durante el torneado en
seco a altas velocidades del acero inoxidable AISI 316L.
2. Materiales y Métodos
El torneado experimental fue ejecutado en condiciones secas, con el uso del torno multifuncional
tipo Okuma Multus B200-W con una potencia del motor de 15 kW. La rotación del husillo oscila
entre 50 y 5000 rpm y el peso máximo que soporta sobre el cabezal fijo es de 110 kg.
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.13 - 24
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La probeta seleccionada fue de acero inoxidable AISI 316L muy utilizado en la fabricación de
productos resistentes a la corrosión y resistentes a altas temperaturas(Gaitonde et al., 2008). La
composición química se puede observar es la tabla 1.
Ni
2,05
10,08
P
S
N
0,059
Mo
0,029
Cr
0,031
Mn
16,95
(%)
Si
1,50
Composición
C
0,58
Elemento
0,015
Tabla 1. Composición química del acero AISI 316L.
Las probetas de 100 mm de diámetro y 200 mm de longitud fueron torneadas con insertos
recubiertos con marcación Sandvik, GC1115 y GC2015. Los recubrimientos de (TiCN−Al2O3−TiN)
con un espesor de 15 µm correspondieron al inserto GC1115 y para el inserto tipo GC2015 su
recubrimiento fue de TiN con 5 µm de espesor.
La geometría de los insertos fue CCMT 12 04 04-MF con rompevirutas, el portaherramienta marca
Sandvik de código C6-SCLCL-45065-12 y un adaptador con código C6-391.01-63 060. El ángulo
de incidencia principal fue de 7°, el ángulo de ataque fue de 0° y el radio de la punta fue de 0,4
mm. La dureza de los insertos determinada con un microdurómetro marca SHIMADZU fue 1755
HV GC1115 y 1404 HV para el inserto GC2015.
El análisis factorial completo fue el procedimiento utilizado para determinar la relación entre las
variables independientes (parámetros de corte) y la variable dependiente (desgaste del flanco
(w)). Un total de 64 ensayos para dos replicas fueron desarrollados con dos niveles de
velocidades de corte (v), cuatro niveles de tiempo (T), dos niveles de avances de corte (f) y dos
niveles de material de la herramienta, en la tabla 2 aparecen las variables estudiadas.
Tabla 2. Variables consideradas en el estudio.
Velocidad de
Avance f(mm/rev)
corte v(m/min)
Tiempo principal de
corte T(min)
2
3
400
0,08
0,16
4
5
0,6
1,2
450
0,08
0,16
2
3
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17
En esta investigación fue asumido como criterio límite de desgaste del flanco 0,2 mm teniendo en
cuenta los resultados de la revisión de la literatura científica además de que se trata de una
elaboración de acabado en seco y a alta velocidad de corte(Cordes, 2012).
Se realizaron pruebas iniciales para determinar el estado de los instrumentos de medición,
máquinas y del personal encargado de la experimentación. Se cilindró la pieza comenzando con
un filo nuevo y el corte fue interrumpido en diferentes valores de tiempo, según la Tabla 2, para
medir el desgaste del flanco utilizando un microscopio electrónico de barrido marca JEOL. La
medición del desgaste fue efectuada acorde a la norma ANSI/ASME B94.55M, además se
utilizaron varias probetas de acero inoxidable AISI 316L para evitar cualquier efecto de confusión
entre las mismas y la selección de la pieza para cada ensayo fue completamente aleatoria.
3. Discusión de los Resultados
El objetivo del trabajo es evaluar la evolución del desgaste del flanco respecto al tiempo principal
de maquinado de dos insertos de carburo recubierto para dos velocidades y dos avances de corte.
En las figuras 1 y 2 se muestran las mediciones del desgaste del flanco de los insertos para 400
m/min y 450 m/min de velocidad de corte, para 5 y 3 min de tiempo de maquinado
respectivamente. Se observa que para v = 400 m/min y f = 0,16 mm/rev los insertos GC1115 y
GC2015 no exceden el criterio de fin de vida del desgaste del flanco (200 µm). Para la velocidad
de 450 m/min y avance 0,16 m/min el inserto GC1115 sufre un gran desgaste sobrepasando por
mucho el criterio de fin de vida del desgaste del flanco y el inserto GC2015 se aproxima a este
límite, aunque no lo sobrepasa.
(a)
(b)
Figura 1. Desgaste del flanco (w) de los insertos para f = 0,16 mm/rev, T = 5 min y v = 400
m/min donde: (a) GC1115 y (b) GC2015.
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(a)
(b)
Figura 2. Desgaste del flanco (w) de los insertos para f = 0,16 mm/rev, T = 3 min y v = 450
m/min donde: (a) GC1115 y (b) GC2015.
La utilización de elevadas velocidades de corte provoca un aumento de la temperatura en la
herramienta de corte, como consecuencia debilita la arista de corte(Bartarya & Choudhury,
2012).Los insertos maquinados a 400 m/min mostraron desgaste por abrasión, adhesión y mueca.
Para el caso de la velocidad de 450 m/min, el inserto GC1115 presenta un excesivo desgaste
revelando abrasión, adhesión, difusión, deformación plástica, y fractura del borde cortante,
mientras que el GC2015 muestra abrasión, adhesión, difusión, y mueca, conclusión similar a la
obtenida por Jianxin et al(2011).
En la figura 3a se muestra la evolución del desgaste del flanco de los insertos para v = 400 m/min,
se aprecia un mejor comportamiento del inserto GC1115 hasta 4 min de corte. Para los 5 min de
maquinado el inserto GC2015 obtuvo el mejor resultado en cuanto al desgaste, ninguno de los dos
insertos alcanzó el límite del criterio de fin de vida. Para la velocidad de corte de 450 m/min (figura
3b) el mejor desempeño hasta 1,2 min de corte fue también para el inserto GC1115, en cambio
para los tiempos restantes el desgaste del flanco en sus filos de corte fue superior hasta llegar a
desmoronarse antes de alcanzar el tiempo final de maquinado. Para el caso del avance en la
figura 4a y 4b es apreciable que el comportamiento del desgaste del flanco fue favorable cuando
se utilizó el avance de 0,08 mm/rev en las dos velocidades.
a
b
Figura 3. Evolución del desgaste del flanco de los insertos GC1115 (1) y GC2015 (2) para v =
400 m/min (a) y v = 450 m/min (b).
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.13 - 24
19
a
b
Figura 4. Evolución del desgaste del flanco con la utilización de los avances para v = 400
m/min (a) y v = 450 m/min (b).
Se observó que la herramienta de menor desgaste GC2015 es coincidentemente la de menor
dureza, debido a que posee tres recubrimientos específicos para mejorar la mecánica del corte. La
capa compuesta por Ti(N,C) le proporciona resistencia al desgaste y estabilidad térmica, la capa
de Al2O3 le suministra resistencia al calor y al desgaste cráter y el recubrimiento de TiN le aporta
resistencia al calor y un bajo coeficiente de fricción(Suresh et al., 2012a). Además la herramienta
de mayor dureza solo presenta un recubrimiento de 5 µm de espesor mientras que la suma de los
recubrimientos del inserto de tres capas alcanza 15 µm de espesor.
Se realizó el análisis de varianza para determinar los factores y las interacciones estadísticamente
significativas en el desgaste del flanco y además se realizó un análisis de regresión utilizando el
software STATGRAPHICS Plus versión 5.1
Análisis de varianza factorial y de regresión.
El análisis del estudio experimental realizado para la velocidad de corte de 400 m/min se presenta
en la tabla 3. Se midió la contribución de cada factor eliminando los efectos del resto de los
factores. La importancia significativa de las variables para un 95% de confianza se comprueba
determinando los p-valores inferiores a 0,05. Resultaron significativos el avance de corte, el
tiempo de maquinado y la interacción entre estas dos variables, por el contrario los tipos de
insertos no resultaron tener un efecto significativo en consecuencia que su p-valor es superior a
0,05.
Tabla 3. Análisis de varianza factorial de desgaste del flanco de los insertos para 400 m/min.
Suma de
Grado de
Cuadrado
cuadrados
libertad
medio
300,12
1
3,12
Tiempo de maquinado
Fuente
Cociente-F
p-valor
300,125
59,25
0,0000
1
3,125
0,62
0,4407
2503,75
3
834,583
165,61
0,0000
Inserto-Tiempo
221,62
3
73,875
14,66
0,0000
Residuo
95,75
19
5,039
3202,00
31
Avance de corte
Inserto
Total (corregido)
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20
Se realizó un análisis de regresión para describir la relación entre el desgaste del flanco de cada
inserto, el tiempo de maquinado y el avance de corte, para obtener la ecuación del modelo
ajustado. Además se determinó el coeficiente de determinación ajustado (R2) que representa la
bondad del ajuste. En la figura 5 y 6 se muestran las ecuaciones de regresión de los modelos
ajustados para cada inserto y el coeficiente de determinación para 400 m/min de velocidad de
corte a través de una superficie respuesta. Además se presenta el tiempo de vida útil de cada
inserto (Tvu) para cada avance de corte teniendo en cuenta el criterio de fin de vida (200 µm).
Figura 5. Análisis del desgaste del flanco del inserto GC1115 para v = 400 m/min.
Figura 6. Análisis del desgaste del flanco del inserto GC2015 para v = 400 m/min.
La comparación en el análisis de la varianza (tabla 4) del desgaste del flanco para v = 450 m/min
muestra que los insertos, el tiempo de maquinado y la interacción entre ellos tienen un efecto
estadísticamente significativo en el desgaste del flanco para un nivel de confianza del 95,0 %, sin
embargo el avance de corte no tuvo un efecto significativo para este nivel de confianza. Los
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.13 - 24
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resultados del análisis de regresión para describir la relación entre el desgaste del flanco de los
insertos, el avance de corte y el tiempo de maquinado para velocidad de corte (450 m/min) se
observan en la superficie respuesta que se muestra en las figuras 7 y 8. Además se puede
observar el tiempo de vida útil de cada inserto (Tvu) para cada avance de corte utilizado.
Tabla 4. Análisis de varianza factorial de desgaste del flanco de los insertos para 450 m/min.
Suma de
Grado de
Cuadrado
cuadrados
libertad
medio
Avance de corte
275097,0
1
Inserto
243428,0
Tiempo de maquinado
Inserto-Tiempo
Fuente
Residuo
Total (corregido)
Cociente-F
p-valor
275097,0
7,94
0,1100
1
243428,0
7,02
0,0158
97439,0
3
324780,0
9,37
0,0005
705615,0
3
235205,0
6,79
0,0027
658405
19
34652,9
3,616
31
Figura 7. Análisis del desgaste del flanco del inserto GC1115 para v = 450 m/min.
Figura 8. Análisis del desgaste del flanco del inserto GC2015 para v = 450 m/min.
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.13 - 24
22
Análisis de los errores de los modelos propuestos en la investigación
La exactitud y precisión de un modelo es evaluada y comprobada comúnmente por la ecuación 1
(Jiao et al., 2004; Asiltürk & Çunka, 2011; Suresh et al., 2012a).
1
N
t −t
Emedio = (N ∑ | it 0 | x 100)
i
(1)
o
Donde: Emedio, error medio absoluto.
ti, son los valores reales obtenidos por experimentación.
to, son los valores predichos por el modelo evaluado en cuestión.
Los errores medios absolutos de los modelos obtenidos se muestran en la tabla 5. En ella se
puede apreciar que los modelos alcanzaron errores medios absolutos menores al 15%.
Tabla 5. Errores medios absolutos (%) obtenidos por regresión múltiple.
Velocidad
400
450
Inserto
Emedio (%)
GC1115
1,662
GC2015
1,182
GC1115
11,979
GC2015
1,650
Promedio General
4,1182
3. Conclusiones y Recomendaciones
En este trabajo los datos experimentales fueron adquiridos utilizando dos niveles de avance de
corte, dos niveles de material, tres de velocidad de corte y cuatro de tiempo. Basados en los
análisis y resultados del estudio del desgaste de la herramienta durante el torneado del acero AISI
316L se llegó a las siguientes conclusiones:

El desgaste del flanco aumentó con el tiempo de maquinado para las velocidades de corte
utilizadas en el estudio.

Para las velocidades de corte estudiadas, el mejor desempeño corresponde al inserto
GC2015 con tiempos de vida útil superiores al inserto GC1115.

El desgaste del flanco tuvo mejor comportamiento para el avance de 0,08 mm/rev en todas
las velocidades empleadas en este estudio.

El análisis de varianza factorial demostró que el avance de corte y el tiempo de maquinado
tienen un efecto significativo para un nivel de confianza del 95%.

Se encontró que existe una relación entre los datos experimentales y los valores predichos
para el desgaste del flanco con un error promedio general de 4,1182 %.
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23

Teniendo en cuenta los resultados de los errores y los coeficientes de determinación se
puede expresar que los modelos obtenidos por regresión son adecuados para utilizarse
como estimados del desgaste del flanco cuando se utilizan los parámetros de corte.
Agradecimientos
Los autores agradecen a la SEP por proporcionar la beca postgraduada de investigación en la
Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL) en México. Se le agradece al Centro de
Investigación e Innovación en Ingeniería Aeronáutica por el apoyo financiero, tecnológico y por
todas las facilidades brindadas para el desarrollo del trabajo de investigación. Se agradece al
Departamento de Ciencias Técnicas de la Universidad de Granma por el apoyo brindado.
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Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.13 - 24
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.25 - 34
Copyright © 2015 Universidad Tecnológica Equinoccial
http://ingenieria.ute.edu.ec/enfoqueute/
e-ISSN: 1390‐6542 / p-ISSN: 1390-9363
Recibido (Received): 2014/01/19
Aceptado (Accepted): 2015/03/25
Relación entre la composición química inorgánica del
agua, la precipitación y la evaporación en la cuenca de Río
Grande, Chone, Ecuador
(Relationship between the inorganic chemical composition
of water, precipitation and evaporation in the basin of Rio
Grande, Chone, Ecuador)
David Carrera1, Tania Crisanto1, Paulina Guevara1, Maribel Maya2
Resumen:
En la cuenca de Río Grande se construye la presa Propósito Múltiple Chone (PMCH) con
una inversión aproximada de 66 millones de dólares que irrigará más de 7000 ha. Por las
marcadas diferencias en las precipitaciones, éstas podrían perjudicar la calidad de las
aguas, por consiguiente, el objetivo de este trabajo fue establecer la relación existente
entre los iones y su ubicación en el gráfico: relación de los iones y mecanismos de
procesos químicos de las aguas estableciendo su comportamiento y tendencia. El
trabajo fue una investigación no experimental, transversal y descriptiva. Se tomaron 111
muestras simples en el conjunto de cauces que forman la cuenca de Río Grande, en los
años 2013 y 2014, durante las épocas de estiaje y lluvia. Los parámetros medidos en las
muestras fueron aniones y cationes. Los procesos que controlan la química del agua
superficial de la zona de estudio en época de lluvia poseen una predisposición a la
mineralización en equilibrio con las rocas, sin embargo, en el periodo de estiaje se
observó la predisposición de las aguas hacia la zona donde predomina la evaporación
con respecto a la precipitación, aumentando la composición química inorgánica de las
aguas que en el tiempo podría ampliarse.
Palabras clave: procesos químicos; mineralización; bicarbonatos; calcio
Abstract:
In the Rio Grande basin, the Chone Multi-Purpose dam (PMCH) is built with an
investment of approximately $66 million, to irrigate over 7000ha. The marked differences
in precipitation could impair the quality of water; therefore the aim of this study was to
establish the relationship between the ions and their location in the graph: relationship of
ions and mechanisms of chemical processes, water behavior and trend setting. The study
was a non-experimental, cross-sectional and descriptive research. 111 samples were
collected in the group of channels that form the Rio Grande basin, in 2013 and 2014
during times of drought and rain. The parameters were measured in the sample anions
and cations. The processes that control the chemistry of surface water in the studied area
during the rainy season have a predisposition to mineralization in equilibrium with rocks.
However, in the time of drought, water movement was observed towards the area where
evaporation with respect to precipitation predominates, increasing the inorganic chemistry
of the waters that, in time, could be extended.
Keywords: chemical processes; mineralization; bicarbonates; calcium
1
Universidad de las Fuerzas Armadas, Departamento de Ciencias de la Tierra y la Construcción,
Sangolquí – Ecuador ([email protected], [email protected], [email protected] )
2
Universidad de las Fuerzas Armadas, Departamento de Ciencias Económicas y AdministrativasEcuador ([email protected] )
26
1. Introducción
La provincia de Manabí, al oeste del Ecuador, tiene gran variabilidad en la cantidad de
pluviosidad que recibe anualmente. En un período de 20 años el Instituto Nacional de
Meteorología e Hidrología (INAMHI), en su estación ubicada en Chone, registró en el año
1998 un valor aproximado a 2500 mm, en tanto que, en el año 1996 el valor fue próximo a
600mm, con un promedio anual cercano a los de 1200 mm, lo que dificulta la distribución
permanente de la demanda de agua por parte de los habitantes y la biota en general. El
Estado ecuatoriano, con el objetivo de evitar excesos o carencias del recuso hídrico en la
zona, ejecuta el Proyecto Multipropósito Chone (PMCH) que tiene como objetivos la
construcción de la presa de Río Grande y la construcción de un sistema de riego para
abastecer una demanda de aproximadamente 7000 ha.
De acuerdo al Estudio de Impacto Ambiental realizado para la construcción del proyecto
Multipropósito Chone, difundido por la Secretaría Nacional del Agua (SENAGUA), en
diciembre de 2010 se tomó datos de la estación M162 Chone durante el segundo semestre
del año 2004 y se demostró un déficit hídrico de entre 200 a 600 mm debido a las bajas
precipitaciones (Figura 1).
Figura 1. Climograma del año 2004 con datos de la estación M162 Chone
Fuente. SENAGUA, 2010
Por las marcadas diferencias en las precipitaciones, el objetivo del presente trabajo fue
establecer la relación existente entre la composición química inorgánica del agua, la
precipitación y la evaporación en la cuenca de Río Grande y ubicarla en el gráfico: relación
de los iones y mecanismos de procesos químicos de las aguas (Gibbs, 1970)
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.25 - 34
27
2. Materiales y Métodos
El presente trabajo fue una investigación no experimental, transversal y descriptiva (Díaz,
2009) con muestreo en el 100% de los cuerpos de agua (Guayacán, Juan Cayo, la Balsa,
Coñaque, Sánchez y Platanales) que van a drenar a la cuenca del Río Grande.
Con el fin de observar el incremento en la composición química inorgánica del agua, se
muestreó en el nacimiento, tramo medio y desembocadura al cauce principal de la cuenca,
tal como se indica en la Figura 2.
Se tomaron 71 muestras simples en la época lluviosa (enero y febrero de 2013) y 40
similares, en época de estiaje (agosto y septiembre 2014) en toda la cuenca del Río Grande
con el objetivo de comparar el incremento-decremento de la composición química inorgánica
del agua en relación con la precipitación y la evaporación.
La diferencia del número de muestras de la época lluviosa a la de estiaje radicó en que
debido a la anegación de la cuenca no se pudo acceder a todos los puntos tomados en
época de estiaje, sin embargo, los puntos neurálgicos fueron tomados, tal es el caso del
punto donde se construye la presa PMCH, que corresponde en el estiaje al punto 24 y en
lluvias al punto 11
Mediante datos obtenidos de la estación M162 del INAMHI se determinó las variaciones
anuales y mensuales de precipitación durante un período de 20 años, datos que fueron
completados y validados anticipadamente con apoyo de la estación Portoviejo, y
se
comprobó estadísticamente la información de acuerdo a lo que propone Monsalve (2009).
Los parámetros medidos durante el muestreo fueron: cationes de sodio, potasio, calcio,
magnesio; y aniones de carbonatos, bicarbonatos, sulfatos y cloruros que fueron analizados
en el laboratorio LASA, el cual está acreditado al OAE, Organismo de Acreditación
Ecuatoriano (http://www.laboratoriolasa.com/web/pags/cuerpo.html)
En el litoral ecuatoriano existe un régimen de tipo tropical con una estación lluviosa única
entre Diciembre y Abril (Pourrut, 1995) lo que se observa en la Figura 3.
Con los resultados obtenidos se elaboraron curvas de distribución de los diferentes aniones
y cationes de acuerdo al sistema hidrográfico, la altitud y los diferentes períodos, para
observar cuál es la distribución de la concentración inorgánica de las aguas. Además, para
comprender las variaciones producidas por las marcadas condiciones climáticas se empleó
la curva que controla los procesos químicos del agua superficial propuesta por Gibbs (1970)
y que sigue vigente tal como lo demostró Yu et al. (2014).
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.25 - 34
28
Figura 2. Ubicación de los puntos de agua muestreados
3. Resultados
Precipitación
Antes de determinar las variaciones mensual y anual de las precipitaciones los datos de la
estación M162 de Chone fueron completados y verificados estadísticamente, para ello se
utilizó también la estación M005 de Portoviejo. La variación en la precipitación promedio
mensual se observa en la Figura 3 y la variación promedio anual se observa en la Figura 4.
La Figura 4 demuestra que las precipitaciones promedio máximas están en los años 1997,
1998 y 1999 siendo cercanas a los 2000 mm, en cuanto a las precipitaciones mínimas
anuales fueron en los años 1991 y 1996 con valores cercanos a los 600mm.
La cuenca hidrográfica del Río Grande, donde se construye el PMCH tiene un
comportamiento hidrológico variado, desde precipitaciones que superan los 2000mm que
aguas abajo generan inundaciones y pérdidas económicas, hasta precipitaciones con
valores inferiores a los 600mm ocasionando pérdidas en los campos de cultivo por falta de
agua para riego
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.25 - 34
29
350,000
Precipitación (mm)
300,000
250,000
200,000
150,000
100,000
50,000
0,000
Meses
Figura 3. Variación de la precipitación mensual en 20 años en la estación Chone
3000,000
Precipitación (mm)
2500,000
2000,000
1500,000
1000,000
500,000
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
0,000
Años
Figura 4. Variación de la precipitación anual en 20 años en la estación Chone
4. Discusión
El promedio de la concentración de aniones y cationes en la época de lluvias fue de 175
mgL-1, mientras que en la época de estiaje fue de 240 mgL-1, que inicialmente es lógico pues
en el primer caso están diluidas las especies químicas y en el segundo concentradas, sin
embargo, esto no siempre es una regla como lo citó Carrera y Pérez (2013), en la cuenca
del río Milagro.
Existe una predominancia del anión bicarbonato, que probablemente su contenido se origine
en el desgaste y disolución de rocas en la cuenca que contienen carbonatos tales como la
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.25 - 34
30
piedra caliza, definida por la geología de la zona (Carta Geológica de Chone MIII-F2 3591-I,
1979).
El catión predominante es el calcio, cuyo origen eventualmente se deba a la presencia de
piedra caliza que presenta una baja solubilidad en agua pura; su disolución es promovida
por la presencia de CO2 disuelto en el agua, el atmosférico o el generado en sedimentos
ricos en materia orgánica (Fuentes y Masoll, 2002). En cuanto a la superioridad del calcio en
ciertas zonas, posiblemente se deba a que los minerales predominantes son los feldespatos,
además la geología del lugar describe que la zona de estudio posee restos fósiles, los que
tienen como componente principal al calcio.
En la Figura 5 se presentan la distribución de aniones y cationes en los diferentes sistemas
hidrográficos que conforman la cuenca del Río Grande para la época de estiaje, donde se ve
que el mayor contenido de sales está en el punto 24 perteneciente al Río Grande, debido a
que es la descarga de todos los afluentes secundarios. La sal predominante es el sulfato de
calcio.
En la Figura 6 se presentan la distribución de aniones y cationes en los diferentes sistemas
hidrográficos que conforman la cuenca del Río Grande para la época de lluvias, donde se ve
que el mayor contenido de sales está en el punto 11 perteneciente al Río Grande, donde se
construye la PMCH. La sal predominante es el bicarbonato de calcio.
Diagrama que representa los procesos que controlan la química de las aguas
superficiales
Gibbs (1970) identificó tres mecanismos naturales que controlan la química del mundo de
las aguas continentales superficiales: la mineralización en equilibrio con las rocas,
predominancia de la evaporación con respecto a la precipitación y predominancia de la
precipitación con respecto a la evaporación. Para definir el comportamiento de la cuenca del
Río Grande se agrupó las estaciones por sistemas hidrográficos, resultando seis en la época
de lluvias y siete en periodo de estiaje. De cada uno de los sistemas se obtuvo el valor
promedio de los sólidos totales disueltos y de la relación Na:(Na+Ca) (Figura 7).
Los resultados indican que las aguas del periodo de estiaje presentan una predisposición a
la concentración del tipo bicarbonatada cálcica, ubicándose los puntos con tendencia a la
zona de predominancia de la evaporación con respecto a la precipitación. Este tipo de zonas
típicamente se ubican en el continente africano y asiático donde las lluvias son escasas y
por tanto los problemas de sequía son comunes (Gibbs, 1970)
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.25 - 34
Estero Juan
Cayo
Río Sánchez
Escuela Luis
Duran
Estero el Regreso
Estero Pomarosa
Cationes
Estero Camino
al río la Balsa
Río Coñaque
Río Boca de
Platanales
0,0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
5,0
Número de sitios de muestreo
Aniones
Concentración (mmol c L-1 )
Estero el Naranjo, Escuela
Octavio Zambrano
Río Grande
5,0
Presa PPMCH
Río Grande
10,0
Estero Agua fría
Estero Caracolillo
31
10,0
Ca2+
2+
Mg
+
Na
K
+
2-
CO
3
-
HCO
3
-
Cl
2-
SO
4
15,0
Figura 5. Distribución de iones del muestreo de aguas en la cuenca donde se construye el PMCH (estiaje)
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.25 - 34
62
64
66
68
70
72
Río Platanales
32
Cationes
4,0
Camino al
Retiro
Río Cañitas
Juan Cayo
Estero a
río Grande
Presa PPMCH
6,0
Río Coñaque
Río Sánchez
Río Coñaque
Aniones
Concentración (mmolc L-1 )
2,0
0,0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
2,0
4,0
Ca²⁺
6,0
Mg²⁺
Na⁺
K⁺
CO₃²⁻
HCO³⁻
Cl⁻
SO₄²⁻
Número de sitios de muestreo
Figura 6. Distribución de iones del muestreo de aguas en la cuenca donde se construye el PMCH (época de lluvia).
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.25 - 34
33
10000
Cuenca de Río Grande en
donde se construye la presa
Propósito Múltiple Chone
Bajo
Aguas
marinas
Precipitación o escorrentía
Sales Totales Disueltas (mg/L)
1000
Mineralización en
equilibrio con las rocas
100
Alto
10
Aguas
continentales
1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
Ca - HCO3
0,5
0,6
0,7
Na: Na + Ca
0,8
0,9
1
Na - Cl
Figura 7. Puntos de agua de la época de estiaje (∆) y de lluvia (□), ubicados en la curva
de salinidad de Gibbs.
En cuanto a las aguas en el período de lluvia presentan una predisposición a la
concentración del tipo bicarbonatada cálcica, ubicándose los puntos con tendencia a la zona
de mineralización en equilibrio con las rocas. Este tipo de zonas típicamente se ubican en
trópico de Sudamérica, con características de suelos pobres por el lavado de minerales
(Carrera et al., 2011)
La precipitación se está reduciendo y la composición química inorgánica de las aguas de
Río Grande aumentando en la época de estiaje que corresponde a ocho meses en el año,
por lo que es necesario establecer un plan de manejo ecosistémico de la cuenca
hidrográfica en donde se construye el PMCH.
Se debe considerar el caso de la cuenca de Río Grande, que se constituye en un caso
atípico pues en la zona ecuatorial donde está ubicado el Ecuador las precipitaciones son
altas en comparación con el resto del planeta (Aparicio, 2012)
5. Conclusiones y Recomendaciones
La cuenca hidrográfica de Río Grande, en donde se construye el PMCH, presentó una
irregular distribución de lluvias en un período de 20 años. En el fenómeno del niño las
precipitaciones superaron los 2500mm generando inundaciones, mientras que en otros
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.25 - 34
34
años, existió un estiaje con precipitaciones que no alcanzaron los 600mm al año. Los
procesos que controlan la química del agua superficial de los sistemas hidrográficos que
forman Río Grande poseen una predisposición a la zona de mineralización en equilibrio
con las rocas, sin embargo, en el periodo de estiaje se observó la tendencia hacia la zona
donde predomina la evaporación con respecto a la precipitación aumentando la composición
química inorgánica de las aguas de la cuenca del Rio Grande en Chone-Ecuador, que en el
tiempo podría ampliarse.
Se recomienda la realización de un muestreo sistemático en los puntos analizados.
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Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.35 - 44
Copyright © 2015 Universidad Tecnológica Equinoccial
http://ingenieria.ute.edu.ec/enfoqueute/
e-ISSN: 1390‐6542 / p-ISSN: 1390-9363
Recibido (Received): 2015/01/29
Aceptado (Accepted): 2015/03/25
La optimización evolutiva multi objetivo en la confección de
equipos de desarrollo de software: una forma de lograr la
calidad en el producto final
(Evolutionary multi-objective optimization for software development
teams building: a way of obtaining quality in the final product)
Yasnalla Rivero Peña1, Pavel Novoa Hernández2, Yandi Fernández Ochoa3
Resumen:
En la presente investigación se propone un modelo matemático que permite enfocar el
proceso de creación de equipos de desarrollo de software como un problema multi
objetivo discreto. Los objetivos considerados son el nivel de competencia y el nivel de
utilización de los profesionales en el equipo. Dada la complejidad del espacio de
búsqueda del problema, se propone la aplicación de un método de optimización
aproximado. Específicamente se seleccionó el algoritmo genético NSGA-II basado en
el concepto de Dominancia de Pareto. Este método fue aplicado en seis escenarios
diferentes con el objetivo de analizar la calidad de soluciones que obtiene. En general
se puede afirmar que el método es eficiente y obtiene soluciones (asignaciones) de
alta calidad.
Palabras clave: confección de equipos; optimización multiobjetivo; dominancia de Pareto
Abstract:
In this research a mathematical model to approach the process of creating software
development teams as a discrete multi-objective problem is proposed. The objectives
considered are the level of competition and the level of utilization of professionals in the team.
Given the complexity of the problem search space, the application of an approximate
optimization method is proposed. Specifically, the genetic algorithm NSGA-II based on the
concept of Pareto dominance was selected. This method was applied in six different scenarios
in order to analyze the quality of the obtained solutions. In general we can say that the method
is efficient and gets solutions (assignments) of high quality.
Keywords: team building; multiobjective optimization; Pareto dominance
1
Universidad de Holguín “Oscar Lucero Moya”, Facultad de Informática y Matemática, Holguín – Cuba
([email protected])
2
Universidad de Holguín “Oscar Lucero Moya”, Facultad de Informática y Matemática, Holguín – Cuba
([email protected])
3
Universidad Tecnológica Equinoccial, Facultad de Ciencias de la Ingeniería, Campus Santo Domingo,
Quito – Ecuador ([email protected])
36
1. Introducción
El aseguramiento de la calidad es un factor clave en el proceso de realización del software. En
este contexto la selección adecuada del personal que formará los equipos de desarrollo es crucial
e influye directamente en la efectividad del proceso (Llerena, 2004).
En todas las metodologías de desarrollo actuales existen roles de trabajo que deben ser ocupados
por profesionales capaces. Por ejemplo, en el caso del Proceso Unificado de Rational (RUP)(Ivar
Jacobson, 2000), se pueden contar más de 30 roles agrupados en Analistas, Desarrolladores,
Gestores, Apoyo, Especialistas de Prueba, y Otros roles. Obviamente RUP está diseñada para
proyectos grandes. A diferencias de esta, las metodologías ágiles, y por tanto dedicadas a
proyectos más pequeños, poseen un número de roles considerablemente menor. Tal es el caso
de la metodología Programación Extrema (XP)(Beck, 2004), la cual cuenta con un total de 7 roles:
Programador, Cliente, Encargado de pruebas, Encargado de seguimiento, Entrenador, Consultor,
y Gestor. A excepción del Cliente (que forma parte del desarrollo del software), el resto debe ser
seleccionado adecuadamente para lograr los objetivos del proyecto.
Independientemente del tipo de metodología, la tarea de crear equipos de desarrollo a través de la
asignación de profesionales a los roles, es compleja. Lo anterior se justifica si se tiene en cuenta
que los profesionales poseen distintos niveles de competencias (habilidades, conocimientos, etc.)
y que los roles requieren distintos niveles de dichas competencias. Además, es habitual que los
mismos profesionales ocupen diversos roles en un mismo proyecto. Esto provoca un nivel de
sobreutilización que pudiera ser beneficioso en algunos casos, pero desde el punto de vista de los
profesionales constituye un aumento de su contenido de trabajo.
La presente investigación trata de resolver esta dificultad mediante la automatización de este
proceso. En esencia, se propone un modelo matemático que permite enfocar esta situación como
un problema de optimización multiobjetivo discreto. Dada la complejidad del espacio de búsqueda
de dicho problema, se propone en consecuencia la aplicación de un método aproximado moderno.
Específicamente se trata del algoritmo genético NSGA-II, basado en el concepto de dominancia
de Pareto. Dicho método fue analizado a través de 6 casos de estudio (escenarios) con diferentes
número de roles y profesionales.
2. Metodología computacional
A continuación se exponen los principales pasos seguidos en la metodología computacional
empleada para darle solución al problema de la confección de equipos de desarrollo de software.
El problema que se pretende resolver en esta investigación queda definido como sigue:
Realizar la mejor asignación de un grupo de profesionales al conjunto de roles de la metodología
RUP, maximizando el nivel de competencias requerido en cada rol, y minimizando la
sobreutilización general de los profesionales empleados.
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.35 - 44
37
Para resolver este problema se hace necesario modelar los aspectos que lo describen. Por
ejemplo, una cuestión importante es cómo medir el grado de competencias de un profesional o un
rol determinado. Asimismo, resulta necesario definir el grado de utilización óptima de los
profesionales en los flujos de trabajo. Finalmente, aunque no queda de manera explícita en la
definición dada anteriormente, este problema incluye casos especiales como por ejemplo, cuando
el número de profesionales es inferior a la cantidad de roles, en cuyo caso habría que asignar un
mismo profesional a varios roles. En la Sección siguiente se describe el modelo matemático
propuesto que incluye estas y otras cuestiones.
Modelo del problema
A partir de la descripción dada en la sección anterior, el modelo matemático que se propone es el
siguiente:
Datos:
R = {1,2, … n} Roles a ocupar por los profesionales.
C = {1,2, … , m} Competencias a considerar en la asignación de los roles.
P = {1,2, … q} Profesionales disponibles para ocupar los roles.
𝑀 ∈ [0,1](nxm) Matriz de roles vs. competencias.
𝑀∗ ∈ [0,1](𝑝𝑥𝑚) Matriz de profesionales vs. competencias.
Variables de decisión:
𝑋 = (𝑥1 , 𝑥2 , … 𝑥𝑛 )𝑇 donde 𝑥𝑗 ∈ 𝑃(𝑗 = 1, … , 𝑛)
Funciones objetivo:
1) Error del nivel de competencia requerida:
𝑛
𝑚𝑖𝑛 𝐹𝑐𝑜𝑚𝑝 (𝑋) = ∑(𝑚∗𝑗𝑖 − 𝑚𝑗𝑖 )
𝑗=1
Donde 𝑚𝑗𝑖 ∈ 𝑀 es el nivel de competencia del profesional 𝑥𝑗 en la competencia i,
mientras que 𝑚∗𝑗𝑖 ∈ 𝑀∗ es el nivel de competencia i requerido por el rol j.
2) Error del nivel de sobre-utilización de los profesionales:
𝑛
min 𝐹𝑢𝑡𝑖𝑙𝑖𝑑 (𝑋) = ∑(𝑢(𝑥𝑗 ) − 1)
𝑗=1
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.35 - 44
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Donde 𝑢(𝑥𝑗 ) es una función que devuelve la cantidad de veces que el profesional es
empleado en los roles.
Como se aprecia en este modelo, el objetivo es obtener soluciones que posean valores mínimos
de estos errores. En particular, las soluciones del problema son vectores de combinaciones de
números enteros, los cuales a su vez son índices correspondientes a los profesionales.
Habitualmente, en estos tipos de problemas la cantidad de soluciones (tamaño del espacio de
búsqueda), puede determinarse mediante fórmulas conocidas del análisis combinatorio. En efecto,
sea Ω el espacio de búsqueda, es fácil ver que su tamaño depende del número de profesionales
disponibles (𝑝) y el número de roles a ocupar (𝑟). Más formalmente, la cantidad de soluciones
viene dada por el número total de r- arreglos que se puede formar a partir de p elementos, en
(este caso de profesionales):
‖Ω‖ = 𝑝𝑟
Para tener una idea de cuánto aumenta el tamaño de este espacio de búsqueda en función de p y
r, suponga el caso en que se tienen que asignar 20 profesionales a 10 roles. En este caso
‖Ω‖ = 2010 = 1.24 𝑋 1013 , sin dudas un número grande. Claro está, entre estas soluciones
también se encuentran algunas que resultarían poco prácticas y por tanto no deseables, tales
como asignar a todos los roles el mismo profesional, esto es, cuando las componentes del vector
solución cumplen que 𝑥𝑗 = 𝑎(𝑗 = 1, … , 𝑛).En la literatura existen varias investigaciones acerca de
este tipo problema, conocido frecuentemente como problemas de construcción de equipos (team
building problems), de entre los que se destacan los de (Wegener, 2005);(Novoa, 2013);(Ahmed,
2013).
Dada su complejidad, la aplicación de técnicas exactas(Beveridge Gordon S. , 1970; Griva, 2009;
Kaufamnn, 1978) resulta en algunos casos poco práctica y en otros simplemente imposible. En
este contexto, los métodos numéricos aproximados justifican su aplicación, en especial las
denominadas metaheurísticas (Edmund K. Burke, 2005; Melián, 2003) que han resultado ser
eficientes en el tratamiento de este tipo de problemas. En la próxima sección se detalla el método
de solución empleado. Las metaheurísticas son procedimientos que se caracterizan por obtener
soluciones de alta calidad en un tiempo razonable.
3. Resultados y discusión
En la actualidad existen diversos métodos para solucionar el modelo anterior. Sin embargo, dada
la complejidad del problema, resulta adecuada la aplicación de métodos pertenecientes al campo
de la Computación Inteligente (o Soft Computing). Estos métodos, denominados metaheurísticas,
encuentran soluciones muy cercanas a la óptima en un tiempo razonable. Dentro de las
metaheurísticas que pueden resolver eficientemente el modelo anterior se encuentran las basadas
en el concepto de dominancia de Pareto(K. Deb, 2005; Knowles, 2008).Básicamente, este
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.35 - 44
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concepto permite definir el conjunto de soluciones óptimas teniendo en cuenta el valor de cada
función objetivo por separado. Como consecuencia se puede decir que una solución A domina a
otra B, si A posee mejores valores en las funciones objetivo en relación a B. En particular, al
conjunto de soluciones que no son dominadas por ninguna otra se le llama Conjunto de Pareto,
mientras que a los valores correspondientes de las funciones objetivo se le denomina Frente de
Pareto. Entonces, bajo estas consideraciones, resolver un problema multiobjetivo consiste en
encontrar el conjunto de soluciones no dominadas más cercanas al Conjunto de Pareto. Las
ventajas de aplicar un método que se base en estas consideraciones es que la posibilidad de
contar al final con varias soluciones igual de buenas. Queda por parte del decisor (o usuario final),
seleccionar las soluciones que le resulten útiles en su contexto.
Una de las metaheurísticas más estudiadas (y de excelente rendimiento) en problemas de este
tipo es la denominada NSGA-II(e. Deb, 2002). Este método está basado en el paradigma
computacional Algoritmos Genéticos (GA), y su principal característica es la presencia de un
novedoso procedimiento de ordenamiento de las soluciones no dominadas, el cual posee una baja
complejidad computacional. En el trabajo original, NSGA-II fue probado en problemas
multiobejetivo continuos, mientras que el problema que nos ocupa posee un espacio de búsqueda
discreto. De manera que se necesita modificar los operadores de variación del algoritmo con el
objetivo de que tengan sentido en el contexto discreto. Con respecto a esta cuestión, existen
varias posibilidades. En el caso concreto de esta investigación seleccionamos los siguientes:

Operador de mutación: Uniforme con tasa de mutación 0.01.

Operador de cruzamiento: Scattered.

Operador de selección: Tournament.
El resto de los pasos del algoritmo NSGA-II se dejaron sin variación. Como entorno de
experimentación se empleó el software Matlab versión 2012b, en particular la aplicación Global
Optimization perteneciente a la caja de herramienta de igual nombre. Esta aplicación brinda una
interfaz gráfica al usuario que posibilita el establecimiento de los elementos del modelo, así como
los operadores mencionados anteriormente al algoritmo NSGA-II.
Ejemplos ilustrativos
Con el objetivo de mostrar el funcionamiento del método descrito anteriormente en la solución del
modelo propuesto, hemos diseñado tres casos de estudio. Sus características se muestran en la
Error! Reference source not found., como se aprecia, se tratan de tres escenarios posibles en la
creación de equipos en metodologías de desarrollo como RUP. Cada escenario varía el número
de roles, profesionales y competencias, con la consecuente repercusión en el tamaño del espacio
de búsqueda (No. Soluciones, última columna).
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.35 - 44
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Tabla 1. Casos de estudio
No.
Caso de estudio
No. Roles
No. Profesionales
CE1
10
10
5
1.00×1010
CE2
10
20
10
1.02×1013
CE3
10
40
15
1.05×1016
CE4
20
10
5
1.00×1020
CE5
20
20
10
1.05×1026
CE6
20
40
15
1.10×1032
Competencias
No. Soluciones
En relación a las respectivas matrices de roles vs. Competencias y profesionales vs.
Competencias, se han generado con valores aleatorios en el intervalo [0,1], siguiendo una
distribución uniforme. En general se realizaron 5 ejecuciones por cada escenario.
Los resultados se muestran en la Figura 1 y Figura 2, las cuales corresponden al Frente de Pareto
(de acuerdo a los objetivos del modelo: error del nivel de competencias y error del nivel de
utilización), y al Conjunto de Pareto. En este último caso hemos representado a los profesionales
a través de sus índices, los cuales a su vez han sido representados por colores. De este modo se
puede obtener una vista sobre la diversidad de las soluciones obtenidas en cada escenario.
A través de las gráficas de ambas Figuras, se puede ver que el algoritmo NSGA-II obtiene
soluciones con bajos niveles de ambos objetivos, lo cual permite seleccionar las mejores
asignaciones (Fig. 1). Asimismo, nótese que la diversidad de las soluciones se ve claramente
afectada cuando el número de profesionales es menor que el número de roles. Tal es el caso del
caso de estudio CE4, donde se deben asignar 10 profesionales a 20 roles (Fig. 2-d). En este caso,
obsérvese la prevalencia del color azul, el cual indica la asignación de un mismo profesional
(representado por ese color) a varios roles. Evidentemente, estas soluciones tienen asociado un
error alto del nivel de utilización. No obstante, el algoritmo es capaz de encontrar otras con mejor
error de utilización en este mismo escenario, como por ejemplo las soluciones desde la 20 a la 25.
En sentido general, se puede concluir que el algoritmo NSGA-II resulta efectivo en el modelo
considerado.
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.35 - 44
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Figura 1. Frentes de Pareto correspondientes a los casos de estudio considerados.
Figura 2. Conjunto de Pareto (soluciones no dominadas) correspondientes a los casos de
estudio considerados. Los colores representan los índices de los profesionales asignados a
cada rol.
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.35 - 44
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4. Conclusiones y Recomendaciones
En este trabajo se presentó un modelo multiobjetivo para resolver el problema de la creación de
equipos de desarrollo de software de manera óptima. Dicho modelo establece dos objetivos a
tener en cuenta en la asignación de profesionales a los roles: el primero está relacionado con el
nivel de competencia que poseen los profesionales en cada rol, mientras que el segundo está
dedicado a cuantificar la sobreutilización de los profesionales en los equipos.
La idea en general es obtener equipos de trabajo formado por los profesionales más capaces en
cada rol, y al mismo tiempo, que no se sobre utilicen dichos profesionales, esto es, no se asigne el
mismo profesional a varios roles.
Adicionalmente, se estudió la complejidad del espacio de búsqueda de dicho modelo, la cual
resultó ser alta teniendo en cuenta que el número de soluciones aumenta conforme el número de
profesionales y roles crecen. En consecuencia, se aplicó como método de solución, el algoritmo
NSGA-II de excelentes resultados en diversos contextos reales. Dicho algoritmo fue modificado
para tratar el tipo de solución (discreta en este caso) que presenta el modelo propuesto. Con el
objetivo de estudiar como el algoritmo seleccionado resuelve el modelo propuesto, se diseñaron 6
casos de estudio. Los resultados obtenidos confirman la efectividad del algoritmo.
Como trabajos futuros proponemos el estudio de otros algoritmos y enfoques que resuelvan este
problema, así como la aplicación de estos a otros escenarios similares en el contexto de la
creación automatizada de equipos.
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Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.35 - 44
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Copyright © 2015 Universidad Tecnológica Equinoccial
http://ingenieria.ute.edu.ec/enfoqueute/
e-ISSN: 1390‐6542 / p-ISSN: 1390-9363
Recibido (Received): 2015/01/20
Aceptado (Accepted): 2015/03/25
Diagnóstico de indicadores entéricos en cilantro (Coriandrum
sativum) y perejil (Petroselinum sativum) que se expenden en
mercados populares del norte de la ciudad de Quito
(Diagnostic of enteric indicators in coriander (Coriandrum
sativum) and parsley (Petroselinum sativum) sold at popular
food markets in Quito)
Dayana Cerón Salgado, Nubia Grijalva Vallejos1
Resumen:
Se analizaron 108 muestras (54 de cilantro y 54 de perejil) obtenidas de manera aleatoria en
tres puestos de expendio de tres mercados del norte de la ciudad de Quito seleccionados para
este estudio. Se realizó la determinación de Coliformes Totales (CT), Coliformes Fecales (CF) y
Escherichia coli (EC). La población de CT para cilantro fue de 5.09 log UFC/g y 6.39 log UFC/g
para perejil. Se obtuvieron valores de CF de 607.0 NMP/g en el mercado uno, 596.7 log NMP/g
en el mercado dos y 474.2 NMP/g para el mercado tres. El 23.1% de las muestras de perejil
presentaron recuentos positivos para Escherichia coli mientras que para cilantro el 14.8% de
las muestras fueron positivas. La presencia de indicadores entéricos (CT, CF y EC) fue
independiente del mercado y puesto de expendio lo que indica un alto nivel de contaminación y
demuestra la necesidad de un control microbiológico en el sistema de riego, cosecha,
transporte y condiciones higiénicas de los manipuladores para asegurar la calidad de los
vegetales tipo hoja, es recomendable establecer una normativa local para evaluar la calidad
microbiológica de este tipo de alimentos.
Palabras clave: Indicadores entéricos, Escherichia coli, cilantro, perejil.
Abstract:
In this research, 108 samples were analyzed (54 of coriander and 54 of parsley). These
samples were obtained under a random method in three distribution spots on each of the
markets around the north of the city of Quito. Total coliforms (TC), fecal coliforms (FC) and
Escherichia coli (EC) were detected. The average of TC value for coriander was 5.09 log UFC/g
and 6.39 log UFC/g for parsley. Values of 607.0 NMP/g for F for the market #1, 597.7NMP/g for
the market # 2, and 474.2 NMP/g for the market # 3 were found. The 23.1% of the parsley
samples presented positive recounts for Escherichia coli while for the coriander the 14.8% of
the samples were positive for this bacterium. The presence of enteric indicators (TC, FC, and
EC) was independent from the market and the distribution point which indicates a high
contamination level and demonstrates the necessity of a microbiologic control on the irrigation
system, farming, transport and hygienic conditions of handlers in order to assure the quality of
the leafy vegetables, is recommended to set local norms to evaluate the microbiological quality
of these foods.
Keywords: enteric indicators, Escherichia coli, plant leaf type, coriander, parsley.
1
Universidad Tecnológica Equinoccial, Quito – Ecuador ([email protected])
46
1. Introducción
Las hortalizas son un grupo de alimentos que se cultivan en huertos o sembríos, su consumo
principalmente está enfocado a la alimentación por poseer innumerables propiedades
nutricionales (Rivera, Rodríguez, & López, 2009).
El valor nutricional de las hortalizas se basa especialmente en micronutrientes como potasio,
calcio, hierro; las cantidades de macronutrientes no son significativas ni presentan un alto valor
calórico. Las hortalizas o vegetales tipo hoja como cilantro, perejil, apio, lechuga, acelga y
espinaca son empleadas en platos tradicionales o comúnmente preparados en los hogares, tal es
el caso de sopas, ensaladas, comidas rápidas (Verdú & Carazo, 2005).
El cilantro es una planta herbácea, sus hojas presentan un aspecto muy fino con sabor y aroma
característicos, es una fuente importante de vitamina K que interviene en factores de coagulación
sanguínea. Se lo considera originario del norte de África y sur de Europa. Fue una de las primeras
especies que se introdujo en América para la conservación de carnes y como hierba medicinal:
sus frutos maduros se usan para condimentar. En países de Latinoamérica como México,
Venezuela, Colombia y Ecuador se usan las hojas frescas enteras o picadas. Además del uso
culinario, en muchas culturas (India, Grecia, China y Japón) se usa el cilantro como remedio
casero. En estudios realizados en la década de los noventa se le atribuyó propiedades quelantes
para atrapar metales en sangre que producen envenenamiento (Ramos, 2008).
El perejil, planta herbácea, se consume de forma cruda. Es originario del Mediterráneo oriental.
Los griegos y romanos lo veneraban como una planta sagrada que acompañaba las grandes
festividades (Japon, 2011).Posee vitaminas como la A, B1, B2 y C aunque no son una fuente
significativa, además de minerales como hierro y fósforo; su olor característico está dado por un
aceite volátil llamado apiol (Galeazzi, 2004).
El cilantro y el perejil son vegetales de consumo habitual que se ingieren crudos. Por su
naturaleza pueden ser portadores de agentes infecciosos
causantes de enfermedades
transmitidas por alimentos (ETAs). Por el tipo de cultivo y la manipulación previa a la
comercialización pueden presentar un alto número de enterobacterias que son la causa más
importante de enfermedades gastrointestinales. La detección e identificación de este tipo de
microorganismos, permite tener una idea de la calidad microbiológica que presenta el producto
(Galeazzi, 2004).
Las ETA´s representan un gran peligro para la salud de los seres humanos. Son producidas por la
ingesta de alimentos y bebidas contaminados con microorganismos y sus toxinas, muchas
personas enferman y mueren alrededor del mundo por consumir alimentos insalubres (Ramírez
Merida, Alfieri, Gamboa, & Morón de Salim, 2009).
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.45 - 54
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Pese a que no se notifica un elevado porcentaje de ETA’s, estas son solo una pequeña fracción
de lo que ocurre en la realidad, razón por la cual no se tienen datos de la incidencia anual de las
mismas, por ejemplo, se estima que en los países industrializados se informa <10% de la cifra
real, mientras que en los países en vías de desarrollo se informa solo el 1% de las cifras reales
(Fuentes & Cepedillo, 2012).
El Sistema de Información Regional para la Vigilancia Epidemiológica de las Enfermedades
Transmitidas por Alimentos (SIRVETA) de la OPS/OMS manifestó que los brotes relacionados con
legumbres y hortalizas representan el 2,39% de las enfermedades de América Latina y el Caribe
(Hualpa & Castillo, 2009).
En estudios similares realizados en vegetales frescos en
Venezuela, Perú y Costa Rica se
detectó la presencia de microorganismos como Salmonella, Escherichia coli, Staphylococcus
aureus, mohos y levaduras que fueron hallados principalmente en lechuga, tomates, cilantro,
perejil y cebollas (Rivera, Rodríguez, & López, 2009; Ramírez Merida, Alfieri, Gamboa, & Morón
de Salim, 2009; Ginestre, Rincón, Romero, Castellano, & Ávila, 2010).
Este estudio permitió determinar la calidad microbiológica
de los dos vegetales frescos
consumidos con alta frecuencia, como son cilantro y perejil, en los principales mercados del norte
de la ciudad de Quito.
2. Metodología
2.1 Toma de muestra
Se seleccionaron al azar tres puestos de expendio de estos vegetales. Las muestras fueron
recolectadas los días sábados en el mercado La Ofelia, y los días domingos en los mercados
Santa Clara y La Carolina, en las condiciones normales de manipulación y venta al público; tanto
el cilantro como perejil fueron colocados en fundas plásticas por las mismas vendedoras, las
muestras se tomaron de 3 lotes diferentes, durante los meses de febrero y marzo del 2014; cada
muestra en 2 tomas distintas (2 réplicas).
2.2 Análisis microbiológicos
Se realizaron diluciones sucesivas según la norma técnica ecuatoriana INEN 1529-2 (1999). Para
la inoculación de las placas se utilizaron 7 diluciones sucesivas por cada muestra.
Para el recuento de coliformes totales se aplicó el procedimiento según Yousef & Carlstrom
(2006), en cuanto al recuento de coliformes fecales y Escherichia coli se realizaron tres tipos de
colimetrías según la norma técnica ecuatoriana INEN 1529-8.
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.45 - 54
48
2.3. Análisis estadísticos
El análisis estadístico de los datos fue realizado utilizando el software estadístico INFOSTAT
versión estudiantil, se utilizó un diseño factorial AxB, siendo la variable A los mercados y B los
lotes; los resultados fueron procesados mediante un análisis de varianza (ANOVA), las medias
fueron comparadas con la prueba de Tukey con una significancia de 0.05.
3. Resultados y Discusión
3.1 Coliformes Totales
Para el recuento de coliformes totales se empleó el método de la determinación del número más
probable (48h a 30°C) por la técnica de dilución en tubos. Según la combinación numérica
obtenida con los tubos de BGBL se detectó en todas las muestras un NMP de coliformes >1100
UFC/g, razón por la cual se procedió a la determinación de coliformes totales por la técnica de
recuento en placa. Los valores reportados en los recuentos en placa para coliformes totales se
muestran en la Tabla 1.
Tabla 1. Recuento de coliformes totales en cilantro y perejil adquiridos en diferentes mercados
Cilantro
Perejil
Log UFC/g1
Mercado
1
5.36 ± 0.41a
7.45 ± 0.22a
2
4.33 ± 0.43b
5.52 ± 0.54c
3
5.57 ± 0.24a
6.20 ± 0.54b
1
media ± desviación estándar (n=6)
Letras diferentes indican diferencia significativa entre mercado (p<0.05)
En relación a los resultados de los recuentos obtenidos en cilantro, el promedio de las medias
obtenidas fue de 5.09 log UFC/g presentando diferencias de 1 log entre cada uno de los
mercados, el mercado 3 fue el que presentó mayor población de coliformes totales. Ginestre et al.
(2010) reportaron que el 96% de las muestras presentaron coliformes totales en muestras de
cilantro comercializados en mercados populares de Maracaibo, los recuentos obtenidos estuvieron
en un rango de 4 - 9 log UFC/g, resultados que fueron similares a los obtenidos en el presente
estudio.
El valor promedio de los recuentos de coliformes totales en perejil fue 6.39 log UFC/g, siendo la
diferencia entre medias superior a 0.6 log UFC/g entre los mercados. Los mayores recuentos se
obtuvieron en el mercado 1. Rincón et al. (2010) analizaron la calidad microbiológica de vegetales
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.45 - 54
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tipo hoja en dos supermercados de Maracaibo-Venezuela; reportaron la presencia de coliformes
totales con valores para el cilantro de 4.19 log UFC/g y para el perejil de 4.03 log UFC/g, según
los autores esta elevada carga microbiana indica que estos vegetales pueden representar una
fuente potencial de microorganismos patógenos.
Los resultados obtenidos en relación al recuento de coliformes totales por puesto de expendio en
cada mercado, para cilantro y perejil, se muestran en las tablas 2 y 3 respectivamente; se
obtuvieron resultados diferentes en cada uno de ellos.
Tabla 2. Distribución de la población de coliformes totales en cilantro por puesto de expendio
Log UFC/g1
1
Puesto
Mercado 1
Mercado 2
Mercado 3
1
4.88 ± 0.01b
4.84 ± 0.06a
5.83 ± 0.1ª
2
5.72 ± 0.19a
3.89 ± 0.10c
5.42 ± 0.26ª
3
5.48 ± 0.23ab
4.25 ± 0.07b
5.46 ± 0.08ª
media ± desviación estándar (n=2)
Letras diferentes indican diferencia significativa entre mercado (p<0.05)
Tabla 3. Distribución de la población de coliformes totales en perejil por puesto de expendio
Log UFC/g1
1
Puesto
Mercado 1
Mercado 2
Mercado 3
1
7.36 ± 0.11a
4.87 ± 0.12a
6.65 ± 0.07ª
2
7.42 ± 0.16a
5.67 ± 0.08a
6.43 ± 0.13ª
3
7.59 ± 0.37a
6.02 ± 0.17b
5.53 ± 0.10b
media ± desviación estándar (n=2)
Letras diferentes indican diferencia significativa entre mercado (p<0.05)
Tanto para cilantro como para perejil en el mercado 2 se encontraron los valores de coliformes
totales más bajos en las muestras analizadas. Al comparar los resultados de los recuentos
obtenidos en cada vegetal se pudo observar de manera evidente que la contaminación microbiana
fue más elevada en las muestras de perejil; tanto el mercado 1 como el 3 presentaron elevada
contaminación de coliformes totales con una diferencia de medias superior a 0.9 log UFC/g.
En el Ecuador no existen normativas que definan criterios microbiológicos para vegetales frescos
que se consumen crudos, realidad que se repite en la mayoría de países de América Latina; sin
embargo, en normas relacionadas de México (COFEPRIS, 1994) y Perú (DIGESA, 2008) se
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.45 - 54
50
establece que los niveles de aceptabilidad para coliformes totales en verduras y hortalizas son de
102 a 104 UFC/g.
3.2 Coliformes Fecales
En la Tabla 4 se muestran los resultados de la cuantificación de coliformes fecales obtenidos por
el método de NMP (45.5°C por 48 horas) referentes a los tres mercados y al tipo de vegetal
analizado. Los valores más altos de coliformes fecales se encontraron en los mercados 1 y 2,
posiblemente debido a que en ambos centros de expendio los puestos de venta se localizaron en
un espacio al aire libre, los puestos de venta del mercado 3 se encontraron dentro de una
infraestructura cerrada diseñada para el expendio y comercialización de alimentos.
Tabla 4. NMP (Número más probable) de coliformes fecales en muestras de cilantro y perejil de los
diferentes mercados
NMP de Coliformes Fecales / g
Mercado 1
Mercado 2
Mercado 3
Cilantro
246.9
350.2
231.2
Perejil
360.1
246.5
243.0
Total
607.0
596.7
474.2
Tanto en muestras de perejil así como en cilantro la presencia de coliformes fecales fue similar,
presentándose en ambos vegetales en un 29.6% de las muestras evaluadas. Ginestre et al.
(2010) reportaron porcentajes de coliformes fecales superiores al 80% en muestras de cilantro y
71% en perejil mientras que Rivera, Rodríguez, & López (2009) encontraron un porcentaje de
coliformes fecales en perejil de 36.8%; los valores reportados en esta investigación son inferiores
a ambos resultados. En ambas investigaciones se atribuyó esta contaminación al agua de riego
procedente de ríos en los que se vierte agua residual no tratada que es propagada sobre cultivos
que son vendidos en mercados locales y consumidos por la población urbana y rural de las
ciudades.
Los resultados obtenidos en este estudio se interpretan como no aceptables según la norma
Oficial Mexicana NOM-093-SSA1 (COFEPRIS, 1994) ya que se establece que los límites máximos
permisibles para este tipo de alimentos es de 100 NMP/g de coliformes fecales
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.45 - 54
51
3.3 Escherichia coli
De las 108 muestras de vegetales tipo hoja analizadas, 41 (37,9%) resultaron positivas para
E.coli; 25 de estas fueron de perejil y 16 de cilantro. Como se observa en la Figura 1, el perejil fue
el que presentó mayor porcentaje de casos positivos de E. coli en relación al otro vegetal
analizado.
Perejil
17%
Cilantro
11%
Muestras
Negativas
72%
Figura 4.3. Presencia de Escherichia coli en muestras de vegetales tipo hoja analizados
Monge, Chinchilla, & Reyes (2000) reportaron en su estudio sobre la estacionalidad de bacterias
intestinales en hortalizas que se consumen crudas, que en el 42% de las muestras de hojas de
cilantro, los niveles de E.coli oscilaron entre 4 log UFC/g y 7 log UFC/g y señalan que es
necesario analizar las prácticas de manejo poscosecha ya que los índices de contaminación fecal
de los productos hortícolas son mayores en las áreas de mercado que en las de cultivo.
La Norma sanitaria peruana (DIGESA, 2008) establece que para frutas y hortalizas frescas (sin
previo tratamiento), el rango microbiológico aceptable para E. coli es de 102 a 103 NMP/g; en la
presente investigación se determinó que trabajando con diluciones hasta 103 se encontró que el
37.9% de las muestras analizadas fueron positivas, criterio que determina una calidad
microbiológica poco satisfactoria de los vegetales en estudio.
La presencia de la bacteria Escherichia coli en el 37.9% de las muestras analizadas indica una
defectuosa práctica higiénica de las personas que están involucradas con la poscosecha,
distribución, manipulación y comercialización de estos vegetales. E.coli al ser el mejor indicador
de contaminación fecal y al estar presente en alimentos puede poner en riesgo la inocuidad
alimentaria.
4. Conclusiones
Los resultados pueden dar una idea general del nivel higiénico de los vegetales y otros productos
alimenticios que se expenden en mercados y se consumen con alta frecuencia; la presencia de
CT indica falencias en la aplicación de buenas prácticas de higiene durante la manipulación previa
y la venta; sin embargo la presencia de este tipo de microorganismos en los alimentos no se
considera como peligrosa para el consumidor.
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.45 - 54
52
La presencia de coliformes fecales indica una deficiencia higiénica de las personas que manipulan
los alimentos así como las condiciones insalubres de los mercados donde se comercializan
vegetales frescos, las muestras positivas de E. coli fueron independientes del mercado y puesto
de expendio por lo que se evidencia la importancia de un control microbiológico de los vegetales
tipo hoja desde la cosecha para evitar brotes de enfermedades transmitidas por este tipo de
alimento.
4.1 Perspectivas futuras
Los organismos de control tanto nacionales como internacionales deben establecer criterios
microbiológicos que indiquen valores máximos permisibles de estos microorganismos en
vegetales tipo hoja con la finalidad de garantizar la inocuidad para los consumidores, además de
fomentar la capacitación de los agricultores y comerciantes en lo que se refiere a Buenas
Prácticas Agrícolas (BPA) y Buenas Prácticas de Manufactura (BPM) durante la recolección,
almacenamiento, transporte y comercialización con la finalidad de asegurar la inocuidad del
producto reduciendo los excesivos niveles de contaminación. Este tipo de estudios se puede
realizar en otro tipo de vegetales donde se analice la calidad microbiológica ya que estos
alimentos son de consumo masivo e ingeridos crudos o cocidos, por lo que es necesario contar
con rangos establecidos.
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Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.45 - 54
53
parcial para obtener el título en Licenciatura en Ingeniería en Alimentos (págs. 9-10).
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Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.45 - 54
54
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.45 - 54
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e-ISSN: 1390‐6542 / p-ISSN: 1390-9363
Recibido (Received): 2015/01/27
Aceptado (Accepted): 2015/03/27
Efecto de la sustitución de grasa dorsal de cerdo por aceite
de aguacate en la calidad de salchichas de pollo tipo suiza
(Effect of replacing pork backfat with avocado oil on the
quality of chicken sausages “Swiss type”)
Adriàn Moreno Vaca1, Priscila Maldonado Pacheco2
Resumen:
Se desarrolló un embutido con aceite de aguacate en sustitución total de la grasa dorsal
de cerdo contenida en su formulación. El análisis de perfil lipídico para la grasa dorsal de
cerdo reportó: AGS 35.45%; AGMI 41.95%; AGPI 20.71%. Para el aceite de aguacate:
AGS 18.66%; AGMI 68.37%; AGPI 12.19%. Los tratamientos utilizados correspondientes
a los porcentajes de contenido de aceite de aguacate como sustituto de la grasa dorsal
de cerdo en su formulación fueron: T 1= 50%, T2= 75% y T3=100%. Se determinó la
aceptabilidad sensorial de los tratamientos. No existieron diferencias estadísticamente
significativas. Se escogió el tratamiento con más alta puntuación como el mejor,
tratamiento T3. Se realizó la caracterización físico-química y microbiológica del
tratamiento T3 y de un tratamiento el cual no tuvo en su formulación aceite de aguacate,
tratamiento T0. Proteína en T0 fue 13.23% y en T3 12.56%. Grasa total, AGS y AGPI en
T3 se redujeron en 3.7%, 5.24% y 2.53% respectivamente. AGMI presentó un
incremento de 3.51% en T3. Ácidos trans fue 0 % para ambos tratamientos. Los
resultados obtenidos en la caracterización microbiológica se encontraron dentro de los
requerimientos establecidos en la NTE INEN 1338:12.
Palabras clave: Sustitución; salchicha; grasa; aceite; aguacate
Abstract:
A kind of chicken sausage “Swiss type” was developed with avocado oil content to
replace all fat from pork back fat in its formulation. Analysis of lipid profile for pork back fat
reported: SFA 35.45 %; MUFA 41.95 %; PUFA 20.71 %. For avocado oil: SFA 18.66 %;
MUFA 68.37 %; PUFA 12.19 % . Treatments used which corresponding to the
percentages of avocado oil content as a substitute for pork back fat in their formulation
were: T1 = 50 %, T2 = 75 %, T3 = 100 %. Sensory acceptability of treatments was
performed. There were no statistically significant differences. Treatment T 3 with highest
score was chosen as the best treatment. Physicochemical and microbiological
characterization was performed for T 3 treatment and for a treatment which didn’t have in
its formulation avocado oil, T 0 treatment. T0. Protein was 13.23% in T0 and 12.56% in T3.
Total fat, SFA and PUFA in T3 were reduced in 3.7%, 5.24% and 2.53% respectively.
MUFA showed an increase of 3.51% in T 3. Trans acids was 0% for both treatments. The
results obtained were located within the acceptable range established in the NTE (INEN)
1338:12.
Keywords: substitution; sausage; fat; oil; avocado.
1
2
Universidad Tecnológica Equinoccial, Quito – Ecuador ([email protected])
Universidad Tecnológica Equinoccial, Quito – Ecuador ([email protected])
56
1. Introducción
El consumo de grasas saturadas en exceso constituye un factor de riesgo para la salud
humana favoreciendo el desarrollo de patologías como obesidad, enfermedades
cardiovasculares, hipertensión, diabetes y dislipidemias, las cuales se encuentran entre las
principales causas de mortalidad en el país (INEC, 2011).
El Ministerio de Salud Pública del Ecuador a través de un comunicado de prensa dio a
conocer que 82 % de alimentos procesados ofertados en Ecuador contienen grasa, sal y
azúcar en niveles altos y por el contrario solamente un 2 % tienen niveles bajos. (LA HORA,
2013. 22 de noviembre),
Actualmente, en la elaboración de salchicha, existe una tendencia dirigida a la disminución
del contenido de grasa saturada del producto por razones de salud, así como la
incorporación de grasa vegetal en la formulación (García, Palo & Salas 2008).
En Turquía, en la Universidad de Ege se desarrollaron embutidos en los cuales se
reemplazó parcialmente la grasa animal por aceite de avellana de 60 al 90 %, conservando
la estabilidad en el embutido (Yildiz & Serdaroglu 2012). El estudio expone que el reemplazo
con aceite de avellana mejoró la calidad nutricional, bajando el colesterol e incrementando
el contenido de ácidos grasos monoinsaturados y poliinsaturados sin que esto provocara un
efecto adverso en la emulsificación o en los atributos sensoriales.
Si bien existen trabajos asociados al reemplazo de grasa dorsal de cerdo por aceite vegetal,
no se ha realizado un estudio del efecto en la calidad de salchichas de pollo tipo suiza
utilizando aceite de aguacate como sustituto parcial de la grasa dorsal de cerdo en la
obtención de este tipo de producto.
El objetivo del presente trabajo fue estudiar el efecto de la sustitución de la grasa dorsal de
cerdo por aceite de aguacate en la calidad de salchichas de pollo tipo suiza.
2. Metodología
2.1. Elaboración de salchicha de pollo tipo suiza
La carne de pollo, grasa dorsal de cerdo, aceite de aguacate y tripa sintética se obtuvo de
proveedores locales. Se retiró las venas, exceso de grasa, tendones, huesos y otras partes
de la carne de pollo que no se utilizan en el proceso. Se realizó adicionalmente un análisis
de pH de la carne de pollo con el fin de comprobar su aptitud para la elaboración del
embutido. Se congeló la materia prima a temperatura de -8 °C antes del proceso de picado.
Se procedió a cortar la grasa en porciones de 2 a 3 cm y la carne en porciones de 5 a 10
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.55 - 70
57
cm. La carne y la grasa se molieron utilizando un molino industrial HOBBART modelo 4B12.
Para la carne de pollo se utilizó el disco de 5 mm y para la grasa animal se utiliza el disco de
9 mm. Se colocó la carne en el en el cutter marca TALSA modelo T-3394 hasta obtener un
granulo fino, con una temperatura máxima de entre 10 - 12 ºC. Se adicionó sal, nitritos,
fosfatos y gradualmente la tercera parte del hielo previamente picado en un triturador de
hielo, se añadió el hielo en función de la temperatura que mostró el cutter y al observar que
se inició la solubilización de las proteínas con un incremento incontrolable de la temperatura
se añadió gradualmente el hielo restante de la formulación. Posteriormente se adicionó el
conservante INBAC junto con las especias. Se agregó el aceite de aguacate en diferentes
porcentajes de sustitución de la grasa animal: T0= 0 % de aceite T1= 50 % de aceite, T2=
75 % de aceite, T3=100 % de aceite. En todos los casos el porcentaje restante fue grasa
dorsal de cerdo. Se obtuvo la emulsión cárnica resultante del cutter y se procedió a dejarla
en reposo por 1 hora a una temperatura de 5 ºC. Se procedió a colocar la emulsión en la
embutidora manual marca SIRMAN serie 03LOO898, seguidamente se embutió en tripas
artificiales de calibre 18. El producto que ha sido embutido se llevó a escaldado en agua; se
inició con una temperatura de 40 ºC para posteriormente controlar que se mantenga entre
los 76 – 80 ºC. El escaldado se realizó por aproximadamente 60 minutos hasta que la
temperatura interna del producto llegó a los 68 – 72 ºC. Una vez alcanzada la temperatura
interna requerida, se sometió a los embutidos a un choque térmico en agua hasta que la
temperatura interna del embutido alcanzó 22 ºC. Se eliminó el exceso de agua de la
superficie de los embutidos para ser empacados al vacío. Las salchichas empacadas se
llevaron a refrigeración a una temperatura recomendada de 0-4 ºC por 24 horas.
2.2. Análisis de aceptabilidad sensorial
Se evaluó la aceptabilidad sensorial de los atributos de color, olor, sabor, textura al masticar
(homogeneidad y dureza). Se elaboró un test mediante escalas hedónicas con preguntas
acerca de los atributos color, olor, sabor y textura al masticar; se utilizó una escala semi
estructurada de nueve puntos, donde 9 fue la máxima puntuación de aceptabilidad. Cada
muestra se identificó con un código de 3 dígitos obtenido de una tabla de números
aleatorios. Se eligió un panel de evaluadores los cuales analizaron los productos elaborados
con aceite de aguacate en su formulación y evaluaron según el test proporcionado.
2.3. Análisis fisico-químicos
Se efectuaron determinaciones de proteína, método AOAC 928,08 para clasificar al
embutido dentro de norma INEN; grasa total, método AOAC 920,39 con la finalidad de dar
cumplimiento a la legislación de etiquetado nutricioal; perfil lipídico y grasas trans, método
AOAC 991,39, para establecer las diferencias en el perfil lipídico de la salchicha elaborada
con grasa dorsal y con aceite de aguacate.
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.55 - 70
58
2.4. Análisis microbiológicos
Se realizaron conteos totales de Escherichia coli, método AOAC 991, 14; Aerobios
mesófilos, método AOAC 990,12; Staphylococcus aureus, método AOAC 2003,07;
Salmonella, método AOAC 967 25.26.27.
Se utilizaron placas petrifilm 3M™ correspondientes a cada microorganismo a identificar. En
el proceso de inoculación de la muestra en los análisis microbiológicos se utilizó una
micropipeta 10-1000 μL marca GLASSCO.
Estos análisis son un requisito solicitado en la Norma INEN 1338 – 2012.
2.5. Análisis de datos
En el análisis de aceptabilidad sensorial se empleó un diseño de bloques completos al azar
(DBCA). Para los análisis físico-químicos se empleó un diseño completamente al azar
(DCA). Los resultados en ambos casos fueron procesados mediante un análisis de varianza
(ANOVA) y las medias comparadas con una significancia de 0,05 usando el software
estadístico STATGRAPHICS CENTURION XVI.
3. Resultados y Discusión
3.1. Determinación de perfil lipídico de grasa dorsal de cerdo
La determinación del perfil lipídico se realizó mediante cromatografía de gases. En la Tabla
1 se muestra los valores del perfil lipídico obtenidos de la grasa dorsal de cerdo. Se reportó
un contenido de 35.45 % de AGS, proveniente de los ácidos grasos mirístico, palmítico y
esteárico; 41.95 % de AGMI proveniente de los ácidos grasos palmitoleico y oleico; 20.71 %
de AGPI proveniente de los ácidos linoleico y linolénico
Tabla 1. Perfil Lipídico de grasa dorsal de cerdo
Número
Ácido Graso
*%
lipídico
Mirístico
C14:0
1.45
Palmítico
C16:0
23.09
Palmitoleico
C16:1
1.71
Esteárico
C18:0
10.91
Oleico
C18:1
40.24
Linoleico
C18:2
20.11
Linolénico
C18:3
0.60
Ácidos Grasos Saturados
35.45
Ácidos Grasos Monoinsaturados
41.95
Ácidos Grasos Poliinsaturados
20.71
*Cada valor es el promedio de los resultados obtenidos.
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.55 - 70
59
Los resultados obtenidos son similares a los reportados por Bañon et al. (2000) para el perfil
lipídico de grasa dorsal de cerdo, quien describe que estos valores refieren a una grasa de
buena calidad, sin embargo la grasa utilizada en el presente estudio puede considerarse
como una grasa blanda, ya que el porcentaje de ácido linoleico es mayor al 15 %.
3.2. Determinación de perfil lipídico de aceite de aguacate
En la Tabla 2 se muestra los valores del perfil lipídico obtenidos del aceite de aguacate. Se
reportó un contenido de 18.66 % de AGS, proveniente de los ácidos grasos palmítico y
esteárico; 68.37 % de AGMI proveniente de los ácidos grasos palmitoleico y oleico; 12.19 %
de AGPI proveniente de los ácidos linolénico y linoleico.
Tabla 2: Perfil lipídico de aceite de aguacate
Número
Ácido Graso
%
lipídico
Palmítico
C16:0
Palmitoleico
C16:1
Esteárico
C18:0
Oleico
C18:1
Linoleico
C18:2
Linolénico
C18:3
Ácidos Grasos Saturados
Ácidos Grasos Monoinsaturados
Ácidos Grasos Poliinsaturados
18.00
9.42
0.61
58.95
11.50
0.69
18.61
68.37
12.19
*Cada valor es el promedio de los resultados obtenidos.
Los resultados obtenidos para el perfil lipídico del aceite de aguacate están de acuerdo a los
valores presentados por (Acosta 2011) que indican 16.99 % de AGS, 69. 89 % de AGMI,
13.09 % de AGPI.
3.3. Determinación de aceptabilidad sensorial
Los resultados de la evaluación sensorial de los tratamientos T1, T2 y T3 se describen a
continuación en la Tabla 3, en la cual se presenta las medias y desviación estándar de cada
atributo evaluado.
Tabla 3. Resumen de medias por atributos
2
Atributos
Tratamientos
1
Color
Olor
Sabor
5.67±2.16
a
Textura al masticar
T1
5.00±2.63
a
5.93±2.47
a
6.22±2.39
a
T2
5.13±2.72
a
5.61±2.03
a
5.32±2.50
a
5.68±2.58
a
T3
5.86±2.59
a
6.04±2.29
a
5.52±2.78
a
5.88±2.50
a
1
Tratamientos con contenido de aceite de aguacate en sustitución de la grasa animal: T1= 50
% de aceite, T2= 75 % de aceite, T3=100 % de aceite.
2
Letras diferentes en una misma columna indica diferencia significativa (P<0.05).
Cada valor es el promedio ± la Desviación Standard de los resultados obtenidos. n=100
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.55 - 70
60
3.3.1. Olor
Los promedios de los resultados obtenidos para el atributo olor agrupados por tratamientos
se muestran en la Figura 1.
Valoración promedio
6,10
6,00
5,90
5,80
5,70
5,60
Series1
5,50
5,40
5,30
T1
T2
T3
Tratamientos
Figura 1. Calificación promedio obtenida para el atributo olor en los tratamientos T 1, T2, T3
En el atributo olor la muestra con el 100% de grasa dorsal presenta la mayor aceptación.
(Banda 2010), reportan resultados similares, ya que en la evaluación estadística de los
datos de aceptabilidad del atributo olor, no se encontraron diferencias importantes, sin
embargo se observó que el tratamiento con mejor aceptabilidad era aquel en el que se
utilizaba el porcentaje más alto de grasa vegetal en sustitución de la grasa dorsal de cerdo.
El mejoramiento de la percepción en el aroma del embutido al utilizar aceite de aguacate
puede deberse a que el aguacate contiene 25 compuestos de aroma conocidos como
“volátiles de aroma”, entre los cuales se encuentra el pentanal; este compuesto parecería
ser responsable del olor y un ligero sabor a nueces del aguacate maduro Haas (Obenland
2012). La variedad de aguacate Haas es utilizada en la elaboración del aceite usado para la
presente investigación. En el proceso de obtención del aceite de aguacate se logra
mantener todas las propiedades originales de la fruta (Olaeta 2003).
3.3.2. Color
Los promedios de los resultados obtenidos para el atributo color agrupados por tratamientos
se muestran en la Figura 2.
Como se evidencia en la gráfica al evaluar el atributo de color la formulación con el 100% de
aceite de aguacate presenta mayor aceptación por el consumidor. Pascual et al. (2002),
reportan resultados similares al evaluar el atributo color, señalan que en las pruebas
estadísticas realizadas no existían diferencias significativas entre las formulaciones donde
se utilizaba aceite de oliva en sustitución parcial de la grasa dorsal de cerdo en salchichas
tipo Frankfurt.
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.55 - 70
61
Valoración promedio
6,00
5,80
5,60
5,40
5,20
5,00
Series1
4,80
4,60
4,40
T1
T2
T3
Tratamientos
Figura 2. Calificación promedio obtenida para el atributo color en los tratamientos T 1, T2, T3
(Banda 2010), señala que no se encontraron diferencias significativas para el atributo color y
se estableció que el mejor tratamiento fue aquel que contenía el porcentaje más alto de
grasa vegetal en sustitución de la grasa de cerdo, que en ese caso fue 75 %.
3.3.3. Sabor
Los promedios de los resultados obtenidos para el atributo sabor agrupados por
tratamientos se muestran en la Figura 3.
A diferencia de los resultados de olor y color en el atributo de sabor la muestra con menor
contenido de aceite de aguacate presenta la mayor aceptación. En el estudio realizado por
Pascual et al. (2002), reportan de igual manera que no se encontró diferencias significativas
para el atributo sabor entre los ensayos realizados, adicionalmente señalan que en trabajos
similares en los que se utilizó aceite de oliva, girasol, maíz y soya tampoco se encontraron
diferencias significativas respecto al sabor.
Selgas et al. (2005), indica que la grasa animal contribuye al sabor de los productos
cárnicos, logrando de esta manera mejorar la percepción de los consumidores hacia los
Valoración promedio
mismos.
6,0
5,9
5,8
5,7
5,6
5,5
5,4
5,3
5,2
5,1
5,0
Series1
T1
T2
T3
Tratamientos
Figura 3. Calificación promedio obtenida para el atributo sabor en los tratamientos T1, T2, T3
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.55 - 70
62
3.3.4. Textura
Los promedios de los resultados obtenidos para el atributo textura agrupados por
Valoración promedio
tratamientos se muestran en la Figura 4.
6,3
6,2
6,1
6,0
5,9
5,8
5,7
5,6
5,5
5,4
Series1
T1
T2
Tratamientos
T3
Figura 4. Calificación promedio obtenida para el atributo textura en los tratamientos T 1, T2, T3
Al igual que en sabor la muestra con menor porcentaje de aceite es la que presenta mayor
preferencia por el consumidor.
Pascual et al. (2002), reporta resultados de no haber encontrado diferencias importantes en
la evaluación sensorial para el atributo textura, sin embargo explica que se encontró una
mayor preferencia para el tratamiento en el cual utilizó un menor porcentaje de aceite de
oliva en sustitución parcial de la grasa de cerdo en salchichas Frankfurt. Adicionalmente se
señala que el empleo de grasa animal logra ablandar el producto incrementando de esta
manera la terneza.
3.4. Selección del mejor tratamiento
El resumen de resultados obtenidos en la evaluación de aceptabilidad sensorial para cada
tratamiento se muestran en la Tabla 4.
Tabla Error! No text of specified style in document.. Resumen de medias por tratamientos
Tratamientos
1
Media
2
T1
5.71±0.52
a
T2
5.44±0.26
a
T3
5.82±0.22
a
1
Porcentajes de contenido de aceite de aguacate en sustitución de la grasa animal: T1=
50 % de aceite, T2= 75 % de aceite, T3=100 % de aceite.
2
Letras diferentes en una misma columna indica diferencia significativa (P<0.05). n=100
No se encontraron diferencias significativas entre cada tratamiento, por lo cual el tratamiento
que presentó mejores características de aceptabilidad de acuerdo a su media fue el
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.55 - 70
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tratamiento T3 que contenía 100 % de aceite de aguacate en sustitución de la grasa dorsal
de cerdo.
En la Figura 6 se aprecia la calificación promedio de los atributos evaluados por cada
tratamiento.
Color
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
Textura al
masticar
Olor
Sabor
T1 (50% aceite aguacate)
T2 (75% aceite aguacate)
T3 (100% aceite aguacate)
Figura 1. Perfil descriptivo de los tratamientos en función a su contenido de aceite
García et al. (2008), reportan resultados similares, ya que al no encontrar diferencias
significativas para las pruebas sensoriales de color, olor y textura se eligió la muestra con el
mejor puntaje promedio.
3.5. Caracterización físico-química
Los resultados obtenidos en los análisis físico-químicos se muestran en la Tabla 5, donde se
muestran las medias y desviación estándar de cada análisis realizado.
Tratamiento
Tabla 4. Composición proximal de los tratamientos analizados
Proteína
Grasa
AGS
AGMI
AGPI
(%)
(%)
(%)
(%)
AGT
(%)
(%)
Salchicha 100%
grasa dorsal de
cerdo
13.23±0.77
a
16.93±1.06
a
8.46±0.28
a
2.99±0.10
a
4.56±0.15
a
0
12.56±0.15
a
13.26±1.39
b
3.19±0.37
b
6.50±0.75
b
2.03±0.23
b
0
Salchicha 100%
aceite
de
aguacate
Cada valor es el promedio ± la Desviación Standard de los resultados obtenidos
Letras diferentes en una misma columna indica diferencia significativa (P<0.05). n=3
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.55 - 70
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3.5.1. Determinación de proteína
Los promedios de los resultados obtenidos en la determinación de proteína agrupados por
tratamientos se muestran en la Figura 7.
14,00
13,00
12,00
% Proteína
11,00
10,00
Salchicha 100% Salchicha 100%
grasa dorsal de
aceite de
cerdo
aguacate
Figura 7. Contenido de proteína de los tratamientos analizados
En el tratamiento que contenía 100 % de aceite de aguacate, se observa una reducción en
el contenido de proteína en un 0.67 % en relación al tratamiento con 100 % de grasa dorsal
en su formulación.
(Yildiz & Serdaroglu 2012), reportan de igual manera que al remplazar la grasa dorsal de
cerdo por aceite de avellana en un 60 – 90 % en la elaboración de salchichas, existió una
variación en el contenido de proteína de los tratamientos evaluados, sin embargo no
representó una diferencia estadísticamente significativa.
La grasa dorsal de cerdo contiene entre 2.7 y 8.9 % de proteína (FAO 2007, Mataix 2009).
La proteína encontrada en el tejido adiposo proviene del tejido conectivo donde los animales
bien alimentados almacenan grasa. Este tejido conectivo forma la fascia que se encuentra
en la capa adiposa. La fascia es una membrana conjuntiva que limita el músculo de la grasa
y de otros músculos formando grupos funcionales; proporciona una matriz de sostén
además de permitir a la grasa adherirse extensamente a los músculos. Las proteínas que
componen este tejido conectivo son el colágeno y elastina (Chaitow & Walker2006, Grüner,
et al. 2005).
3.5.2. Determinación de grasa total
Los promedios de los resultados obtenidos en la determinación de grasa total agrupados por
tratamientos se muestran en la Figura 8.
El contenido de grasa total se redujo en 3.7 % en el tratamiento que contenía 100 % de
aceite de aguacate en sustitución de la grasa de cerdo en su formulación.
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.55 - 70
65
18,00
17,00
16,00
15,00
14,00
13,00
% Grasa
12,00
11,00
10,00
Salchicha 100%
grasa dorsal de
cerdo
Salchicha 100%
aceite de aguacate
Figura 8. Contenido de proteína de los tratamientos analizados
Pascual et al. (2002), de igual manera indica una reducción en el contenido de grasa total en
salchichas tipo Frankfurt con aceite de oliva en su formulación en comparación al contenido
encontrado en el tratamiento control el cual contenía 100 % de grasa dorsal.
(Yildiz & Serdaroglu 2012), reportan resultados similares a los presentados en esta
investigación, ya que al sustituir la grasa dorsal de cerdo
únicamente con aceite de
avellana, se alcanzó una reducción del 0.05 - 0.13 % en el contenido de grasa total de los
ensayos experimentales contrastando con el contenido del tratamiento testigo, al tener este
porcentaje bajo de reducción de grasa total los autores declaran que no existieron
diferencias significativas en el contenido de grasa total al utilizar aceite de avellana.
3.5.3. Determinación de perfil lipídico de los tratamientos evaluados
Los promedios de los resultados obtenidos en la determinación de perfil lipídico agrupados
por tratamientos se muestran en la Figura 9.
Salchicha
100% grasa
Salchicha
100% aceite
8,46
3,19
2,99
6,5
4,56
2,03
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
AGS
AGMI
AGPI
Figura 9. Perfil lipídico de los tratamientos evaluados
Existe una disminución en el contenido de AGS en el tratamiento con 100% de aceite de
aguacate, probablemente debido a que la grasa dorsal de cerdo contiene un 35.45 % de
AGS contra el 18.61 % presente en el aceite de aguacate.
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.55 - 70
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Se determinó un aumento en el contenido de AGMI en el tratamiento con 100 % de aceite
de aguacate, posiblemente a causa del contenido de este tipo de ácidos grasos en el aceite
de aguacate, el cual es de 68.37 % contra un 41.95 % presente en la grasa dorsal de
cerdo.
Se estableció una disminución en el contenido de AGPI en la salchicha elaborada con aceite
de aguacate en relación al tratamiento control con grasa de cerdo. Esta variación pudo
haber sido ocasionada por el contenido de AGPI presente en el aceite de aguacate que es
de 12.19 %, mientras que en la grasa de cerdo este contenido es mayor llegando a 20.71 %.
El alto nivel de insaturación de la grasa de cerdo pudo deberse al uso de alimentos
balanceados ricos en ácido linoleico como son el maíz o la soja en la dieta de los cerdos
(Bañon et al. 2000).
(Yildiz & Serdaroglu 2012), reportan resultados similares a los presentados en este estudio
respecto al perfil lipídico de salchichas, los autores indican una disminución del contenido de
AGS en la salchicha elaborada utilizado un 90 % de aceite de avellana en sustitución de la
grasa dorsal de cerdo. Adicionalmente muestran un aumento del contenido de AGMI en
relación a su tratamiento control.
En los dos tratamientos evaluados se obtuvo 0 % ácidos grasos trans, lo cual indica que no
existió hidrogenación biológica en la grasa de cerdo como consecuencia de la degradación
bacteriana de ácidos grasos; de igual manera no existió hidrogenación debida al
calentamiento en el proceso de cocción en el aceite de aguacate (Panisello 2004, Ruiz
2009, Serna 2010).
3.6. Caracterización microbiológica
Los promedios de los resultados obtenidos en la determinación de perfil lipídico agrupados
por tratamientos se muestran en la Tabla 6.
Se identificó la presencia de Aerobios mesófilos y Staphilococcus aureus en los tratamientos
analizados, sin embargo se logró notar una menor carga microbiana en el tratamiento con
100 % de aceite de aguacate en su formulación. (Pascual & Calderón 2000), indican que el
crecimiento bacteriano en aceites y grasas, a excepción de margarinas, es muy limitado y en
la mayoría de casos llega a ser nulo, ya que las baterías no pueden multiplicarse en un
producto si este no contiene agua, razón por la cual los aceites generalmente no suponen
un problema de carácter sanitario.
La norma CODEX STAN 19-1981 para grasas y aceites comestibles no regulados por
normas individuales, establece un contenido máximo de humedad del 0.2 %, mientras que la
norma NMX F-052 para aceite de aguacate, establece en sus especificaciones un contenido
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.55 - 70
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de humedad máximo de 0.5 % para aceite de aguacate y un 0.1 % de humedad para aceite
comestible puro de aguacate IMNC. (2007).
Tabla 5. Resultados de análisis microbiológicos y requisitos según norma INEN 1338:12 para
productos cárnicos cocidos
Salchicha
Salchicha
100% grasa 100% aceite
Requisitos norma INEN
dorsal de
de
1338:12
cerdo
aguacate
Nivel de
aceptación
Requisito
4
Aerobios mesófilos ufc/g*
5.6 x 10
Escherichia coli ufc/g*
Ausencia
Staphilococcus aureus ufc/g*
1.8 x 10
1
Salmonella /25g
2
Ausencia
4.1 x 10
4
5.0 x 10
Ausencia
1.0 x 10
2
Ausencia
5
<10
1.0 x 10
Nivel de
rechazo
1.0 x 10
7
3
Ausencia
1.0 x 10
4
-
1
Especies cero tipificadas como peligrosas para humanos
* Requisitos para determinar término de vida útil
** Requisito para determinar inocuidad del producto
(FAO 2007), establece un contenido de humedad del 7.7 % para la grasa dorsal de cerdo al
ser un producto fresco. La grasa dorsal de cerdo al contener mayor porcentaje de humedad
y al ser un producto fresco es más susceptible a ataques microbianos, mientras que el
aceite de aguacate al contener un porcentaje de humedad relativamente bajo y ser un
producto procesado, presentará una carga microbiana muy baja.
4. Conclusiones y Recomendaciones
La grasa dorsal de cerdo presentó un nivel de instauración bastante elevado debido a su
alto porcentaje de ácido linoleico; por su parte el alto contenido de ácidos grasos
insaturados encontrados en el aceite de aguacate permitió vislumbrar las características
nutraceúticas del mismo.
Se consiguió reemplazar en su totalidad la
grasa animal presente en la formulación,
logrando además conservar las características sensoriales y tecnológicas propias de este
tipo de producto cárnico.
Se determinó la aceptabilidad del producto obtenido a través de un análisis sensorial; el
tratamiento con 100 % de aceite de aguacate en sustitución de la grasa dorsal de cerdo
alcanzó una puntuación de 5.82 / 9, logrando de esta manera obtener el mejor resultado de
aceptabilidad a pesar de no haber sido altamente puntuado en sus atributos de sabor y
textura por la ausencia de grasa dorsal en su formulación.
Se determinó que el tratamiento patrón contenía mayor porcentaje de proteína, sin embargo
ambos tratamientos reportaron más del 12 % de proteína, por lo cual de acuerdo a la norma
INEN 1338:12, se los considera como salchichas tipo I.
Enfoque UTE, V.6-N.1, Mar.2015, pp.55 - 70
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La adición de aceite de aguacate alteró la composición de ácidos grasos de las salchichas
elaboradas, ya que se encontraron diferencias significativas para los tratamientos evaluados
respecto a la composición de ácidos grasos saturados e insaturados.
Se identificó la presencia de Aerobios mesófilos y Staphilococcus aureus en los tratamientos
analizados, no obstante los resultados reportados en son inferiores a los valores dictados
por la norma INEN 1338:12, por lo cual de acuerdo a la legislación normativa ecuatoriana los
embutidos elaborados cumplen con los requisitos de seguridad alimentaria.
Se cuantificó una carga microbiana menor en el tratamiento con 100 % de aceite de
aguacate en su formulación, debido a que la grasa dorsal de cerdo al contener mayor
porcentaje de humedad y al ser un producto fresco fue más susceptible a ataques
microbianos, mientras que el aceite de aguacate al contener un porcentaje de humedad
relativamente bajo y ser un producto procesado, presentó una carga microbiana muy baja.
Los resultados encontrados permiten el planteamiento de nuevos temas de investigación
con relación a la sustitución de grasa dorsal de cerdo utilizando aceite de aguacate como el
estudio de la vida útil del producto a nivel microbiológico, ya que el aceite de aguacate al no
ser susceptible a ataques microbianos podría influir en el crecimiento de bacterias en el
embutido.
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