N° 19

Indizada en:

2015

N°19, Año 2015 / N°19, Year 2015 UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN VICERRECTORADO ACADÉMICO OFICINA GENERAL DE INVESTIGACIÓN

Autoridades Universitarias: Dr. Miguel Ángel Larrea Céspedes - Rector Dr. Lorenzo Walter Ibárcena Fernández - Vicerrector Académico MSc. Ramón M. Vera Roalcaba - Vicerrector Administrativo

Revista CIENCIA & DESARROLLO / Ciencia & Desarrollo Journal Revista de la Oficina General de Investigación (OGIN)

Es una revista científica multidisciplinaria de publicación semestral. Tiene como propósito difundir los resultados de los trabajos de investigación desarrollados en las áreas de ciencias básicas, ingenierías y ciencias de la salud, como una contribución a la solución de los problemas medioambientales, tecnológicos y de salubridad. Los trabajos recepcionados son evaluados según las normas editoriales.

Indizada en LATINDEX: Sistema Regional de Información en Línea para Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal.

Revista Ciencia & Desarrollo N°19 , Primer Semestre 2015, Tacna - Perú ISSN 2304 - 8891 (versión impresa) Dirección: Ciudad Universitaria, Av. Miraflores s/n. Tacna - Perú Teléfono Fax: (051)(052) 583000 anexo 2335 Apartado Postal 316 Correo electrónico: [email protected] Página web: http://ogin.unjbg.edu.pe © Copyright 2015 Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, Tacna - Perú Tiraje 500 ejemplares

Director Dr. Edmundo Motta Zamalloa - Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann (Tacna-Perú)

Comité Editorial Dr. Raúl Paredes Medina - Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann (Tacna-Perú) Dr. Manuel Ticona Rendón - Hospital Hipólito Unanue (Tacna-Perú) Dr. José Luis Bauer Cuya - Universidad Peruana Cayetano Heredia (Lima-Perú) Dra. Susana Rosa Zurita Macalupú - Universidad Peruana Cayetano Heredia (Lima-Perú) Dr. Pablo Bonilla Revilla - Universidad Nacional Mayor de San Marcos (Lima-Perú) Dr. Néstor Alor - Instituto Vasco de Investigación y Desarrollo Agrario-Neiker Tecnalia (Álava-España)

Revisión de lenguaje Mgr. Santos Conde Lucero

Revisión de traducción al inglés Mgr. Silvia Milagritos Bazán Velásquez Mgr. Domingo Nicolás Pérez Yufra

Revisión, Edición Técnica y Composición Ing. Edith Elizabeth Alfaro Gonzales

Equipo Técnico Jefe de la Unidad de Desarrollo para la Investigación: Ing. Edwin René Rojas Machaca Especialista: Lic. Pablo Martínez Chipana Secretaria: SAP. Lourdes Macarena Godinez Ramos Portada: Pintura “El Estigma” bajo la autoría de Arturo Toledo Gonza, Técnica: Aguada ISSN 2304-8891 N°19, Año 2015 / N°19, Year 2015

CONTENIDO / Content

EDITORIAL 05

ARTÍCULOS ORIGINALES

SENSIBILIZACIÓN Y EXPOSICIÓN A PÓLENES Y ESPORAS DE HONGOS 07 ALERGÉNICOS AEROTRANSPORTADOS EN CIUDADES DEL SUR DE PERÚ. [Sensitization and Exposure to Airborne Pollens and Fungal Spores in South Peruvian Cities.] Oscar Manuel Calderón Llosa, Silvia Antonieta Uriarte Obando, Gregorio Pedro Tejada Monroy

DISEÑO DE UN MODELO DE EVALUACIÓN DE LA CALIDAD TECNOLÓGICA DE 11 EQUIPOS Y MAQUINARIA. [Design of a Model for Assessing the Technological Quality of Equipment and Machinery.] José Mercedes Zuta Rubio

LA QUINUA (Chenopodium quinoa Willd.) ALTERNATIVA DE SEGURIDAD ALIMENTARIA 19 PARA ZONAS DESÉRTICAS. [Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) Alternative of Food Safety for Desert Areas.] Nivardo Núñez Torreblanca

PREVALENCIA DE Fasciola hepatica EN BOVINOS ( Bos taurus ) DEL DISTRITO DE ILABAYA – 25 TACNA. [Prevalence of Fasciola hepatica in Cattle ( Bos taurus ) in the District of Ilabaya – Tacna.] Teodora Julia Condori Silvestre; Luis Adolfo Ramos Mamani; Elizabeth Soledad Chucuya Mamani; César Orlando Alvarado Calderón

EFECTO DE LA RELACIÓN DE AGUA Y TIEMPO DE PROCESO TÉRMICO SOBRE EL 29 VOLUMEN DE EXPANSIÓN Y ATRIBUTOS SENSORIALES DE Chenopodium quinoa Willd. [Effect of the Relationship of Water and Time in Thermal Process on the volume of Expansion and Sensory Attributes of Chenopodium quinoa Willd.] Thomas Ancco Vizcarra; Gina Toro Rodriguez; David Ramos Huallpartupa; José Manuel Prieto; Yuber Taipe Flores

ESTADO ACTUAL DEL BOSQUE DE POLYLEPIS Y SU EFICIENCIA EN LA CAPTURA DE 36

CO2 EN LA PROVINCIA TARATA, DEPARTAMENTO DE TACNA. [Current Status of Polylepis

Forest and its Efficiency in Co2 Capture in Tarata Province in Tacna Department.] Luis Fortunato Morales Aranibar

LAS ESPECIES DE LA FAMILIA EUPHORBIACEAE EN LA PROVINCIA DE TACNA: 44 ESTUDIO BIOSISTEMÁTICO. [The Species of the Euphorbiaceae Family in Tacna Province: Biosystematic Study.] Rosario Zegarra Zegarra

CARACTERIZACIÓN DE DOS BACTERIAS TERMÓFILAS (BP-2 Y BP-4) CON 49 CAPACIDAD PROTEOLÍTICA AISLADOS EN LOS GÉISERES DE CANDARAVE (TACNA - PERÚ). [Characterization of two Thermophilic Bacteria (BP-2 and BP-4) Proteolytic Capacity with Isolated Geysers C andarave ( Tacna - Peru ).] Ana Julissa Naquiche Calero,Ariadna Zatyuri Zúñiga Llanos,Cristina Isabel Ferrer Villena, Israel José Salazar Quispe, Helena Beatriz Zapata Málaga y Roberto Castellanos Cabrera.

EFECTO DE BIOFERTILIZANTE Y MATERIA ORGÁNICA EN EL RENDIMIENTO DE 54 CLONES DE JOJOBA Sinmondsia chinesis(Link) Scheneider EN LOS PICHONES TACNA 2014. [B iofertilizer Effect and Organic Matter in the Performance of Clones of Jojoba Sinmondsia chinesis (Link) Schneider Tacna P igeons in 2014 ] Nelly Arévalo Solsol

3 ISSN 2304-8891 N°19, Año 2015 / N°19, Year 2015

CONTENIDO / Content

CLASIFICACIÓN DE DÍGITOS MANUSCRITOS DE IMÁGENES DIGITALES. [Classification 61 of Handwritten Digits on Digital Images.] Carlos Alberto Silva Delgado, Euler Tito Chura

PREDICCIÓN DE CAUDALES DIARIOS DE LA ESTACIÓN HIDROMÉTRICA TUMILACA 68 APLICANDO MODELOS ESTOCÁSTICOS AUTOREGRESIVOS. [Predicting Daily Flows from the Tumilaca Hydrometric Station Using Stochastic Models.] Eduardo Luis Flores Quispe, Carlos Alberto Silva Delgado, Eduardo Flores Condori

ARTÍCULOS DE REVISIÓN

OPTIMIZACIÓN DE PROGRAMAS MATEMÁTICOS CON PROGRAMACIÓN DINÁMICA. 77 [Optimization of Mathematical Programs with Dynamic Programming] Jhony Alfonso Chávez Delgado, Luis César Méndez Avalos, Eduardo Rodríguez Delgado, Luis Asunción López Puycá n

INMUNONUTRICIÓN EN LA SALUD Y LA ENFERMEDAD. [B high L evel of Arsenic and its 84 Impact Health] Carlos Cuya Mamani

NIVEL ALTO DEL ARSÉNICO Y SU REPERCUSIÓN EN LA SALUD. [High Level of Arsenic 89 and its Impact on Health.] Darwin Wiliams Enriquez Castro

4 ISSN 2304-8891 N°19, Año 2015 / N°19, Year 2015

EDITORIAL

Los estudios del alergólogo investigador Oscar Manuel Calderón Llosa y su equipo han demostrado que Tacna es una ciudad expuesta a una contaminación natural debido a los vientos que arrastran alérgenos desde los olivares de Magollo, la Yarada, los Palos, que producen diversas afecciones respiratorias especialmente en la estación de primavera. La población afectada por su sensibilidad a los alérgenos lo padece y no solo no encuentra una adecuada terapia sino que tampoco tiene un buen diagnóstico. El doctor Calderón Llosa es miembro del Instituto de Investigación (IdiPaz) de Madrid, España, y está afincándose en Tacna para continuar su investigación sobre alérgenos y hacer extensivo a los departamentos vecinos de Moquegua y Arequipa que presentan problemas similares. Nuestro mosaico temático comprende en este número de Ciencia & Desarrollo la propuesta de un Modelo de evaluación de la calidad tecnológica de equipos y maquinaria; artículos originales sobre la Quinua como alternativa de seguridad alimentaria para zonas desérticas, y sobre el efecto que tienen la relación entre el agua y el tiempo de proceso térmico en el volumen de expansión y los atributos sensoriales de este cultivo. El artículo sobre dos bacterias termófilas (BP-2 y BP-4) aislados en los géiseres de Candarave, de los tesistas patrocinados por el investigador Roberto Castellanos es un importante avance de la investigación que referente a este tema se viene desarrollando en la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann financiado con Canon Minero. Mención aparte merece el artículo Nivel alto del arsénico y su repercusión en la salud, del estudiante de medicina humana de la UNJBG Darwin Enríquez Castro, premiado con el “Daniel Alcides Carrión” a la mejor investigación estudiantil en el Congreso Internacional de Investigación Médica y II Congreso Nacional de Investigación Médica del 2014. Una muestra del prestigio que los médicos formados en la UNJBG están logrando en diversos certámenes a nivel nacional.ntes.

El Director

5

Ciencia & Desarrollo Revista Ciencia & Desarrollo 2015; 19: 7-10 / ISSN 2304-8891 SENSIBILIZACIÓN Y EXPOSICIÓN A PÓLENES Y ESPORAS DE HONGOS ALERGÉNICOS AEROTRANSPORTADOS EN CIUDADES DEL SUR DE PERÚ SENSITIZATION AND EXPOSURE TO AIRBORNE POLLENS AND FUNGAL SPORES IN SOUTH PERUVIAN CITIES

1 Oscar Manuel Calderón Llosa, 2 Silvia Antonieta Uriarte Obando, 3 Gregorio Pedro Tejada Monroy

RESUMEN

Introducción y objetivos: Es muy importante el conocimiento de las fluctuaciones estacionales y anuales sobre los pólenes y esporas de hongos alergénicos aerotransportados en cualquier área geográfica. Nuestro objetivo fue identificar los aeroalérgenos más importantes en la atmósfera de la ciudad urbana de Tacna a los cuales la población está expuesta y desarrollar un estudio alergológico para establecer perfiles de sensibiliza- ción en las ciudades de Tacna y Arequipa. Material y métodos: El conteo polínico y fúngico se realizó de acuerdo a la técnica estandarizada con un equipo Burkard spore trap for 7 days (Burkard manufacturing®, Herst, United Kingdom) y el procedimiento de análisis recomendado por el comité de aerobiología de la Sociedad Española de Alergología e Inmunología Clínica. El estudio alergológico consistió en anamnesis y pruebas cutáneas con extractos (ALK-abello®, Madrid-España). Resultados: Los 3 tipos de esporas de hongos más relevantes que se encontraron duran- te el periodo de muestreo en orden de abundancia fueron: Cladosporium herbarum (47,22%), Alternaria alternata (33%), Nigrospora spp (19,8%). También encontramos 4 taxones polínicos: Oleacea (94,1%), Chenopodiaceae-Amaranthaceae (3%), Poaceae (2,08%), Myrtaceae (Eucalipto) (0,77%). Perfil de sensibilización al polen de Olea europea , en muestras aleatorias en las ciudades de Tacna (40%) y Arequipa (36%) y a Alternaria alternata (4%) y (8%) respectivamente. Conclusiones: Éste es el primer estudio realizado en Perú sobre sensibilización y concentraciones de granos de polen y esporas de hongos medidos por método volumétrico. Sugerimos ampliar estudios e implementar estaciones de aerobiología que provean mayor información y sirvan como guía para una mejor prevención, diagnóstico y tratamiento para la población de la zona sur de Perú con enfermedades alérgicas.

Palabras claves: Polinosis, Polen de Olea europaea , esporas de hongos, Alternaria alternata , rinitis y/o asma, aerobiología, Tacna, Arequipa.

ABSTRACT

Introduction and objectives: Is very important the knowledge about seasonal and annual fluctuations in airborne pollen and fungal spores in any geographical area. Our objective was to identify the most important aeroallergens in the atmosphere of Tacna urban city to which the population is exposed, and perform an allergological study for establish sensitization profile in Tacna and Arequipa cities. Material and methods: The pollen and fungal spores counts were made according to standardized technique with Burkard spore trap for 7 days (Burkard Manufacturing®, Herst, United Kingdom) and the analysis procedures recommended by the aerobiology committee of the Spanish Society of Allergology and Clinical Immunology. The allergological study consisted in anamnesis and skin prick tests (ALK-abello®, Madrid-España). Results: The 3 most relevant fungal spores during all the period of sampling, in order of abundance, were: Cladosporium herbarum (47, 22%), Alternaria alternata (33%), Nigrospora spp (19,,, 8%). We also found 4 pollens taxa: Oleaceae (94 1%), Chenopodiaceae-Amaranthaceae (3%), Poaceae (2 08%), Myrtaceae (Eucalyptus) (0, 77%). Profile of sensitization to Olea europea pollen in a random population in Tacna (40%) and Arequipa (36%) cities and to Alternaria alternata (4%) and (8%) respectively. Conclusions: This is the first study in Perú about sensitization and concentration of airborne pollen and fungal spores measured with a volumetric method. We suggest further research studies and to implement aerobiological stations that pro- vide information to guide us to a good prevention, diagnosis and treatment to the peruvian south population with allergy diseases.

Keywords: Pollinosis, Olea europaea pollen, fungal spores, Alternaria alternata , rhinitis, asthma, aerobiology, Tacna, Arequipa.

INTRODUCCIÓN Nuestro objetivo fue identificar los aeroalérgenos más importantes en la atmósfera de la ciudad urbana de Es muy importante el conocimiento de las fluctua- Tacna,, a los cuales la población está expuesta y desarrollar ciones estacionales y anuales sobre los pólenes y esporas de un estudio alergológico para establecer perfiles de sensibili- hongos alergénicos aerotransportados en cualquier área zación en la población de las ciudades de Tacna y Arequipa geográfica. Es esencial para el diagnóstico y tratamiento de la zona sur de Perú. efectivo de las enfermedades alérgicas.

1 Especialista en Alergología e Inmunología Clínica. Hospital Universitario La Paz – Instituto de investigación (IdiPAZ), Departamento de Alergolo- gía.Madrid, España. 2 Médico alergóloga. Fundación Jiménez Díaz, Departamento de Alergología. Madrid, España. 3 Doctor en Ciencias Ambientales, Ingeniero Químico. Docente Principal de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann. Tacna, Perú.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:7-10 7 Ciencia & Desarrollo Calderón, O. et al. Sensibilización y exposición a pólenes y esporas de hongos alergénicos aerotransportados en ciudades del sur de Perú. MATERIAL Y MÉTODOS También encontramos 4 taxones polínicos: Oleacea (94,1%), Chenopodiaceae-Amaranthaceae (3%), Poaceae (2,08%), El conteo polínico y fúngico se realizó de acuerdo a Myrtaceae (Eucalipto) (0,77%). Los valores más elevados de la técnica estandarizada con un equipo Burkard spore trap Olea europea se registraron entre la segunda y tercera semanas for 7 days (Burkard manufacturingŬ , Herst, United King- de octubre, con conteos diarios entre 60 hasta 125 gra- dom) y el procedimiento de análisis recomendado por el nos/m3 por día, y descenso entre noviembre y diciembre, 40 comité de aerobiología de la Sociedad Española de Alergo- granos/m3 o menos. Figura 2. logía e Inmunología Clínica. El equipo se instaló en el área urbana de Tacna, en la azotea de un edificio de 20m de altura, Estudio alergológico el periodo de muestreo se desarrolló entre octubre y diciem- En la ciudad de Tacna encontramos 14 sujetos sensi- bre del 2014 (estación de primavera). El estudio alergológico bilizados al extracto de Lolium perenne (14% del total testado consistió en anamnesis y pruebas cutáneas. En la ciudad de de la población) y 40 personas al extracto de Olea europaea Tacna se realizó en un grupo aleatorio de 100 trabajadores (40%), 14 estuvieron sensibilizados a ambos pólenes. Sobre voluntarios de las entidades públicas (Migraciones y Prom- el grupo sensibilizado a Olea europaea , 85% de ellos referían peru), rango de edad: 20-80 años, y en la ciudad de Arequipa alguna sintomatología como rinitis, rinoconjuntivitis y/o el estudio alergológico se realizó en un grupo aleatorio de asma en algún momento del año, sin clara estacionalidad o 100 personas voluntarias, rango de edad 4-70 años. En que podía ser desencadenado por la exposición al polvo ambas muestras, la población en estudio era natural de cada doméstico. ciudad y vivían actualmente en ellas. Sin embargo, 25% de las personas sensibilizadas al Las pruebas cutáneas se realizaron con alérgenos polen de Olea europaea tuvieron rinoconjuntivitis y 5% asma estandarizados de Olea europaea, Lolium perenne, Alternaria en primavera. También encontramos sensibilización a Alter- alternata, Cladosporium herbarum, Penicilium notatum, Aspergillus naria alternata en 4 pacientes, uno de ellos sensibilizado tam- fumigatus (ALK-abelloŬ , Madrid-España), según las guías bién a Olea europea . recomendadas por Bousquet J. et al .6 En la ciudad de Arequipa encontramos sensibiliza- ción al extracto de Lolium perenne en 12 personas (12% del RESULTADOS total testado de la población) y 36 personas al extracto de Olea europaea (36%), 12 estuvieron sensibilizadas a ambos Los 3 tipos de esporas de hongos más relevantes que pólenes. Se encontró sensibilización a Alternaria alternata en se encontraron durante el periodo de muestreo en orden de 8 pacientes (8%). 50% del total del grupo en estudio presen- abundancia fueron: Cladosporium herbarum (47,22%), Alterna- tó rinitis, 5% asma y 3% rinitis y asma, muchos de ellos pre- ria alternata (33%), Nigrospora spp (19,8%). Encontramos un sentaron síntomas perennes, no referían claros desencade- pico importante de Alternaria alternata (77 esporas/m3 ) el 31 nantes. No se detectó sensibilización a otros alérgenos testa- de octubre y en la siguiente semana los conteos estuvieron dos en las ciudades estudiadas. entre (60-70 esporas/m3 ). Ver f igura 1 .

Tabla 1. Conteo total, conteo promedio en la semana pico, Tabla 2. Conteo total, conteo promedio en la semana pico, semana pico. semana pico. Conteo total Conteo promedio Semana pico Conteo total Conteo promedio Semana pico 3 (Esporas/m3 ) en la semana pico (Granos/m ) en la semana pico da ra Alternaria alternata 372 40 Octubre – 4ta Olea europaea (olivo) 1220 90 Octubre – 2 – 3 ra Nigrospora spp. 646 15 Octubre – 3ra Chenopodium spp 39 3 Octubre – 3 ra Cladosporium h. 911 35 Diciembre – 1ra Gramíneas 27 2 Octubre - 3 Eucalipto 10 - -

Figura 1. Conteo de Esporas en Tacna (Perú) durante la estación primaveral 2014.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:7-10 8 Ciencia & Desarrollo Calderón, O. et al. Sensibilización y exposición a pólenes y esporas de hongos alergénicos aerotransportados en ciudades del sur de Perú.

Figura 2. Conteo de granos de polen en Tacna (Perú) durante la estación primaveral 2014.

DISCUSIÓN ra como lo descrito por Bartra et al .12 en Cataluña (España) y su relación con patología alérgica. En los últimos años Perú ha incrementado su pro- Éste es el primer estudio realizado en Perú sobre ducción agrícola de olivos, siendo actualmente el primer sensibilización y concentraciones de granos de polen y espo- productor en Latinoamérica, con un gran número de hectá- ras de hongos medidos por método volumétrico. Sugerimos reas cultivadas (28 000). Esta gran producción está localiza- ampliar estudios que provean mayor información y sirvan da en la región sur de Perú (Ica, Pisco, Arequipa, especial- como guía para una mejor prevención, diagnóstico y trata- mente en la ciudad de Tacna con 16 000 hectáreas), esta miento para la población de la zona sur de Perú con enfer- última posee un área agrícola apropiada con condiciones medades alérgicas, en este caso específico sobre el polen de climáticas favorables para la producción de olivos (clima Olea europaea y esporas de Alternaria alternata , 2 alérgenos templado con temperaturas en verano de 25-30°C y en aerotransportados de suma importancia y reconocidos invierno 6-13°C, lluvias anuales por debajo de los 100 mm y mundialmente. Además se deberían implementar estaciones una humedad relativa de 75%). de aerobiología como se hace en algunos países de Sudamé- El polen de Olea europaea es mundialmente conocido rica y Europa, con la finalidad de investigar la variabilidad por su alergenicidad como causante de rinoconjuntivitis y/o estacional y anual de pólenes y esporas de hongos alergéni- asma en sujetos sensibilizados, como lo descrito en pobla- cos en esta zona, y posteriormente con estos resultados ción de países mediterráneos en época de primavera.1-5 desarrollar estudios de sensibilización con los aeroalérgenos Este estudio piloto nos ha llevado a observar un identificados en las ciudades. amplio perfil de sensibilización al polen de Olea europaea , en muestras aleatorias en las ciudades de Tacna (40%) y Arequi- CONCLUSIONES pa (36%), quienes están expuestos a altas concentraciones al polen de Olea europaea en los meses de primavera especial- El incremento del número de hectáreas de árboles de mente octubre, como lo descrito en otros países con una olivo cultivadas en la zona sur de Perú y por tanto las eleva- gran producción de olivo con los consecuentes altos niveles das concentraciones de polen de Olea europaea al cual la de granos de polen de Olea europaea por metro cúbico.1,2,3,4,5,7,8 población está expuesta, son actualmente un problema de Observamos personas con pruebas cutáneas positi- salud pública a tener en cuenta por el desarrollo de enferme- vas al polen de Olea europaea, con o sin sintomatología asocia- dades respiratorias alérgicas y sus consecuencias asociadas. da en primavera. Por lo que, esta población en estudio podría La producción olivera del sur peruano continúa en aumento estar genéticamente predispuesta, primero se sensibiliza al por su reconocida calidad a nivel internacional, esto conlle- polen de Olea europaea y posteriormente desarrolla la sinto- vará un incremento de las patologías alérgicas asociadas, por matología alérgica, como lo descrito en publicaciones espa- lo que se sugiere implementar programas de prevención, ñolas.9,10,11 diagnóstico y tratamiento específico para mejorar la calidad Por otro lado, encontramos también picos de espo- de vida en los pacientes afectados. ras de Alternaria alternata , otro aeroalérgeno de mucha importancia como desencadenante de rinoconjuntivitis y/o asma. Hallando importantes concentraciones en la atmósfe-

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:7-10 9 Ciencia & Desarrollo Calderón, O. et al. Sensibilización y exposición a pólenes y esporas de hongos alergénicos aerotransportados en ciudades del sur de Perú. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS europaea pollen and relation with clinical findings. Int Arch Allergy Immunol. 1999 Jun; 119(2):133-7. 1. Bousquet J, Heinzerling L, Bachert C, Papadopoulos NG, 9. Barber D, Moreno C, Ledesma A, Serrano P, Galán A, Bousquet PJ, Burney PG, et al . Practical guide to skin prick Villalba M, Guerra F, Lombardero M, Rodríguez R. test in allergy to aeroallergens. Allergy . 2012; 67 (1):18-24. Degree of olive pollen exposure and sensitization pat- 2. Liccardi G, D'Amato M, D'Amato G. Oleaceae pollinosis : a terns. Clinical implications. J Investig Allergol Clin Immunol. review. Int Arch Allergy Immunol . 1996 Nov; 111(3):210-7. 2007; 17 Suppl 1:11-6. 3. Subiza J, Jerez M, Jiménez JA, Narganes MJ, Cabrera M, 10. Cardaba B, Cortegano I, Florido F, Arrieta I, Aceituno E, Varela S, Subiza E. Airborne pollen and polinosis in del Pozo V, Gallardo S, Rojo M, Palomino P, Lahoz C. Madrid. J Allergy Clin Immunol 1995; 96:15-23. Genetic restrictions in olive pollen allergy. J Allergy Clin 4. D´Amato G, Lobefalo G. Allergenic pollens in the south- Immunol. 2000 Feb; 105:292-8. ern Meditarranean area. J Allergy Clin Immunol, 1989; 83: 11. B. Cárdaba, I. Cortegano, F. Florido1, E. Civantos, V. del 116-22. Pozo, S. Gallardo, M. Rojo,P. Palomino, C. Lahoz. 5. Negrini, AC, Arobba D. Allergenic pollens and pollinosis Update in the understanding of genetic predisposition in Italy: recent advances. Allergy , 1992; 47: 371-9. to olive pollen sensitization. Allergy 2002: 57: Suppl. 71: 6. Domínguez E, Infante F, Galán C, Guerra F, Villamandos 41–46. F. Variations in the concentrations of airbone pollen 12. Aguerri M, Calzada D, Montaner D, Mata M, Florido F, asociated pollinosis in Córdoba (Spain): A study of the Quiralte J, Dopazo J, Lahoz C, Cardaba B. Differential 10-year period 1982-91. J Invest Allergol Clin Immunol, 1993: gene-expression analysis defines a molecular pattern 3 (3) 121-9. related to olive pollen allergy. J Biol Regul Homeost Agents. 7. Subiza J, Feo Brito F, Pola J, Moral A, Fernández J, Jerez 2013 Apr-Jun; 27(2):337-50. M, Ferreiro M. Pólenes alergénicos y polinosis en 12 ciu- 13. Bartra Tomás J. Aerobiological atmospheric spores of dades españolas. Rev Esp Alergol Inmunol Clín , 1998; 13:45- Alternaria alternata and sensitization prevalence on asthmatic 63. and rhinitic population in Catalunya. (Doctoral thesis). Cata- 8. Florido JF, Delgado PG, de San Pedro BS, Quiralte J, de lunya – Spain. Universidad Autónoma de Barcelona. Saavedra JM, Peralta V, Valenzuela LR. High levels of Olea 2004.

Correspondencia: Oscar Manuel Calderón Llosa: [email protected] Fecha de Recepción: 16/03/2015 Silvia Antonieta Uriarte Obando: [email protected] Fecha de Aceptación: 09/06/2015 Gregorio Pedro Tejada Monroy : [email protected]

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:7-10 10 Ciencia & Desarrollo Revista Ciencia & Desarrollo 2015; 19: 11-18 / ISSN 2304-8891 DISEÑO DE UN MODELO DE EVALUACIÓN DE LA CALIDAD TECNOLÓGICA DE EQUIPOS Y MAQUINARIA DESIGN OF A MODEL FOR ASSESSING THE TECHNOLOGICAL QUALITY OF EQUIPMENT AND MACHINERY

1 José Mercedes Zuta Rubio

RESUMEN

En este estudio se da a conocer el logro de un Modelo de Evaluación de la Calidad Tecnológica de Equipos y Maquinaria concebido bajo el enfo- que sistémico que juzga el valor de los mismos de acuerdo con determinadas variables que promueve la innovación tecnológica del procesa- miento industrial como brújula fundamental para mejorar la competitividad de la empresa adquiridora. El modelo de evaluación ha sido desarro- llado aplicando el método de aproximaciones sucesivas, partiendo de especificaciones preliminares, hasta satisfacer el objetivo y el juicio exper- to, en base a datos proporcionados en el marco teórico. El diseño final establece las especificaciones al detalle de los siguiente aspectos estructu- rales del modelo: 1. focos de valoración, 2. variables a usar en la valoración, 3. Valoración de las variables, 4. datos necesarios en función de los indicadores, 5. fuentes, técnicas e instrumentos para recolectar datos, 6. procedimientos de aplicar la valoración de las variables, 7. análisis de los resultados.

Palabras clave: Calidad, modelo de evaluación, equipamiento, maquinaria.

ABSTRACT

In this study the achievement of a Model for Evaluation of Technological Quality for Equipment and Machinery is given to know. It was designed assuming the systemic approach that considers their value according to certain variables which promote technological innovation in the indus- trial processing as fundamental "compass "to improve the competitiveness of the acquiring company. The evaluation model has been developed using the method of successive approximations, based on preliminary specifications, followed by successive improvements, until it satisfies the objective and expert judgment based on information or necessary data provided in the theoretical framework. The final design sets specifications in detail of the following structural aspects of the model: 1. foci valuation, 2. variables to be used in the valuation, 3. Evaluation of the variables, 4. data necessary based on indicators 5. Sources, techniques and tools to collect data, 6. Procedures for applying the valuation of variables, 7. Analy- sis of the results.

Keywords: Quality, model for assessing, equipment, machinery.

INTRODUCCIÓN maquinaria de acuerdo con determinadas variables que promuevan la innovación tecnológica como brújula funda- Los equipos y maquinaria son uno de los recursos mental para mejorar la competitividad de la empresa. más valiosos donde podemos introducir la innovación tec- El modelo de evaluación de la calidad tecnológica de nológica en el procesamiento industrial. El método de valo- equipos y maquinaria, tiene mucha importancia en la medida ración de los equipos y maquinarias es una de las claves para que señala un procedimiento definido que ayudará a las conjugar su adquisición con la estrategia de mejorar la tecno- empresas a tener la capacidad para dirigir y conducir la selec- logía del proceso industrial. Sin embargo al plantearse el ción y adquisición de equipos y maquinaria entre propuestas requerimiento de adquisición de equipos y maquinaria, no se alternativas, siguiendo un proceso riguroso, controlado y encuentra la configuración de un modelo específico para sistemático. llevar a cabo la valoración con tal enfoque. Consecuentemente con lo expresado anteriormente MATERIALES Y MÉTODOS uno de los problemas mayores en la adquisición de equipos y maquinaria es cómo juzgar, en un proceso de selección, el El método aplicado para el logro del modelo de valor de la tecnología de las propuestas para contribuir al evaluación ha sido el de diseño de productos, que compren- incremento de la velocidad del desarrollo tecnológico del de las fases de concepción y selección, desarrollo y diseño procesamiento industrial. final del modelo, en base a la búsqueda, clasificación e inter- Por tanto el objetivo de la investigación fue proponer pretación de la información especializada proporcionados un modelo de evaluación que juzgue el valor de los equipos y en la referencia bibliográfica. En la concepción se contem-

1 Doctor en Ciencias de la Educación, Ingeniero Químico. Docente Principal de la Universidad Nacional del Callao. Lima – Perú.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:11-18 11 Ciencia & Desarrollo Zuta, J. Diseño de un modelo de evaluación de la calidad tecnológica de equipos y maquinaria. pló las configuraciones de posibles modelos alternativos en 1. Elementos o focos de valoración respuesta al problema y objetivo de la investigación; en la 2. Variables a usar en la evaluación selección se escogió la alternativa que presentó mayores 3. Valoración de las variables posibilidades de viabilidad de desarrollo; en el desarrollo se 4. Datos necesarios en función de los indicadores optimizó las especificaciones generales del modelo escogido 5. Fuente y técnicas para recolectar datos aplicando el método de ensayo y error; y en el diseño final se 6. Procedimiento de aplicación en la valoración de las variables estableció las especificaciones al detalle de los aspectos 7. Análisis de resultados estructurales del modelo. Las fases se han dado iterativa- mente, con una retroalimentación entre ellas. En la búsque- 3.3. Especificaciones al detalle de los aspectos estruc- da de información se utilizó las técnicas de revisión de docu- turales del modelo mentos bibliográficos que incluye la delimitación de temas, 3.3.1. Elementos o focos de valoración búsqueda de las fuentes, selección de la información y de Siguiendo el enfoque sistémico, se ha identificado los aprehensión de la información. El proceso de diseño se guió siguientes focos de valoración: por el conocimiento técnico del diseñador. A nivel de insumos - Los componentes de la estructura de los equipos y RESULTADOS Y DISCUSIÓN máquinas A nivel de procesos Modelo de evaluación de la calidad tecnológica de - La forma de funcionamiento equipos y maquinaria A nivel de resultados - La calidad tecnológica o eficacia de los equipos y 3.1. Concepción del modelo de evaluación maquinaria Considerando que los tipos de calidad se diferencian dependiendo de la relación de atributos que lo conforman y 3.3.2. Variables a usar en la evaluación del ámbito de aplicación, se ha identificado la calidad tecno- Se ha determinado como variables de evaluación de lógica como un tipo de calidad conformada por los atributos la calidad tecnológica a las características o atributos de de diseño cuyo perfeccionamiento, en base a la innovación, diseño de la estructura y forma de funcionamiento de los viene creciendo e irá aumentando en forma continua en el equipos y máquinas cuyo perfeccionamiento, en base a la futuro, y que se aplica en el ámbito de la ingeniería. En este innovación tecnológica, viene creciendo e irá aumentando contexto, la valoración de la calidad tecnológica en un proce- en forma continua en el futuro. so de selección de equipos y maquinaria permite entregar al La característica de diseño de la estructura, de mayor cliente o usuario no lo que quiere, sino lo que nunca se había perfeccionamiento continuo en base a la innovación, es la imaginado que quería y que una vez que lo obtenga, se dé confiabilidad; que a su vez depende de las características de cuenta que era lo que siempre había querido diseño, tales como la calidad de conservación, la simplicidad El modelo para evaluar la calidad tecnológica es un y la mantenibilidad. prototipo que ha sido concebido asumiendo el enfoque Las características de diseño de la forma de funcio- sistémico que juzga el valor de los equipos y máquinas de namiento, de mayor perfeccionamiento continuo en base a acuerdo con determinadas variables que promuevan la inno- la innovación, es la funcionalidad; que a su vez depende de vación tecnológica del procesamiento industrial como brú- otras características de diseño, tales como automatización, jula fundamental para mejorar la competitividad de la rapidez, versatilidad y método de ejecución de la función empresa adquiridora. La medición y análisis de los niveles de operativa. cumplimiento de los indicadores, realizada por el juicio Teniendo en cuenta lo anterior y la operacionaliza- experto de los especialistas, determinan las variables de ción, las variables para la evaluación de la calidad tecnológica confiabilidad, funcionalidad, calidad tecnológica y la brecha se presentan en la tabla 1, organizadas en forma jerárquica, de calidad tecnológica que distinguen entre máquinas y que consta de dos índices y siete indicadores. equipos homólogos (en función de resultados y contexto) cual es el de mejor o peor calidad tecnológica referente al 3.3.3. Valoración de las variables ideal. Según el enfoque sistémico, la evaluación de la cali- A. Valoración de los indicadores dad tecnológica de los equipos y maquinaria resulta de la Para la valoración más adecuada de los indicadores incidencia de la siguiente relación: cualquier innovación en la considerados en la tabla 1, se ha elaborado la Tabla 2, escala estructura (insumos) y el funcionamiento (proceso) se pro- de valor de rango numérico con la siguiente estructura: yecta como una influencia beneficiosa o perjudicial en los a) El establecimiento de cuatro categorías en orden jerárqui- atributos de la calidad tecnológica (resultado) de equipos y co acerca de cuanto se ha logrado entre lo que puede ser máquinas. Al respecto, la calidad tecnológica es considerada, considerado deficiente o inadecuado, regular o aceptable, en sentido amplio, como eficaz, de correspondencia entre bueno o competente y excelente o sobresaliente. los propósitos formulados y los logros obtenidos. b) La determinación del rango de puntaje de calificación de la escala de 0 a 7 atendiendo al orden existente entre las cate- 3.2. Estructura del modelo gorías, y del rango de puntaje en cada categoría de 1. El modelo de evaluación aborda los siguientes aspec- Los rangos de puntaje así establecidos garantizan apreciar tos estructurales: que los aspectos de los elementos o focos de valoración de

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:11-18 12 Ciencia & Desarrollo Zuta, J. Diseño de un modelo de evaluación de la calidad tecnológica de equipos y maquinaria. una máquina que estén en una posición ventajosa mínima dos en los indicadores, según se precisa en la figura 1. Los frente a la de otros, obtengan calificaciones más altos de criterios son las bases del enjuiciamiento de lo que se eva- los indicadores. lúa. c) La definición clara de un patrón de criterios de enjuicia- El rango de puntaje de la escala y el rango de puntaje en miento que guardan dependencia con los datos subsumi- cada categoría establecidos garantizan apreciar que los aspectos de los focos de valoración de una máquina, que estén en una posición ventajosa mínima frente a la de Tabla 1. Variables de evaluación de la calidad tecnológica. otros, obtengan calificaciones de los indicadores con Variables de mayor Índices Indicadores puntajes más altos. jerarquía Calidad tecnológica 1.Confiabilidad (C) 1.1 Calidad de conservación El puntaje del indicador es el promedio de las calificacio- y Brecha (Ca) nes de los elementos y el de estos, a su vez, de los aspectos 1.2 Simplicidad (Cb) correspondientes, contenidos en la columna de definición 1.3 Mantenibilidad (Cc) de la escala. (seccionamiento, estandarización) B. Valoración de los índices 2. Funcionalidad (F) 2.1 Rapidez (Fa) 2.2 Versatilidad (Fb) i) Valoración del puntaje de la confiabilidad 2.3 Automatización (Fc) Considerando la organización de las variables de la 2.4 Método de ejecución de la función operativa(Ra) tabla 1, el puntaje de Confiabilidad (C) es determinado por la Fuente: Elaboración propia distribución del valor máximo de calificación de la confiabi- lidad (CM) entre los indicadores de calidad de conservación Tabla 2. Escala de v alor para v aloración de los Indicadores . Índice: Confiabilidad (C) Indicador Categoría Rango de Puntaje Criterios de Enjuiciamiento 1.1. Calidad de conservación 1.1.1. Excelente 6-7 a) resistencia al desgaste y deterioro. (X1) 1.1.2. Bueno 4-5 b) prestigio de la marca. 1.1.3. Regular 2-3 c) desarrollo industrial del país de origen. 1.1.4. Deficiente 0-1 d) desarrollo industrial del país de fabricación. e) durabilidad. f) correspondencia del costo. 1.2 Simplicidad (Y1) 1.2.1. Excelente 6-7 a) reducción del espacio que ocupa y peso; 1.2.2. Bueno 4-5 b) facilidad de operar (alivio de los esfuerzos físicos y mentales del operario o 1.2 .3. Regular 2-3 usuario). 1.2 .4. Deficiente 0-1 1.3. Mantenibilidad (estanda- 1.3.1. Excelente 6-7 Criterios de estandarización rización y seccionamiento) 1.3.2. Bueno 4-5 a) cercanía de la disponibilidad de repuestos; (Z1) 1.3.3. Regular 2-3 b) cercanía de la disponibilidad de servicio técnico; 1.3.4. Deficiente 0-1 c) disponibilidad de información técnica d) actualidad del modelo; e) alcance nacional o internacional de las normas de fabricación; f) alcance nacional o internacional de la certificadora; g) c onservación en el mercado; c riterios de s eccionamiento h) facilidad para el desmontaje y montaje 2. Índice: Funcionalidad ( f ) Indicador Categoría Rango de puntaje Criterios de valoración 2.1. Rapidez (X2) 2.1.1. Excelente 6-7 a) Reducción de la duración de la ejecución de la función operativa. 2.1.2. Bueno 4-5 2.1.3. Regular 2-3 2.1.4. Deficiente 0-1 2.2. Versatilidad (Y2) 2.2.1. Excelente 6-7 a) posibilidad de adecuación de las capacidad 2.2.2. Bueno 4-5 b) posibilidad de adecuación de las condiciones operacionales para absorber las 2.2.3. Regular 2-3 posibles diferencias y las peculiaridades de la materia prima, del producto o 2.2.4. Deficiente 0-1 resultado. c) posibilidad de interconexión con el resto de las máquinas de la línea. d) posibilidad de adecuación de la estructura para procesar diferentes tipos de la materia prima. e) posibilidad de adecuación de la estructura para procesar diferentes tipos de productos de la línea. 2.3. Automatización (Z2) 2.3.1. Excelente 6-7 a) posibilidad de autorregulación del funcionamiento; 2.3.2. Bueno 4-5 b) reducción de la mano de ora 2.3.3. Regular 2-3 2.3.4. Deficiente 0-1 2.4. Método de ejecución de 2.4.1. Excelente 6-7 a) pertinencia o idoneidad del principio la función operativa (W) 2.4.2. Bueno 4-5 b) economía operativa 2.4.3. Aceptable 2-3 c) impacto en el medio ambiente 2.4.4. Inadecuado 0-1

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:11-18 13 Ciencia & Desarrollo Zuta, J. Diseño de un modelo de evaluación de la calidad tecnológica de equipos y maquinaria. (Ca), simplicidad (Cb) y mantenibilidad (Cc), en función de FM: Puntaje máximo de calificación convenido de F sus pesos y calificaciones, según la siguiente relación, pro- X2, Y2, Z2, W: Son las calificaciones, según escala de valora- puesta por la presente investigación: ción, de los indicadores Fa, Fb, Fc, Ra, respectivamente. X2M, Y2M, Z2M, WM: Son las calificaciones máximas, C = CM x PCa (X1/X1M) + CM x PCb (Y1/Y1M) + CM x según escala de valoración, de los indicadores Fa, Fb, Fc, Ra. PCc (Z1/Z1M) Para: Donde: PFa = 0,2 FM = 25 C: Puntaje de valoración del indicador confiabilidad. Pb=0,2F X2M = 7 CM: Puntaje máximo de calificación convenido de C. PFc = 0,1 Y2M = 7 PCa, PCb, PCc: Pesos de los indicadores Ca, Cb, Cc, respec- PRa = 0,5 Z2M = 7 tivamente. WM = 7 X1, Y1, Z1: Son las calificaciones de los indicadores Ca, Cb, Cc, respectivamente. La fórmula simplificada de F es: X1M, Y1M, Z1M: Son las calificaciones máximas, según escala, de los indicadores Ca, Cb, Cc, respectivamente. F = 0,2(25) (X2/7) + 0,2 x 25(Y2/7) + 0,1 x 25(Z2/7) + 0,5 Para: x 25(W / 7) PCa = 0,4 CM = 25 PCb = 0,2 X1M = 7 F = 5X2 + 5Y2 + 2,5Z2 + 12,5 W (2) PCc = 0,4 Y1M = 7 7 Z1M = 7 La asignación del peso de 0,5 mayor a PRa obedece a La fórmula simplificada de C es: que el indicador método de ejecución de la función operativa (Ra) es el de mayor importancia relativa pues constituyen la C = 0,4 x 25 (X1/7) + 0,2 x 25 (Y1 / 7) + 0,4 x 25 (Z1/7) razón de ser de cualquier máquina; los otros indicadores: velocidad de operación, versatilidad y automatización son C =10 X1 + 5Y1 + 10Z1 (1) complementarios del anterior, pero no por ello de carácter 7 superfluo. La asignación de la ponderación o peso de 0,4 a PCa La asignación de 25 puntos al puntaje máximo del y PCc obedece a que los indicadores calidad de conservación índice funcionalidad (FM) obedece a la distribución del (Ca) y mantenibilidad (Cb) son los de mayor importancia puntaje de la calidad de la máquina. relativa pues constituyen la razón de ser de cualquier equipo La asignación de 7 puntos a X2M, Y2M, Z2M, WM, o máquina; el otro indicador simplicidad es complementario calificaciones máximas de los sub-indicadores Fa, Fb, Fc y de los anteriores, pero no por ello de carácter superfluo. Ra, obedece a lo determinado para la escala de valor, y garan- La asignación de 25 puntos al puntaje máximo del tiza que quien cumpla puede estar en una posición ventajosa, indicador confiabilidad (CM) obedece a la distribución del frente a otro, en el indicador funcionalidad. puntaje de la calidad de máquina. La asignación de 7 puntos a X1M, Y1M, Z1M, califi- iii) Valoración del puntaje de calidad tecnológica caciones máximas de los indicadores Ca, Cb y Cc, obedece a Considerando la organización de las variables de la lo determinado para la escala de valor, y garantiza que quien tabla 1, el Puntaje de calidad (PTi) es determinado por la cumpla puede estar en una posición ventajosa, frente a otro, distribución de puntajes de la valoración máxima de la cali- en el índice confiabilidad. dad tecnológica (PTM), entre los índices confiabilidad (C) y funcionalidad (F), en función de sus pesos y valoraciones, ii) Valoración del puntaje de la funcionalidad según la siguiente relación: Considerando la organización de las variables de la tabla 1, el Puntaje de la funcionalidad (F) es determinado por PTi = PTM x PC x C/CM + PTM x PF x F/FM la distribución del valor máximo de calificación de la funcio- PTi: Puntaje de calidad de la máquina i nalidad (FM ) entre los indicadores : rapidez del proceso (Fa), PC, PF: Peso de los indicadores confiabilidad y funcionali- versatilidad del proceso (Fb), automatización del proceso dad, respectivamente. (Fc) y método de ejecución de la función operativa del pro- PTM: Puntaje de valoración máxima de la calidad de la ceso (Ra), en función de sus pesos y calificaciones, según la máquina. siguiente relación: C, F: Puntajes obtenidos de las variables confiabilidad y funcionalidad, respectivamente. F = FM x PFa (X2 / X2M) + FM x PFb (Y2 /Y2M) + FM x CM, FM: Puntajes máximos de los índices confiabilidad y PFc (Z2 / Z2M) + FM x PRa (W / WM) funcionalidad, respectivamente.

Donde: Para: F: Puntaje de calificación de la variable de la funcionalidad. PC = 0,4 PTM = 50 PFa, PFb, PFc, PRa: Son los pesos de los indicadores Fa, Fb, PF = 0,6 CM = 25 Fc, Ra FM = 25

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:11-18 14 Ciencia & Desarrollo Zuta, J. Diseño de un modelo de evaluación de la calidad tecnológica de equipos y maquinaria. La fórmula simplificada de PTi es: bilidad (CM) y funcionalidad (FM) son valores convenidos para garantizar que quien cumpla con puntajes más altos esté PTi = 0,4 x 50 x C/25 + 0,6 x 50 x R/25 en una posición ventajosa frente a la de otros equipos y maquinarias. PTi = 20C + 30F (3) 25 iv) Valoración de la brecha de la calidad tecnológica La brecha o desfase de la calidad es consecuencia del La asignación de un peso mayor a PF (0,6) obedece a incremento del valor agregado que genera la innovación. La que el indicador funcionalidad (F) es el de mayor importancia innovación modifica la máquina con la aplicación por prime- relativa que el indicador confiabilidad (C), que es complemen- ra vez de conocimientos en los elementos o focos de valora- tario del anterior pero no por ello de primera importancia. ción, con el objeto de mejorar su función y hacerlo más La asignación de 50 puntos al puntaje máximo de competitivo. calificación de la calidad de la máquina (PTM) y de 25 puntos La valoración de la brecha o desfase es estimado a los puntajes máximos de calificación de índices de confia- restando del puntaje máximo de valoración de la calidad

Formulario 1: Para recolectar datos referidos a los indicadores Máquina: Fecha: Datos relevantes referidos a los Indicadores Información correspondiente a los componentes de de la calidad tecnológica los equipos y máquinas 1. mecanismo operador, 2.piezas de complementación operacional 3.piezas auxiliares, 4.mecanismos de accionamiento, 5.carcasa Índice: Confiabilidad de la estructura Calidad de Conservación (X1) a) Materiales de fabricación (principalmente de las partes críticas de falla y deterioro) b) Marca o Fabricante (% de las partes según marca) c) País de origen (% de las partes según origen) d) País de fabricación de las partes, made in (% de las partes construidas por el país de origen) e) Vida útil estimada por el fabricante Garantía de funcionamiento f) Costo de adquisición Simplicidad (Y1) a) Dimensiones (l x a x h) b) Tipo de transmisión del movimiento Mantenibilidad (Z1) Datos de Estandarización a) Lugar más próximo de punto de venta de repuestos b) Lugar más próximo de suministro o procedencia del servicio técnico c) Disponibles de fuentes escritas que proveen información técnica de la máquina d) Modelo Año de fabricación e) Normas de fabricación f) Certificadora de la calidad de cumplimiento de las normas de fabricación. g) Empresas en las que se encuentra en uso la máquina por años de venta. Datos de Seccionamiento h) Tipos de unión y ubicación de las partes críticas de falla y deterioro Índice: Funcionalidad del proceso Rapidez de Operación (X2) a) Tiempo del ciclo de la operación Tipo de flujo Versatilidad (Y2) a) Rangos de variación de la capacidad de producción b) Rangos de variación de los parámetros de operación (dimensiones, velocidades, temperatura, tiempo, presión, etc.) c) Tipo de interconexión con otras máquinas (rígida o flexible o no conectable) d)Tipos de los elementos en proceso a la entrada (tamaños, composición, característica) e) Tipos de elementos en proceso a la salida (tamaños, composición, característica) Automatización (Z2) a) Tipos de instrumentos de control y regulación. b) Requerimiento de mano de obra directa y calificación Método de (W) ejecución de la función operativa a) Principio y procedimiento de ejecución de la función operativa b) Cantidad del consumo de energía, otra o ambas. c) Dispositivos de tratamiento o canalización de residuos sólidos, líquidos y vapores. Ruido en decibeles que se producen al funcionar. Forma estética Figura 1. Modelo de Formulario para recolectar información. Fuente: Elaboración propia

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:11-18 15 Ciencia & Desarrollo Zuta, J. Diseño de un modelo de evaluación de la calidad tecnológica de equipos y maquinaria. tecnológica (PTM), puntaje logrado por el programa acadé- 3.3.6. Procedimiento de aplicación en la valoración de las variables mico en estudio (PTi), según la siguiente fórmula: El procedimiento de aplicación en la valoración de las variables comprende: BT = PTM – PTi (4) (1) La valoración de los indicadores 3.3.4. Datos necesarios en función de los indicadores La valoración de los indicadores es realizada, por el La identificación y construcción de datos capaces de juicio experto de los especialistas, por conversión, confron- aportar información relevante para valorar los indicadores tando los criterios de enjuiciamiento establecidos en la escala de evaluación han sido realizados en base a las definiciones de valor de la tabla 2 con los datos recolectados en el Formu- de los índices e indicadores y buscando dar respuesta a los lario 1, por cada indicador, hasta ubicar su categoría relativa y criterios de enjuiciamiento de la escala de valor, los mismos puntaje. Los puntajes de los indicadores obtenidas por cada que se dan en el Formulario 1 mostrado en la figura 1. dato y el promedio de datos son vaciados en las tablas 3 y 4 siguientes, respectivamente. 3.3.5. Fuente y técnicas para recolectar datos Los datos recopilados y organizados por indicado- Para la recogida de datos necesarios, mediante la res, permiten valorar los indicadores con puntajes interpre- técnica de observación directa, se tiene como fuente a las tables y comparables. mismas máquinas. Para la recogida de datos, mediante la técnica de (2) La valoración de los índices de confiabilidad (C) y funcionalidad (F) revisión de documentos, se tiene como fuentes los docu- La valoración de los índices de Confiabilidad (C) y mentos escritos, cifrados e iconográficos del fabricante de Funcionalidad (F) de las máquinas es realizada reemplazan- las máquinas (manuales de operación, procedimientos do los valores promedio obtenidos de los indicadores estándares de operación, catálogos y folletos de los equipos correspondientes en las fórmulas (1) y (2): y maquinaria). Para la recogida de datos necesarios, mediante la técnica de interrogación, se tiene como fuentes a los pro- C = (10 X1 + 5Y 1 +10Z 1 )/7 (1) veedores, fabricantes o personas expertas. F = (5X2 + 5Y 2 + 2,5Z 2 + 12,5 W)/7 (2)

Los puntajes de la calificación obtenidos en cada Tabla 3.Valoración de los indicadores de una máquina por caso son vaciados en la tabla 5. cada dato. Formato de valoración N°: 1 Fecha: (3) La valoración de la calidad tecnológica (PT) Datos por Puntajes de valoración de los indicadores por datos La valoración de la calidad tecnológica (PT) de las indicador X1 Y1 Z1 X2 Y2 Z2 W máquinas en evaluación se realiza reemplazando en la fór- a) mula (3), del autor, los valores obtenidos de los indicadores b) confiabilidad y funcionalidad siguiente: c) Pti = 20C + 30F (3) d) 25 e) f) g) (4) La valoración de la brecha de calidad tecnológica (BCT) h) La calificación de la Brecha de calidad tecnológica i) (BT) de las máquinas en evaluación es realizada reemplazan- j) do en la fórmula (4), del autor, los valores del puntaje de k) calidad máximo PTM de 50 y el puntaje de calidad logrado l) PTi. Puntaje medio BT = PTM – PTi (4) Fuente: Elaboración propia Dónde: X1 calidad de conservación, Y1 simplicidad, Z1 mantenibilidad, X2 velocidad, Y2 versatilidad, Z2 automatización, W eficacia Los puntajes resultantes de las valoraciones obte- nidas de la calidad y de la brecha de calidad tecnológica son vaciados en la tabla 6. Tabla 4. Valoración promedio de los Indicadores de las máquinas. Formato de valoración N°: 2 Fecha: Tabla 5. Valoración de la Confiabilidad y Funcionalidad de las máquinas. Marcas de las máquinas Puntajes promedio de valoración de los Formato de valoración N°: 3 Fecha : indicadores X1 Y1 Z1 X2 Y2 Z2 W Marcas de máquinas: Puntajes de valoración 1 Confiabilidad % Funcionalidad % 2 (C) del ideal (F) del ideal 3 1 2 4 3 5 4 Fuente: Elaboración propia 5 Dónde: X1 calidad de conservación, Y1 simplicidad, Z1 mantenibilidad, Fuente: Elaboración propia X2 rapidez, Y2 versatilidad, Z2 automatización, W método operativo *Nombre de la planta

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:11-18 16 Ciencia & Desarrollo Zuta, J. Diseño de un modelo de evaluación de la calidad tecnológica de equipos y maquinaria. Tabla 6. Valoración de la calidad y brecha de la calidad y válidos los resultados de la evaluación. tecnológica. 4. El reducido número de las variables y la posibilidad para la Formato de valoración N°: 4 Fecha : obtención de sus valores facilitan la ejecución de los pro- Marcas de las máquinas Puntajes de valoración ceso de evaluación Calidad Brecha 5. La configuración de la matriz de resultados para el análisis (PT) (BT) 1 permite identificar el orden de la calidad tecnológica de las 2 máquinas, para seleccionar la mejor. 3 4 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 5 Fuente: Elaboración propia Bennett, D. J., Vaidya, K. G., Zhao, H. y Wang, X. M. (1997). 3.3.7. Análisis de los resultados Technology transfer to the China machine tool Los promedios de los puntajes de valoración obteni- industry: The need for a technology valuation das de la Confiabilidad, Funcionalidad, Calidad y Brecha de model. Industry and Higher Education , Vol 11, N° 1. la calidad tecnológica de cada máquina en evaluación son Crisologo, A. (1975). Tecnología educativa. Lima – Perú: confrontados en una matriz de resultados con los puntajes Editorial Ediciones Abedul, 1996. de sus homólogos y puntajes máximos o ideales de valora- Chupakin, V. (1999). Fish – Processing equipment, Moscú: ción, cuyo formato se muestra en la tabla 7. Publicaciones MIR, Primera Edición 1955. El análisis busca identificar, en un proceso de selec- Dobrovoski, V., Zablonski, K., Radchik, A., Erlij, L. (1980). ción, la máquina que ha obtenido los puntajes de calificación Elementos de máquina, Moscú: Editorial MIR. más próximos a los puntajes ideales para recomendar su FAO. (1995). La selección, prueba y evaluación de máquinas adquisición; o identificar, en un proceso de evaluación de y equipos agrícolas. Servicios agrícolas de la FAO, una línea de producción ya establecida, la máquina que ha Boletín. obtenido los más bajos puntajes de calificación con el objeto Fritz, R. (1997). Corrientes corporativas, México: Ediciones de recomendar su retiro de uso por obsoleta. La tabla 7 pre- Castillo. senta la matriz de resultados de las valoraciones. Hidalgo, M. (1981). Componentes del sistema de evaluación educacional, Lima: Edición CIPAC, Primera Edi- ción. Tabla 7. Matriz de resultados de las valoración de las Palfrman, A. (1994). Guide fisheries sector studies, FAO, má quinas . Roma. Formato de valoración N°: 5 Fecha: Part, S. (1995). Monitoreo y evaluación de impacto para Puntajes promedio de valoración Marcas o tipos de máquinas proyectos de desarrollo, Lima: Editorial Galois, 1 2 3 4 5 Puntaje ideal Primera Edición. Confiabilidad (C) 25 Phi Delta Kappa. (1971). National study commytion evalua- Funcionalidad (F) 25 tion, Peacock: Itaska, III. Puntaje de calidad (PT) 50 Roger, J. H. (1996). Ponga la calidad a prueba, México: Mc Brecha de la calidad (BT) 0 Graw – Hill, Primera Edición. Fuente: Elaboración propia Rothery, B. (1997). ISO 14000 ISO 9000, México: Panorama Editorial S.A., Primera Edición. CONCLUSIONES Senn, J. (1992). Análisis y diseño de sistemas de información, 1. El modelo de proceso de evaluación ha demostrado su México: Editorial Mc. Graw Hill, Interamericana de validez a través del juicio de expertos y ha resistido el México, S.A. de C.U. criterio de la práctica con la aplicación para valorar los Tenbrink, T. (1981). Evaluación. Madrid: Ed. NACEA. equipos y maquinaria de las plantas de procesamiento Valdés, L. (1959). Innovación, Colombia: Editorial Norma pesquero. S.A, 2004 Vilbrandt & Dryden. Chemical engineer- 2. El modelo de proceso de evaluación resulta novedoso y de ing plant design, New York: Mc Graw – Hill Book gran valor por: Company, Inc. Fourth Edition. - Valorar la calidad tecnológica de los equipos y maquina- Vilbrandt F. (1959). Chemical engineering plant design, New ria con variables que propician el perfeccionamiento York: Mc Graw – Hill Book Company, Inc. Fourth continuo, en base a la innovación y la competitividad. Edition. - Identificar el estado real, las brechas de nivel de calidad Vilbrandt, D. (1957). Chemical enginnering plant design, tecnológica referente al estado deseado, y las diferencias Tokyo: Editorial Mc Graw - Hill Bork Company, Inc. con equipos y maquinaria homólogos. VIVIENDA. (1983). Reglamento general de tasaciones del - Permitir hacer apreciaciones específicas centrales y hacer Perú, Resolución Ministerial del Sector de Vivienda y apreciaciones generales significativas, coherentes, perti- Construcción. Lima: Editorial Hozlo SCRL. nentes de los equipos y maquinaria. Waller, J. (1997). El manual de administración de la calidad, 3. La lógica y consistencia de la estructura de las variables, de México: Panorama Editorial S.A., Primera Edición, la escala y procedimientos de valoración con el objetivo; la Tercera Impresión. especificidad de las definiciones de las variables; los datos Zuta, J. (2000). Diseño de un modelo metodológico de selec- de hechos y la participación de expertos hacen confiables ción de maquinaria y equipo para la industria pesque-

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:11-18 17 Ciencia & Desarrollo Zuta, J. Diseño de un modelo de evaluación de la calidad tecnológica de equipos y maquinaria. ra - Callao - Perú: UNAC. Universidad Nacional del Callao. Zuta, J. (1990). Líneas de procesamiento de pescado y maris- Zuta, J. (2011). Evaluación tecnológica de maquinaria y cos. Callao – Perú: Editorial UNAC. equipos de las plantas de congelado de pescado. Zuta, J. (2002). Evaluación técnica de las fábricas de harina y Universidad Nacional del Callao. aceite de pescado. Inédito: Universidad Nacional del Zuta, J. (2013). Calidad tecnológica de maquinaria y equipos Callao. de las plantas de pastas y embutidos de pescado. Zuta, J. (2003). Evaluación tecnológica de maquinaria y Universidad Nacional del Callao. equipos de las plantas de conservas de pescado.

Correspondencia: Fecha de Recepción: 28/12/2014 José Mercedes Zuta Rubio: [email protected] Fecha de Aceptación: 30/04/2015

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:11-18 18 Ciencia & Desarrollo Revista Ciencia & Desarrollo 2015; 19: 19-24 / ISSN 2304-8891 LA QUINUA (Chenopodium quinoa Willd.) ALTERNATIVA DE SEGURIDAD ALIMENTARIA PARA ZONAS DESÉRTICAS QUINOA (Chenopodium quinoa Willd.) ALTERNATIVE OF FOOD SAFETY FOR DESERT AREAS

1 Nivardo Núñez Torreblanca

RESUMEN

La quinua (Chenopodium quinoa Willd.) es una especie originaria de los andes Sudamericanos, que ha mostrado respuestas fisiológicas que son características de especies que toleran sequía y sales, por lo que constituye una alternativa de alto valor para obtención de proteínas y fibra de alta calidad en áreas donde el agua y las sales del suelo son restrictivos para que prosperen otros cultivos. Aproxima- damente, casi en la mitad de la superficie del planeta están presentes las zonas áridas. El rasgo característico de estas zonas es que la sequía es un evento regular, con presencia también de altas temperaturas, con diferentes grados de salinidad de los suelos. Se estima que un quinto de la población mundial vive en estas zonas. En el caso particular del Perú el 90 por ciento de la población nacional habita estas zonas. En general, el agua es un recurso escaso, por lo que es prioridad el estudio de plantas alimenticias que toleren las condicio- nes adversas de estas áreas.

Palabras Clave: Fotosíntesis, sequía, conductancia, salinidad, aridez, quinua.

ABSTRACT

Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) as a species of South American Andes, which has shown physiological responses that are charac- teristic of species that tolerate drought and salt, which is a high-value alternative for obtaining proteins and high fiber quality in areas where water and soil salts are restrictive for other crops flourish. In approximately almost half of the planet's surface arid areas. The char- acteristic feature of these areas is that drought is a regular event, with the presence also of high temperatures with varying degrees of soil salinity. An estimated one fifth of the world population lives in these areas.I n the particular case of Peru 90 percent of the national popula- tion live in these areas. In general, water is a scarce resource, so it is priority the study of food plants that tolerate adverse conditions in these areas.

Keywords: photosynthesis, drought, conductivity, salinity, aridity, quinoa.

INTRODUCCIÓN valor alimenticio que se le reconoce se debe al contenido de aminoácidos, que se encuentran en el núcleo del grano, La quinua (Chenopodium quinoa Willd.) es una especie ventaja notable sobre el arroz o trigo que los tienen en su cuyo centro de origen se considera en los andes Sudamerica- exosperma o cáscara. La quinua es considerada como el nos (Cárdenas, 1994). La mayor variabilidad de genotipos y único alimento vegetal que puede proveer de todos los ami- de progenitores silvestres se encuentran en las proximidades noácidos esenciales, oligoelementos, vitaminas y no conte- del Lago Titicaca (Perú – Bolivia) y la mayor diversidad se ner gluten (FAO. 2011). Este preciado grano andino ha ubica entre Potosí en Bolivia y Sicuani en Perú (Mujica et al. , despertado el interés de muchos investigadores, más allá de 2000). las fronteras de Sudamérica. A partir de mediados de la década de los años 50 del Entre los principales productores de este importante siglo XX, los estudios por ampliar los conocimientos sobre grano, se encuentran Perú y Bolivia, en menores proporcio- esta planta toman mayor impulso y comienzan a realizarse nes figuran Estados Unidos (seis por ciento) con una pro- colecciones de ecotipos y accesiones en Perú, Bolivia, Ecua- ducción de 3 000 t, Ecuador y Canadá, pues producen apro- dor y Colombia (Lescano, 1994). ximadamente el 10 por ciento de la producción mundial. La La quinua ofrece sobresalientes cualidades nutricio- superficie cultivada en los países andinos ha experimentado nales, contiene entre 13,81 y 21,9 % de proteínas y más aún la incrementos sucesivos durante los últimos años debido a los calidad de éstas son del tipo albúmina y globulina. El alto requerimientos del mercado. Para el año 2009, el área culti-

1 Ingeniero Agrónomo, Magister en Ciencias en Agricultura Andina. Facultad de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohamnn. Tacna-Perú.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:19-24 19 Ciencia & Desarrollo Nuñez, N. La quinua (Chenopodium quinoa Willd.) a lternativa de seguridad alimentaria para zonas desérticas. vada fue de 83 000 ha. La producción en éstos países es del Perú. Sin embargo, las tasas de evaporación y transpiración orden de 70 000 t, de las cuales 40 000 corresponden al Perú, son elevadas, lo que da como resultado un déficit permanen- 28 000 t, a Bolivia, y a Ecuador 746 t (FAO, 2011). Para el te de humedad del suelo. Las características descritas ante- caso de Europa la producción es de 210 t (FAO, 2011). riormente, también dan por resultado en éstas zonas una alta Su cultivo se ha extendido a otras partes del mundo, concentración de sales solubles en el suelo. En estas condi- como el Reino Unido donde se vende en tiendas de comidas ciones desfavorables es que se busca el rendimiento de los saludables, En Dinamarca es consumida por personas que cultivos, tanto para cubrir los requerimientos de la población no toleran el gluten de los cereales. Holanda es el país que ha así como para la exportación. logrado la primera variedad europea con el nombre de “Car- men”. La quinua también fue llevada a los Himalayas (Asia), Caracterización de las zonas áridas sin embargo no tuvo mayor aceptación por su contenido de Las zonas áridas se definen como aquellas unidades saponinas, e inclusive al Tibet (Jacobsen y Risi, 2000). Mate- geográficas y ecológicas o regiones, en donde, debido a una rial genético procedente de Colombia cultivados en Kenya situación de sequía casi permanente, la presencia de especies (África) mostraron rendimientos en grano de hasta 4 000 vegetales es escasa, están condicionadas por elevadas tasas kg/ha, lo que constituye una real alternativa para los proble- de evaporación, debido a altas temperaturas, baja humedad, mas de alimentación en aquel continente (Jacobsen, 2003). vientos muy fuertes, en otros casos pendientes pronuncia- El creciente interés por la quinua ha permitido que das que favorecen la escorrentía y suelos sueltos con poca adquiera importancia económica, de tal manera que hoy es capacidad de almacenamiento hídrico. Estas características un cultivo de exportación, motivo por el que, en el caso del pueden estar acompañadas con diferentes niveles de salini- Perú, en los últimos años, se le viene cultivando en la costa dad. Sin embargo, el término aridez puede resultar ser relati- sur (Tacna), donde tradicionalmente predominaba el olivo y vo, si las condiciones de precipitación que en una región son otros cultivos hortícolas. insuficientes, en otra, puede permitir la existencia de algún Se han realizado diversas investigaciones para cono- tipo de vegetación, por lo que pueden identificarse grados de cer sus atributos, referente a su valor alimenticio, capacidad aridez de acuerdo al balance entre las ganancias y pérdidas de productiva con diferentes tratamientos, entre ellos, compor- humedad (Medrano y Flexas, 2004). tamiento en condiciones de estrés hídrico (sequía), salinidad, El término sequía indica que se trata de un período y otros factores adversos como exceso de humedad, graniza- con ausencia de precipitaciones, durante el cual, el contenido das, frío, calor, vientos; posibilidades de transformación e del agua del suelo se reduce a niveles tales que, por la carencia industrialización, en muchas de las cuales se han encontrado de humedad, las plantas sufren alteraciones en sus funciones respuestas muy favorables y alentadoras. normales. Frecuentemente, aunque no invariablemente, la Por su plasticidad es capaz de crecer y desarrollar en deshidratación del suelo está relacionada con evaporación variadas condiciones ecológicas. Puede prosperar en climas intensa, debido a la sequedad del aire y altos niveles de radia- desérticos, calurosos y secos de la costa del Perú, como en ción. En zonas áridas, la sequía ocurre de manera regular y aquellos muy frígidos, en otros menos rigurosos como lo valles prolongada (Larcher, 1995). interandinos, o condiciones de clima subtropical; de manera En general, en aquellas zonas en que predomina el que se le puede cultivar en cinco de las ocho zonas de vida déficit hídrico durante todo el año las tierras áridas se clasifi- natural identificadas por Pulgar Vidal (para el Perú), las que se can como extremadamente áridas o hiperáridas; en tanto encuentran entre el nivel del mar y los 4 000 m.s.n.m. En rela- ocurra en la mayor parte del año, se clasifican como regiones ción a su distribución, se conoce su adaptación a los diferentes áridas, o, semiáridas. La aridez se evalúa sobre la base de las climas andinos (Tapia, 2001). Estudios preliminares en la costa variables climáticas, a la que se ha denominado “índice de sur del Perú (Tacna) indican que la quinua puede cultivarse por aridez”, o de acuerdo con la propuesta de la FAO, sobre la lo menos en diez de los doce meses del año. base de cuántos días el balance de agua permite el crecimien- Dadas las características descritas, Chenopodium qui- to de las plantas. El índice de aridez utiliza la relación P/ETP noa Willd. se constituye en un cultivo de gran valor, no sólo (precipitación/evapotranspiración potencial), para clasificar para las poblaciones donde tradicionalmente se le cultiva, las tierras áridas (FAO, 2007). (Ver tabla 1). sino para la población mundial, considerando que un impor- De acuerdo a las estimaciones del UNEP (1997), tante porcentaje de personas viven en zonas desérticas, aproximadamente el 47 por ciento (casi la mitad) de la super- donde los principales limitantes para la producción de ali- ficie de la tierra está ocupada por zonas áridas, lo que es mentos, son la carencia del recurso agua y las condiciones de equivalente a 6 mil millones y medio de hectáreas aproxima- salinidad de los suelos. En el Perú, las zonas áridas y semiáridas representan Tabla 1. Categorías de tierras áridas según la FAO (1993), un área mayor a los 30 millones de hectáreas, lo que es equi- clasificación y extensión (PNUMA, 1992) valente a un cuarto del total de la superficie nacional aproxi- Precipitación Área Clasificación P/ETP madamente y comprenden toda la costa y parte de la sierra. (mm) (%) Estas zonas se encuentran habitadas por el 90 por ciento de Hiperáridas < 0,05 < 200 7,50 la población nacional (UNALM, 1982). Áridas 0,05 < P/ETP < 0,20 < 200 (invierno ) o 12,1 < 400 (verano) Las zonas desérticas se caracterizan por presentar Semiáridas 0,20

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:19-24 20 Ciencia & Desarrollo Nuñez, N. La quinua (Chenopodium quinoa Willd.) Alternativa de seguridad alimentaria para zonas desérticas. damente, distribuidas en grandes regiones del planeta. De las ciclo de crecimiento. cuales mil millones de hectáreas son hiperáridas y se extien- La conductancia varía en función a ciertos factores, den mayormente a lo largo de los desiertos del Sahara, Ara- siendo uno de ellos el estado energético del agua del suelo. A bia y Gobi. Las regiones áridas, semiáridas, subhúmedas medida que el suelo se deshidrata, la conductancia desciende secas ocupan más o menos cinco millones y medio de hectá- (Turner, 1991); similarmente en quinua la conductancia reas. Las precipitaciones en las regiones áridas varían entre disminuye significativamente cuando el contenido de agua 200 mm anuales en las áreas con lluvia de invierno, a 300 mm del suelo se encuentra por debajo del 50 por ciento. De otra en las áreas con lluvias de verano. En el año 2000, esta zona parte, el alto grado de asociación (r=0,98) entre la conduc- estaba habitada por un quinto de la población mundial tancia y la fotosíntesis, explica las variaciones de ambas (FAO, 2007). variables en condiciones de sequía. Un aspecto relevante es Según la ONU (mencionado por ALIDE, 2010), una que la alta conductancia observada en la ramificación (el de cada tres personas en el mundo vive en tierras secas o ritmo de sequía se desarrolló con cierta lentitud) con respec- áridas; dos mil millones de habitantes de tierras secas viven to a la floración y llenado de grano, indica que la quinua con menos de un dólar al día y sin acceso adecuado al agua; puede adaptarse con mayor facilidad a condiciones de sequía para el año 2030, se estima que el 50 por ciento de la pobla- de desarrollo lento. ción mundial estará viviendo en zonas de gran estrés de El cierre de estomas, en quinua expuesta a sequía, agua. ocurre cuando el potencial hídrico de la hoja estuvo en un nivel ligeramente superior en plantas con riego a capacidad de Respuestas de la quinua al déficit hídrico campo, a 0,9 a -1,1 MPa (Jensen et al. , 2000), y entre -1,5 a -2,0 Se han realizado diversas investigaciones para cono- MPa (Andersen et al. ,1996); a pesar de que el potencial hídrico cer los mecanismos por los cuales la quinua puede tolerar de la hoja desciende consistentemente, el potencial de pre- episodios de sequía. Inicialmente esta capacidad se atribuyó sión de la hoja muestra valores positivos, salvo en la fase de a la morfología de la planta, debido a la presencia de papilas llenado de grano en la que toma valores de cero. higroscópicas en la cutícula de la hoja o su sistema radicular Como consecuencia de muy bajos niveles de agua en bastante ramificado (Canahua, 1977). el suelo, provocados por la sequía, el potencial hídrico de la El estudio de las respuestas fisiológicas permiten un hoja disminuyó de -0,7 MPa a -2,3 MPa en las fase se ramifi- conocimiento más amplio del comportamiento de la quinua cación y floración, para disminuir hasta -3,2 MPa en la fase en condiciones de estrés hídrico. De esta manera se realizan de llenado de grano. En la fase fenológica de ramificación el investigaciones tomando como referencia las fases fenológi- potencial osmótico, durante los primeros nueve días de cas del cultivo. impuesto el período de sequía, muestra niveles similares a los Jensen et al. (2000) estudiaron las respuestas de la observados en condiciones de riego a capacidad de campo, quinua en tres fases fenológicas, en las que el contenido de con valores promedio de -1,2 MPa, para bajar hasta -2,6 MPa humedad del suelo, desde capacidad de campo descendió al final del período de sequía. En la fase de floración de -1,8 hasta valores extremos de tres y uno por ciento en base a MPa cayó hasta -2,6 MPa, y en el llenado de grano el poten- peso. En esas condiciones, la tasa fotosintética en la fase cial osmótico fue aun más negativo de -3,5 MPa (Jensen et al ., fenológica de ramificación, también descendió hacia niveles 2000). de 10 µmolm-2 s -1 . En las fases de floración y llenado de grano, Las relaciones hídricas de quinua se caracterizan por luego de un rápido descenso, la fotosíntesis fue de cero. De tener bajos potenciales osmóticos fluctuando entre -1,0 y -1,3 -2 -1 manera similar la conductancia (g H20 ) disminuyó a 0,1 molm s , MPa en plantas bajo riego; se observa un moderado desarro- en estas circunstancias, el cierre estomatal ocurrió cuando el llo de ajuste osmótico de 0,3 MPa solamente en la fase de potencial hídrico foliar llegó a valores inferiores a -0,9 en la ramificación, confirmándose resultados anteriores (Ander- fase de ramificación, que fue menos negativo con respecto a sen et al ., 1996), obtenidos en quinua adaptada a condiciones las fases de floración y llenado de grano en las cuales fue de -1,1 de clima templado, la fracción del agua del apoplasto estaría MPa y se encontró alta correlación positiva (r=0,98). próximo al 16 por ciento de acuerdo a estimaciones por el Estas respuestas se encuentran asociadas al compor- método presión-volumen (Andersen et al ., 1996). tamiento estomatal en relación a los factores ambientales, El nivel de potencial osmótico de quinua es compa- grado de deshidratación del suelo y sus efectos sobre la rable con el de especies monocotiledóneas cultivadas, por función fisiológica y metabólica de la planta. La alta correla- ejemplo, en Hordeum distichum L. El potencial osmótico a ción entre la conductancia y la fotosíntesis, obedece a que plena hidratación presenta valores también entre -1,0 y -1,3 ambas variables están controladas en alto grado por el cierre MPa (Andersen et al ., 1991). y apertura de estomas. El estrés por sequía da lugar al cierre Otras plantas cultivadas dicotiledóneas C3, como de estomas lo que provoca la reducción de los niveles de Lupinus consentinii y Brassica napus L., a plena hidratación, mues- conductancia al aumentar la resistencia, afectando negativa- tran solamente potenciales osmóticos de -0,7 MPa y -0,9 Mpa mente la fotosíntesis (Huang et al ., 1975, Boyer, 1970). respectivamente (Jensen y Henson, 1990; Jensen et al ., 1996). En condiciones de riego a capacidad de campo, la La característica de la quinua, de presentar bajos valores de fotosíntesis de la quinua muestra valores normales en plan- potencial osmótico, puede originar tolerancia al déficit hídri- tas C3, al ser comparada con Brassica napus L. (Jensen et al. , co, lo que se refleja en el mantenimiento de la turgencia 1996), Lupinus consentinii Guss (Jensen et al ., 1989), Hordeum durante gran parte de los períodos de sequía, lo que consti- distichum L. (Mogensen et al. , 1994), Triticum aestivum L. (Wey- tuiría una evidencia consistente. rich et al. , 1995), con 22 µmolm-2 s -1 en promedio para todo el El ajuste osmótico observado en la fase de ramifica-

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:19-24 21 Ciencia & Desarrollo Nuñez, N. La quinua (Chenopodium quinoa Willd.) a lternativa de seguridad alimentaria para zonas desérticas. ción y la no existencia de este mecanismo en las otras fases probados, activaron la germinación; sin embargo a 0,2 M el fenológicas puede entenderse a partir que esta respuesta efecto fue significativamente menor (Boero et al ., 2001). varía con la ontogenia y la diferencia entre genotipos (Mor- Tomando como referencia únicamente la salinidad gan, 1980). El ritmo de desarrollo del estrés también influye. sobre la germinación, se evaluaron 103 accesiones de la Una tasa de desarrollo lento permite a la planta adaptarse al colección representativa de Perú, del banco de germoplasma estrés, mediante la acumulación activa de solutos en las hojas de la Universidad Nacional del Altiplano de Puno (Perú) y de (Turner, 1991). un total de 1029. En un primer experimento semillas del El área foliar específica (AFE), durante la fase de cultivar peruano 03-21-072RM fueron germinadas en placas ramificación, decrece tanto en el control, como en el trata- petri a 2°C, en concentraciones salinas de NaCl de cero hasta miento en sequía; diferenciándose este último en forma 20 dSm-1 ; se encontraron altas tasas de germinación (mayo- evidente a partir del octavo día de impuesto el déficit hídrico. res al 75%) en todos los niveles salinos probados (Jacobsen et Contrariamente, durante la floración los valores del área al., 2001). foliar específica se mantienen próximos y con escasa varia- Las altas tasas de germinación observadas hasta los ción entre ambos tratamientos. Al llenado de grano, se 20 dSm-1 (en el primer experimento) llevaron a un segundo observa reducción ligera en el tratamiento bajo déficit hídri- experimento, para el tamizado de tolerancia a salinidad, en la co en los cuatro últimos días de sequía. colección representativa peruana de quinua de diez cultiva- La relación peso túrgido/peso seco (Pt/Ps) descien- res andinos, las que fueron puestas a germinar en tres con- de en forma paralela al control, mostrando valores más centraciones de sal (0,0; 0,5 y 0,6 M NaCl). De ellas fueron bajos, desde el noveno día de iniciado el período de sequía, elegidas quince accesiones por su alta tasa de germinación, observándose al final del mismo una diferencia de 0,75 a dos días después de colocadas en la concentración salina favor del control. En las fases fenológicas de floración y más alta. Sin embargo fueron solamente cuatro accesiones llenado de grano, las diferencias entre los tratamientos son las que presentaron hojas cotiledonales, las demás murieron. muy ligeras. Por lo que se postula que en la fase de ramifica- Una tercera prueba de tamizado de las accesiones más tole- ción la sequía provocó un ligero cambio en el tamaño de las rantes, en diez concentraciones de Nacl, en el que a partir de células, lo que muestra que en las otras dos fases fenológicas, 0,0 hasta 1,5 M, sirvió para demostrar que la quinua puede no se habrían producido cambios significativos en el tamaño germinar en 24 horas en una solución de 0,3 M NaCl. Los de las células. La expresión de bajas relaciones entre peso cultivares mejorados de Perú y Bolivia tienen tasas de germi- túrgido y peso se asocian a plantas resistentes a sequía, como nación similares a los cultivares nativos. El cultivar comercial resultado de células pequeñas con paredes celulares engrosa- Kancolla (peruano) alcanza un porcentaje de germinación das. de hasta el 100% en siete días en una concentración de 0,5 M Los efectos de la sequía, sobre variables fisiológicas NaCl, no germina a 0,6 M NaCl. Las semillas de las accesio- de quinua variedad Sajama, dieron por resultado, bajos pesos nes más tolerantes demoraron entre seis a siete días para de materia seca en comparación con el tratamiento control. superar el 75% de germinación en 0,6 M NaCl, el proceso de El área foliar específica y el contenido de clorofila no sufren germinación se inició a los tres días de iniciada la prueba reducciones significativas. Valores altos de área foliar y clo- (Jacobsen et al ., 2001). rofila indican un bajo costo metabólico de mantenimiento La necesidad de identificar los posibles mecanismos del área foliar y, en consecuencia, alta productividad. El de la tolerancia a la salinidad en plantas de quinua se mani- contenido de almidón, sacarosa y fructuosa es similar, tanto fiestan en experimentos como en el que se probaron dos en el control como en condiciones de sequía. Los niveles de cultivares de quinua con antecedentes de tolerancia a las prolina son más altos que en el tratamiento control, respues- sales, uno procedente del desierto sur del altiplano boliviano ta que sería un claro indicador que cualquier exceso de agua y otro del banco de germoplasma de la Universidad Nacio- puede afectar negativamente el crecimiento y la partición de nal del Altiplano del Puno (Perú). Al inicio de la formación materia orgánica (Gonzáles et al ., 2009). de las panojas, se aplicaron nueve gradientes de salinidad desde <1 hasta 40 mScm-1 a 25 °C, utilizando agua de mar Respuestas de la quinua en condiciones de salinidad diluida. Las variables, diámetro de tallo e índice de cosecha, El interés por conocer el comportamiento de la muestran mayor grado de tolerancia, con relaciones trata- quinua en condiciones de salinidad ha conducido a plantear- miento salino/tratamiento control, cercanos a uno, lo que se varias hipótesis. De esta manera, se estudiaron los efectos expresa pequeñas variaciones de estas variables con el incre- de la salinidad sobre la germinación de la semilla. Se experi- mento de salinidad. De manera similar, a especies tolerantes mentó con semillas de las variedades Chucapaca, Kamiri, a sales, la conductancia estomatal es muy sensible a la salini- Ratuqui, Robura, Sajama, Samaranti y Sayaña (de proceden- dad y, las respuestas, con respecto al área foliar, producción cia boliviana), que fueron evaluadas en las siguientes condi- de biomasa, rendimiento de grano e índice de cosecha. La ciones: a) en soluciones de NaCl a 0,05; 0,1; 0,15 y 0,2 M; b) quinua mostró mejores respuestas entre 10 y 20 mScm-1 , en pH de 3 – 10; y c) combinación de NaCl 0,1 y 0,2 M con las comparación con menores niveles de salinidad, por lo que se distintas soluciones de pH. Los efectos del pH por sí mis- le reconoce como una halófita facultativa; sin embargo mos no influyen en el porcentaje de germinación; las varie- existen diferencias entre cultivares (Jacobsen et al ., 2000; dades Sajama, Sayaña, y Robura, se muestran menos sensi- Jacobsen et al ., 2003). bles, a la disminución de la germinación al ser expuestas a la Entre las respuestas fisiológicas de la quinua al estrés combinación de 0,1 y 0,2 M de NaCl con pHs de 3-10. Otro por sales se encuentra la producción de solutos compatibles resultado de interés es que a 0,1 M de NaCl, todos los pH como mecanismo para soportar la salinidad y mantener el

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:19-24 22 Ciencia & Desarrollo Nuñez, N. La quinua (Chenopodium quinoa Willd.) Alternativa de seguridad alimentaria para zonas desérticas. potencial osmótico. En estudios recientes, se ha encontrado Jacobsen, S.E., Mujica, A. y Portillo, Z. Lima, Perú. solutos compatibles en hojas cotiledonales a concentracio- pp 287-290. nes de 250 mM; sin embargo por los bajos niveles de glicina- Boyer, J.S. (1970). Differing sensitivity of photosynthesis to betaína y prolina, es probable que estos solutos cumplan un low leaf water potentials in corn and soybean. Plant rol secundario en el ajuste osmótico. En cambio en plantas Physiol. 46: 236-239. que crecen en medios muy salinos, se ha constatado un Canahua, A. (l977). Observaciones del comportamiento incremento de iones inorgánicos y de solutos compatibles, de la quinua a la sequía. En: Actas del primer Congreso tales como betaína, trehalosa y trigonelina, que son más Internacional de Cultivos Andinos. Ayacucho, Perú. pp evidentes a medida que el estrés aumenta; la producción de 390-392. estos solutos constituyen un mecanismo de la quinua para Cárdenas, M. (1944). Descripción preliminar de las varieda- no sufrir daños irreparables por la salinidad y se encontraron des de Chenopodium quinoa de Bolivia. Revista de Agri- altos contenidos de trigonelina Las quinuas procedentes del cultura. Universidad Mayor de San Simón de Cocha- altiplano presentan mayor capacidad de acumulación de bamba. Volumen 2, N° 02, pp 13-26. solutos que las de valle (Morales et al ., 2011). FAO. (2011). La quinua: Cultivo milenario para contribuir a También se demostró que, la quinua además de la la seguridad alimentaria mundial. Oficina Regional producción de solutos compatibles es capaz de acumular para América Latina y el Caribe. Roma. 66p. sales, mediante mecanismos de retención de agua, tal como FAO. (2007). Secuestro de carbono en tierras áridas. Informes la disminución de la conductancia estomatal, sistema radicu- sobre recursos mundiales de suelos 102. Roma. 135p. lar capaz de excluir sales y genes que probablemente previe- Gonzáles, J.A., Gallardo, M., Hilal, M., Rosa, M., Prado, F.E. nen daños por exceso de sales (Morales et al. , 2011). (2009). Physiological responses of quinoa (Chenopoium quinoa Willd.) to drought and CONCLUSIONES waterlogging stresses: dry matter partitioning. Botani- cal studies 50: 35-42. Chenopodium quinoa Willd. presenta respuestas fisioló- Huang, C. Y., Boyer, J. S., and Vanderhef, L.N. (1975). Limi- gicas asociadas con la tolerancia a la sequía, como relaciones tation of acetylene reduction (nitrogen fixation) by hídricas con bajos niveles de Pt/Ps, potencial osmótico, photosynthesis in soybean having low water poten- moderado nivel de ajuste osmótico, capacidad para mante- tials. Plant Physiol . 56: 228 ner turgencia positiva; el intercambio gaseoso se caracteriza Jacobsen, S.E. (2003). The Worldwide Potential for Quinoa por la reducción de la conductancia. En condiciones de (Chenopodium quinoa Willd.). Food Reviews International. sequía muestra altas tasas de asimilación; los excesos de agua Vol. 19 pp 167-177. son contraproducentes; lo que se considera como un indica- Jacobsen, S.E., Mujica, A. Jensen, C.R. (2003). The resis- dor muy valioso para su cultivo en zonas desérticas. Las tance of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) to respuestas en condiciones de salinidad muestran que posee Adverse Abiotic Factors. Food Reviews International varios mecanismos que le permiten prosperar en suelos Vol. 19 pp 99-109. salinos, por lo que se le puede utilizar para mejorar suelos Jacobsen, S.E., Quispe, H., Christiansen, J. L., Mujica, A. afectados por sales, con ahorro significativo de agua en (2000). What are the mechanisms responsible for salt comparación a otros cultivos colonizadores como la alfalfa. tolerance in quinoa (Chenopodium quinoa Willd.)? In: COST action 814. Crop development for de cool REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS and wet regions of Europe. Acivements and future prospects. Proceedings of de final conference. ALIDE, (2010). Revista N°3 de la Asociación Latinoameri- Perdone, Italy 10 – 13 may 2000. Eds. G. Parente and cana de Instituciones Financieras para el Desarrollo. J. Frame. pp 511-516. European Commision. Julio-Setiembre. Jacobsen, S.E., Ruiz, E. Mujica, A., Christiansen, J.L. y Ortiz Andersen, S.D., Rasmussen, L., Jensen, C.R., Mogensen, R. (2001). Evaluación de accesiones de quinua para la V.O., Andersen, M.N., and Jacobsen, S.E. (1996). tolerancia a la salinidad. En: Primer taller Internacional Leaf water relations and gas exchange of field grown sobre quinua. Proyecto quinua, CIP-DANIDA, Chenopodium quinoa Willd. During drought. In: COST UNALM, CIP, UNAP. Ed. Jacobsen, S.E., Mujica, A. 814. Small grain cereals and pseudo-cereals. Workshop at y Portillo, Z. Lima, Perú. pp 301-304. KVL, Copenaghen, Denmark, 22-24 February 1996. Jacobsen, S.E. y Risi, J. (2000). Distribución geográfica de la Eds. O. Stolen, K. Pithan and J. Hill. pp 117-122. quinua fuera de los países andinos. En: Quinua: European Commision. Chenopodium quinoa Willd. Ancestral cultivo andino, Andersen, M.N., Jensen, C.R., and Loch, R. (1991). Deriva- alimento del presente y del futuro. Red de Coopera- tion of pressure-volume curves by a non linear ción en Producción de Cultivos Alimenticios, FAO, regression procedure, and determination of UNA. Ed. Mujica, A., Izquierdo, J., Marathee, J. P. y apoplastic water. J. Exp. Bot. 42: 159-165 Jacobsen, S.E. Santiago, Chile. pp 56-70. Boero, C., Gonzáles, J.A., y Prado, F.E. (2001). Germinación Jensen, C.R., Jacobsen, S. E., Andersen, M.N., Núñez, N., de diferentes variedades de quinua (Chenopodium Andersen, S.D., Rasmusen, L., Mogensen, V.O. quinoa Willd.) bajo distintas condiciones de salinidad (2000). Leaf exchange and water relations Charac- y pH. En: Primer taller Internacional sobre quinua. Proyecto teristics of field quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) quinua, CIP-DANIDA, UNALM, CIP, UNAP. Ed. during soil drying. Eur. J. Agron . 13: 11-25.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:19-24 23 Ciencia & Desarrollo Nuñez, N. La quinua (Chenopodium quinoa Willd.) a lternativa de seguridad alimentaria para zonas desérticas. Jensen, C.R. Mogensen, V.O., Mortensen, G., Andersen, P.J. Kramer. Editors. New York. pp 369-382. M.N., Schjorring, J.K., Thage, J.H., and Koribidis, J. Mujica, A., Izquierdo,J. y Marathee, J.P. (2000). Origen y (1996). Leaf photosynthesis and drought adaptation descripción de la quinua. En: Quinua: Chenopodium in field grown oilssed rape (Brassica napus L.) Austr . J. quinoa Willd. Ancestral cultivo andino, alimento del Plant Physiol. 23: 631-644. presente y del futuro. Red de Cooperación en Pro- Jensen, C.R., and Henson, I.E. (1990). Leaf water relations ducción de Cultivos Alimenticios, FAO, UNA. Ed. characteristics of Lupinus angustifolius and Lupinus Mujica, A., Izquierdo, J., Marathee, J. P. y Jacobsen, consentinii. Oecologia . 82: 114-121. S.E. Santiago, Chile. pp 9-29. Larcher, W. (1995). Physiological Plant Ecology. Third Edi- Tapia, M. (2001). Zonificación agroecológica del cultivo de tion. Springer-Verlag. Berlin. Germany. pp 215-379. la quinua (Chenopodium quinoa Will.). En: Primer taller Medrano, H., Flexas, J. (2004). Respuestas de las plantas el Internacional sobre quinua. Proyecto quinua, CIP- estrés hídrico En: Ecofisiología Vegetal. Una Ciencia de DANIDA, UNALM, CIP, UNAP. Ed. Jacobsen, Síntesis. Editores Thomson. Madrid, España. pp 253- S.E., Mujica, A. y Portillo, Z. Lima, Perú. pp 17-25. 286 Turner, N.C. (1991). Measurent and influence plant factor Morales, A.J., Bajgain, P., Garver, Z., Maughan, P.J., Udall, on stomatal conductance in the field. Agricultural J.A. (2011). Physiological responses of Chenopodium and forest meteorology. 54: 137-154. quinoa to salt stress. International Journal of Plant Physi- UNALM. (1982). Zonas áridas N° 01. Centro de Investiga- ology 3(13): 219-232 ciones de Zonas Áridas. PRDCY – OEA. Ed. Velás- Morgan, J.M. (1980). Differences in adaptation to water quez, D. Lima, Perú. 126p. stress within crop species. In: adaptation of plants to UNEP. (1997). World atlas desertification . 2nd Edition. Nairo- water and high temperature stress. N.C. Turner and bi. 182 p.

Correspondencia: Fecha de Recepción: 31/03/2014 Nivardo Nuñez Torreblanca: [email protected] Fecha de Aceptación: 05/06/2015

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:19-24 24 Ciencia & Desarrollo Revista Ciencia & Desarrollo 2015; 19: 25-28 / ISSN 2304-8891 PREVALENCIA DE Fasciola hepatica EN BOVINOS ( Bos taurus ) DEL DISTRITO DE ILABAYA – TACNA PREVALENCE OF Fasciola hepatica IN CATTLE ( Bos taurus ) IN THE DISTRICT OF ILABAYA - TACNA

1 Teodora Julia Condori Silvestre; 2 Luis Adolfo Ramos Mamani; 3 Elizabeth Soledad Chucuya Mamani; 4 César Orlando Alvarado Calderón

RESUMEN

El presente trabajo de investigación se realizó durante el periodo de Abril a Diciembre 2014.T iene como objetivo determinar la prevalen- cia de Fasciola hepatica en muestras fecales de bovinos, según clase, sexo y sectores del distrito de Ilabaya – Tacna. Las muestras fueron procesadas mediante el Método de Sedimentación – Dennis modificado. Se procesó un total de 121 muestras fecales de bovinos, de los cuales, 17 resultaron positivos con una prevalencia de 14,05 %. Según clase las vaquillas, terneros y terneras presentaron mayor prevalen- cia 38,46 %; 20,00 % y 18,75 % respectivamente, seguido de las vacas con 10,42 %; toretes y vaquillonas con resultados de 8,33 %. No hubo presencia del parásito en toros. L a prevalencia en hembras fue mayor con el 15,73 % en relación a los machos que sólo fue de 9,38 %. Según sectores los resultados más altos de positividad fueron de 33,33 % en Chululuni y Toco respectivamente, seguido de Cambaya 30,00 %, Oconchay 20,75 %, Chulibaya 9,09 %, no reportándose casos positivos en Ilabaya, Ticapampa, Poquera y Mirave. Los resulta- dos nos muestran la existencia de Fasciola hepatica en la población bovina del distrito de Ilabaya y su presencia podría constituir un serio problema para la salud pública ya que se trata de una zoonosis producida tras la ingestión de metacercarias enquistadas en los pastos que crecen en riachuelos y agua estancada, por lo que dichos lugares son fuente de infección para el hombre y los animales.

Palabras clave: Prevalencia, distoma, zoonosis.

ABSTRACT

This research was done from April to December 2014. Aims to determine the prevalence of Fasciola hepatica in cattle fecal samples, according to: class, sex and places in Ilabaya district - Tacna. The samples were processed by the Dennis - modified sedimentation met- hod. A total of 121 fecal samples of cattle were processed, from these 17 were positive with a prevalence of 14,05 %. According to the class of heifers and calves, they had a higher prevalence 38,46 %; 20,00 % and 18,75 % respectively, followed by cows 10,42 %; young beef bulls and heifers with results of 8,33 %. The presence of the parasite in bulls wasn't found. In females the prevalence was higher 15 , 73 % com- pared to 9,38 % males. According to the places, the highest positive results were 33,33 % in Chululuni and Toco respectively, followed by Cambaya 30,00 %, Oconchay 20,75 %, Chulibaya 9,09 %, there weren't positive cases reported in Ilabaya, Ticapampa, Poquera and Mirave. The results show the existence of Fasciola hepatica in cattle population in the district Ilabaya and their presence could cause a serious problem for public health, it is a zoonosis produced after the ingestion of metacercaria encysted in the grasses that grow in streams and stagnant water, so these places are a source of infection for humans and animals.

Keywords: Prevalence, fluke, zoonosis.

INTRODUCCIÓN la ganadería (, Leguía 1988). Se ha estimado que en el mundo hay más de 550 La Distomatosis hepática constituye una de la princi- millones de estos animales expuestos a sufrir de Distomatosis. pales enfermedades parasitarias que limitan el desarrollo de Esta afección es causa de decomisos de hígados en frigorífi- la industria pecuaria en el país, ya que los efectos patológicos cos y de bajas en el potencial productivo de los animales del distoma se traducen en una disminución notable de la afectados. producción y productividad animal, a lo que se suma la pér- Las manifestaciones clínicas dependen de la cantidad dida de valiosas fuentes proteicas por el decomiso de híga- y frecuencia de ingestión de metacercarias, pero una cons- dos parasitados, en el Perú se ha estimado en alrededor de 11 tante es el retraso en el crecimiento de los animales, baja millones de dólares las pérdidas que ocasiona anualmente a producción de carne y leche, mala conversión alimenticia,

1 Magister en Salud Pública. Médico Veterinario y Zootecnista. Facultad de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann. Tacna-Perú. 2 Magister en Gestión Ambiental y Desarrollo Sostenible. Médico Veterinario y Zootecnista. Facultad Ciencias Agropecuarias de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann. Tacna-Perú. 3Médico Veterinario y Zootecnista. Facultad Ciencias Agropecuarias de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann. Tacna-Perú. 4Médico Veterinario y Zootecnista. Distrito de Ilabaya de la provincia Jorge Basadre Grohmann. Tacna-Perú.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:25-28 25 Ciencia & Desarrollo Condori, T. Prevalencia de Fasciola hepatica en bovinos ( Bos taurus ) del distrito de Ilabaya – Tacna. pérdida de peso, pérdidas económicas por decomiso de Tabla 1. Prevalencia general de Fasciola hepatica en bovinos hígados a nivel de matadero y gastos de medicamento para el (Bos taurus ) del distrito de Ilabaya – Tacna. control, tanto del caracol como del parásito, así como pro- NΡ Positivos Negativos blemas de salud pública en humanos (Rojas, 2004). Especie Muestra NΡ % NΡ % Algunos estudios han demostrado diferencias en la Bovinos 121 17 14,05 104 85,95 resistencia o sensibilidad a esta parasitosis dependiendo de la especie animal. Es así como se ha descrito que el cerdo, el En la t abla 2 se observa que la prevalencia de Fasciola jabalí, el perro y el gato, montan una rápida respuesta contra el hepatica según clase. Las muestras fecales procedentes de parásito evitando su desarrollo. Otro es el caso de los bovinos, toros resultó negativo a Fasciola hepatica , mientras que en los equinos y el hombre que reaccionan en forma tardía, per- toretes, de un total de 12 muestras fecales examinadas, 01 mitiendo su proliferación. Finalmente los ovinos, los caprinos resultó positivo con una prevalencia de 8,33 %; en terneros , y los lagomorfos son los más receptivos al parásito. de un total de 10 muestras fecales examinadas, 02 resultaron Los ovinos son más susceptibles que los bovinos, y positivos con una prevalencia de 20,00 %; en vacas de un los jóvenes mucho más que los adultos al sufrir esta afección. total de 48 muestras fecales examinados, 05 resultaron posi- El presente estudio es de suma importancia, conside- tivos con una prevalencia de 10,42 %; de un total de 12 mues- rándose que la distomatosis es una enfermedad zoonótica e tras fecales procedentes de vaquillonas, 01 resulto positivo importante desde el punto de vista de salud pública, debido a con una prevalencia 8,33 %; de 13 muestras fecales proce- las diferentes causas que favorecen su presentación. Estos dentes de vaquillas, 05 resultaron positivos con una preva- resultados, van aportar conocimientos a los ganaderos de la lencia de 38,46 % y de 16 muestra fecales de terneras, 03 zona y otros investigadores sobre la presencia de Distoma- resultaron positivas con una prevalencia de 18,75 %. tosis como enfermedad parasitaria zoonotica y prevenir el riesgo de contagio entre los animales y el hombre y tomar así Tabla 2. Prevalencia de Fasciola hepa tica por análisis fecal en decisiones para su control y erradicación. bovinos (Bos taurus) del distrito de Ilabaya según clase. El objetivo de la presente investigación fue determinar la prevalencia general de Fasciola hepatica en bovinos del distrito NΡ Positivos Negativos de Ilabaya – Tacna, teniendo en cuenta la clase, sexo y sectores. Clase Muestra No % No % Toros 10 0 0,00 10 100,00 MATERIAL Y MÉTODOS Toretes 12 1 8,33 11 91,67 Terneros 10 2 20,00 8 80,00 Material Vacas 48 5 10,42 43 89,58 El estudio se realizó en 9 sectores del distrito de Vaquillonas 12 1 8,33 11 91,67 Ilabaya, provincia Jorge Basadre, Tacna, entre a bril y d iciem- Vaquillas 13 5 38,46 8 61,54 bre del 2014. La zona de estudio se encuentra en los 17º25'23” de latitud Sur y 70º31'30” de longitud oeste, tiene Terneras 16 3 18,75 13 81,25 una extensión superficial de 1 111 km² y una temperatura Total 121 17 14,05 104 85,95 promedio por estación de 22,1ºC. Para la determinación del tamaño de la muestra se En la t abla 3, se observa que la prevalencia de Fasciola usó la ecuación de Cochran ; obteniendo una muestra de 121 hepática según sexo: De un total de 32 muestras fecales de bovinos . Las muestras fecales de los bovinos fueron recolec- bovinos del sexo macho, 03 resultaron positivos con un tadas al azar, y se transportaron con geles refrigerantes para prevalencia de 9,38 %, mientras que de un total de 89 mues- su conservación, hasta e l l aboratorio de parasitología de la tras fecales de bovinos hembras, 14 resultaron positivos con Escuela Académico Profesional de Medicina Veterinaria y una prevalencia de 15,73 %. Zootecnia de la Universidad Nacional J orge B asadre G roh- Prevalencia de Fasciola hepatica por análisis fecal mann de Tacna, para su posterior análisis. Tabla 3. según sexo en bovinos (Bos taurus ) del distrito de Ilabaya - Tacna. Mé todo En la evaluación coproparasitológica se utilizó la NΡ Positivos Negativos técnica de sedimentación – Dennis modificado. La muestra Sexo Muestra NΡ % NΡ % fue considerada positiva al observar la presencia del huevo Macho 32 3 9,38 29 90,63 típico de Fasciola hepatica . Los resultados fueron expresados Hembra 89 14 15,73 75 84,27 en porcentajes, por lo que se utilizó la fórmula de prevalencia Total 121 17 14,05 104 85,95 y la prueba de chi cuadrado. En la t abla 4, se observa que la prevalencia de Fasciola RESULTADOS hepatica según sectores del distrito de Ilabaya: En el sector de Chululuni y Toco, la prevalencia de Fasciola hepatica fue del En la t abla 1, se observa que de 121 muestras 33,33 % respectivamente; en el sector de Cambaya la preva- coprológicas de bovinos examinados, 17 de los cuales lencia fue de 30,00 %, seguido de Oconchay y Chulibaya con resultaron positivas a Fasciola hepatica , con una preva- una prevalencia de 20,75 % y 9,09 % respectivamente, no lencia de 14,05 % y 104 muestras fecales resultaron reportándose casos de Fasciola hepatica en el sector de Ilabaya, negativos representando 85,95 %. Ticapampa, Poquera y Mirave.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:25-28 26 Ciencia & Desarrollo Condori, T. Prevalencia de Fasciola hepatica en bovinos ( Bos taurus ) del distrito de Ilabaya – Tacna. Tabla 4. Prevalencia de Fasciola hepatica en bovinos ( Bos Al comparar nuestros resultados, se observó simili- taurus) según sectores del distrito de Ilabaya – Tacna. tud con investigaciones reportados por: Góngora y Santa Cruz (2006) en bovinos machos con el 2,86 % y en hembras NΡ Positivos Negativos con el 7,43 %. Torres (2010) reporta que solo las hembras Sector Muestra NΡ % NΡ % presentaron una prevalencia de 0,3 %, mientras que los Cambaya 10 3 30,00 7 70,00 machos no presentan la incidencia de esta enfermedad. Chululuni 3 1 33,33 2 66,67 Jiménez (2003) menciona que en hembras fue de 10,39 % y Ilabaya 13 0 0,00 13 100,00 machos 9,72 %. Sánchez (2009) indica que la prevalencia fue Toco 3 1 33,33 2 66,67 para hembras 14,96 % y para machos 1,71 %. Ramos (2009) Ticapampa 5 0 0,00 5 100,00 obtuvo, según sexo, que los machos presentan una prevalen- cia de 70,15 % y las hembras de 77,42 % y Ticona et al. (2010) Chulibaya 11 1 9,09 10 90,91 36,7 % y 34,0 % para hembras y machos respectivamente. Poquera 7 0 0,00 7 100,00 Sin embargo nuestros resultados difieren con los Oconchay 53 11 20,75 42 79,25 reportados por Laura (2004), en la Provincia de Candarave, Mirave 16 0 0,00 16 100,00 quien obtuvo una mayor prevalencia para bovinos machos Total 121 17 14,05 104 85,95 (32,20 %) y menor en hembras (26,64 % ). Los resultados para la prevalencia de Fasciola hepatica en los bovinos del distrito de Ilabaya según sectores fueron DISCUSIÓN DE RESULTADOS de 33.33 % para Chululuni y Toco . E n Cambaya la prevalen- cia fue de 30,00 %, seguido de Oconchay y Chulibaya con En e l análisis de los resultados del presente trabajo de una prevalencia de 20,75 % y 9,09 % respectivamente.N o investigación, tenemos que en el d istrito de Ilabaya la preva- reportándose casos de Fasciola hepatica en el sector de Ilabaya, lencia general de Fasciola hepatica fue de 14,05 %. Ticapampa, Poquera y Mirave. Sin embargo, Cuenca (2013) obtuvo una prevalencia de 1,16 %; Góngora y Santa Cruz (2006) 3,49 %; Torres CONCLUSIONES (2010) 0,3 % y Jiménez (2003) 10,25 %. Al comparar nues- tros resultados con los trabajos reportados, se puede obser- Las conclusiones a las que se llega al finalizar el pre- var que la prevalencia es menor en relación a nuestro trabajo, sente trabajo de investigación, en concordancia con los esto debido probablemente al tamaño de muestra, época del objetivos son l as siguiente s : La prevalencia general de Fascio- año en que se realizó la investigación, y a las condiciones la hepatica en bovinos del distrito de Ilabaya es de 14,05 %. ambientales de las diferentes zonas de estudio. S,egún clase en toros fue 0,00 %; toretes 8,33 %; terneros Narváez (2011) reporta una prevalencia de 24,9 %; 20,00 %; vacas 10,42 %; vaquillonas 8,33 %; vaquillas 38,46 Laura (2004) 17,72 %; Sánchez (2009) 16,67 % para Fasciola % y terneras 18,75 %. La mayor prevalencia fue en hembras hepatica; Ramos (2009) 73,31 % y Ticona et al. (2010) 35,9 %. 15,73 % en relación a los machos 9,38 %. En estos trabajos de investigación se muestran resultados Según sectores fue: Cambaya 30,00 %; Chululuni superiores a los obtenidos en nuestro trabajo de investiga- 33,33 %; Toco 33,33 %; Chulibaya 9,09 %; Oconchay ción, esto debido probablemente al deficiente manejo sani- 20,75 % . N o reportándose presencia del parásito en Ilabaya, tario que se refleja en el parasitismo de sus animales. Ticapampa, Poquera y Mirave. En el presente trabajo de investigación, la prevalen- cia fue mayor en animales jóvenes: terneros 20,00 %; vaqui- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS llas 38,46 % y en terneras 18,75 %, que son más susceptibles al parasitismo en comparación con los adultos, que son más Cali, N. (2012). Incidencia de Fasciola hepatica en las empresas de resistentes. rastro de la provincia de Chimborazo. Tesis Ingeniero Mientras Jiménez (2003) reportó una prevalencia zootecnista. Escuela superior politécnica de Chim- para vacas 12,43 %, vaquillas 5,55 %; terneras 6 %; toros borazo. Riobamba, Ecuador. 12,50 %; toretes 17,39 %; terneros 4,87 %. Sin embargo, Cuenca, E. (2013). Prevalencia de Fasciola hepatica en bovinos Laura (2004) reportó que la prevalencia para toros fue de sacrificados en el cantón machala. Tesis Médico Veterina- 26,47 %, torete 27,59 %; ternero 6,90 %; vaca 17,24 %; rio. Ecuador. Universidad Técnica de Machala, Ecua- vaquilla 13.04 %, ternera 19,05 % . Sánchez (2009) reportó dor. según clase animal, que la prevalencia de Fasciola para terne- Cordero del Campillo, M. y Rojo, F. (1999). Parasitología Vete- ras fue de 3,57 %; vaquillas 11,11 %; vaquillona 31,58 %; rinaria, Edit Mc GRAW-HILL. Interamericana. vaca 19,85 %; ternero 10,53 %; torete 0,0 %; y toro 11,11 % . España. Pág. 260-271 Estos trabajos reportaron resultados que difieren de los Góngora, R.C. y Santa Cruz, G.S. (2006). Prevalencia de Fascio- nuestros, se puede observar que existe una mayor prevalen- la hepática en bovinos faenados en el matadero municipal de la cia en animales adultos, esto probablemente al tipo de ali- ciudad de la Paz, Octubre 2005 a marzo 2006. Tesis Médi- mentación y a la exposición en zonas muy contaminadas por co Veterinario y Zootecnista. Santa Cruz de la sierra- Fasciola hepatica, produciendo en ellos huéspedes perfectos Bolivia. Facultad de Ciencias Veterinarias, UAGRM. para su desarrollo y diseminación. Jiménez, S.D. (2003). Prevalencia de distomatosis hepática en el En nuestro trabajo de investigación la prevalencia de Valle de Sama-Tacna. Tesis Médico Veterinario y zoo- Fasciola hepatica en bovinos según sexo fue mayor en hembras tecnista. UNJBG. 60 pág. 15,73 %, siendo menor en machos 9,38 %.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:25-28 27 Ciencia & Desarrollo Condori, T. Prevalencia de Fasciola hepatica en bovinos ( Bos taurus ) del distrito de Ilabaya – Tacna. Kassai, T. (2002). Helmintología veterinaria . Edit. Acribia S.A. de bovinos con fascioliasis en el camal municipal de Moquegua. España. Pág. 4-12. Tesis Médico Veterinario y zootecnista. UNJBG. Laura, M, L. (2003). Determinación de la prevalencia de distomato- Tacna, Perú. sis hepaática en vacunos de la provincia de Candarave-Tacna. Sánchez, L. J. (2009). Evaluación parasitaria del ganado vacuno Tesis Médico Veterinario y Zootecnista. UNJBG. (Bos Taurus) en el distrito de Ite-Tacna. Tesis Médico Leguía, G. (1988). Distomatosis hepática en el Perú, epide- Veterinario y zootecnista. UNJBG. 90 pag. miología y control. Rev. Hoechst . Lima-Perú. 32 pag. Soulsby, E. (1988). Parasitología y enfermedades parasitarias . Edit. Narváez, A. (2011). Prevalencia y factores asociados a la Fasciola Interamericana. México. Pag. 823 37-49. hepatica y otras parasitosis intestinales en la comunidad de Ticona, D., Chávez, A., Casas, G., Chavera, A. y Li, O. (2010) Tarqui – 2011. Ecuador. Tesis Ma ster en epidemiolo- Prevalencia de Fasciola hepatica en bovinos y ovinos de gia. 41 pág. Vilcashuamán, Ayacucho. Rev. investig. vet . vol 21, Quiróz, H. (2009). Parasitología y enfermedades parasitarias de núm. 2. animales domésticos. Edit. LIMUSA. Mé xico. Pag. 876 . Torres, P.J. (2010). Incidencia de fascioliasis hepática en bovinos Rojas, M. (2004). Nosoparasitosis de los rumiantes domésticos faenados en el camal municipal de la ciudad de Babahoyo - Los peruanos. 2da Edición. Lima-Perú. Pág. 37-42. Ríos - Ecuador. Tesis Médico Veterinario y Zootecnis- Ramos, F. J. (2009). Evaluación económica por el decomiso de hígados ta. Universidad Técnica de Babahoyo. 72 pág.

Correspondencia: Teodora Julia Condori Silvestre: [email protected] Fecha de Recepción: 15/04/2014 Luis Adolfo Ramos Mamani: [email protected] Fecha de Aceptación: 01/06/2015 Elizabeth Soledad Chucuya Mamani: [email protected] César Orlando Alvarado Calderón: [email protected]

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:25-28 28 Ciencia & Desarrollo Revista Ciencia & Desarrollo 2015; 19: 29-35 / ISSN 2304-8891 EFECTO DE LA RELACIÓN DE AGUA Y TIEMPO DE PROCESO TÉRMICO SOBRE EL VOLUMEN DE EXPANSIÓN Y ATRIBUTOS SENSORIALES DE Chenopodium quinoa Willd. EFFECT OF THE RELATIONSHIP OF WATER AND TIME IN THERMAL PROCESS ON THE VOLUME OF EXPANSION AND SENSORY ATTRIBUTES OF Chenopodium quinoa Willd.

1 Thomas Ancco Vizcarra; 2 Gina Toro Rodr í guez; 1 David Ramos Huallpartupa; 3 José Manuel Prieto; 4 Yuber Taipe Flores

RESUMEN

El estudio se desarrolló a 2926 m.s.n.m. en Andahuaylas - Perú. El objetivo fue determinar la influencia de la relación de agua y tiempos de proceso térmico, sobre el volumen de expansión y atributos sensoriales de pegajosidad, olor, textura y sabor, en granos de quinua variedad rosada taraco. Se consideró dos niveles de humedad y dos tiempos de tratamiento térmico. El estudio se llevó a cabo bajo un diseño central compuesto rotable. Se empleó el método de deslazamiento de volúmenes para determinar la expansión de los granos de quinua y la expansión de la masa dentro del envase. Para la evaluación de los atributos sensoriales se estableció una escala hedónica de 7 puntos. Determinándose 2,501 de volumen de expansión del grano a 16,291 minutos, para una relación de agua de 2,21:1 de quinua; y 4,458 de expansión en la masa de granos cocidos dentro del envase a 21,474 minutos para la misma relación de agua y quinua. De la evaluación sensorial se determinó granos cocidos extremamente pegajosos, según la escala hedónica, a 9,45 minutos a una relación de agua a 1,98:1 de quinua. En cuanto a olor se determinó granos con calificativo de gusta mucho, según la escala hedónica a 9,87 minutos de tratamiento térmico de cocción y relación de agua de 1,94:1 de quinua, en cuanto a textura los granos cocidos presentaron un califica- tivo de extremadamente firme, a 16,47 minutos y relación de agua de 0,79:1 de quinua; en cuanto a sabor presentó gusto moderado con tendiente a gusta mucho, en los granos cocidos a 12,36 minutos de tratamiento térmico y relación de agua de 2,21:1 de quinua. Conclu- yéndose que la relación de humedad influye independientemente sobre los atributos sensoriales de pegajosidad, olor, textura y sabor.

Palabras claves: rosada taraco, cocción, textura, pegajosidad, expansión.

ABSTRACT

The study was done at 2926 m.a.s.l. in Andahuaylas, Peru. The objective was to determine the influence of the ratio of water and thermal process times, the volume expansion and sensory attributes of tackiness, smell, texture and taste of quinoa grain pink variety Taraco. Two levels of humidity and two-time heat treatment were considered, the study was carried out under a rotatable central composite design. The volume glide method was used to determine the expansion of quinoa grain mass and the expansion within the package of quinoa. For the evaluation of sensory attributes hedonic 7-point scale was established. It determined 2,501 grain expansion volume to 16, 291 minutes, to water ratio of 2, 21: 1 of quinoa; and 4,458 expansion cooked within the container to 21,474 minutes to water ratio of 2,21 grains: 1 of quinoa. The Sensory evaluation determined extremely sticky cooked grains according to the hedonic scale, 9, 45 minutes at a water ratio of 1,98: 1 of quinoa. In smell, it was determined according to the qualification of much like at hedonic scale heat treatment 9,87 minutes and cooking water ratio of 1,94: 1 of quinoa, in texture cooked grains had a qualifying extremely firm, at 16,47 minutes and water ratio 0,79: 1 of quinoa; in taste with taste presented tending to moderate like, in cooked to 12,36 minutes of heat treatment and water ratio of 2,21 grains: 1 of quinoa. Concluding that the relative humidity influences on the sensory attributes regardless tack, odor, texture and taste.

Keywords: Pink t araco, cooking, texture, stickiness, expansion.

INTRODUCCIÓN minerales (Park y Morita, 2005). Su composición proximal varía. Presenta de 10 a 18 % de proteína, 4 a 8 % de grasa, 54 La quinua (Chenopodium quinoa Willd.) es originario de a 64 % de carbohidratos, 2 a 4 % de cenizas y 2 a 5 % de fibra Sudamérica y se cultiva principalmente en Perú, Bolivia, cruda. Su balance de aminoácidos es mejor que en el trigo Ecuador, Argentina y Colombia. Existe un especial interés (Lorenz y Coulter, 1991). por este producto debido a su alto contenido en proteína y La aptitud para el proceso de cocción de los granos

1 Magister Scientiae en Postcosecha y Marketing, Ingeniero Agroindustrial. Escuela Profesional de Ingeniería Agroindustrial, Universidad Nacional José María Arguedas. Instituto de Investigación Innovación y Desarrollo de Tecnología Agroindustrial IIDTA. Apurímac – Perú. 2 Ingeniero Agroindustrial. Escuela Profesional de Ingeniería Agroindustrial, Universidad Nacional José María Arguedas. Instituto de Investigación Innovación y Desarrollo de Tecnología Agroindustrial IIDTA. Apurímac – Perú. 3 Ingeniero Agroindustrial. Escuela Profesional de Ingeniería Agroindustrial, Universidad Nacional José María Arguedas. Apurímac – Perú. 4 Estudiante de la Escuela Profesional de Ingeniería Agroindustrial, Universidad Nacional José María Arguedas. Apurímac – Perú.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:29-35 29 Ciencia & Desarrollo Ancco, T. et al. Efecto de la relación de agua y tiempo de proceso térmico sobre el volumen de expansión y atributos sensoriales de Chenopodium quinoa W illd. de quinua requiere de una adecuada valoración culinaria, que v = final está directamente afectado por factores genéticos, ambien- VEE (Ec. 01) tales y por las características físico – químicas (Benedito y vinicial Martinez, 1997). La calidad culinaria está determinada por la Donde: apariencia y consistencia del grano después de cocido y VEE : volumen de expansión dentro del envase engloban parámetros que evalúan de forma directa la textura vfinal : volumen final del grano cocido y algunos atributos de composición y pro- vinicial : volumen inicial piedades físico-químicas, que condicionan las propiedades de cocción del grano (Gazólaz, 2009; Ávila, 2001). Los méto- Volumen de expansión del grano cocido dos sensoriales son de mucha utilidad para identificar pro- El volumen del grano se determinó por el principio ductos de muy buena o de baja calidad culinaria. Permite de Arquímedes Smith et al. (1985) y el volumen de expansión evaluar y describir las características sensoriales de textura, del grano cocido fue determinado por la división del incre- olor, sabor y pegajosidad del grano cocido, las que condicio- mento de volumen de la quinua humectada y cocida entre el nan la calidad y aptitud de uso del grano crudo, cuantifican- volumen original de la quinua cruda con la ecuación 3. do el comportamiento frente a la cocción (Cross et al. , 1986; Sancho et al ., 1999). = - Además de los atributos sensoriales del grano coci- Vgq v final vinicial (Ec. 02) do, la integridad, blancura y brillo pueden condicionar la v aceptación del consumidor, debido a que la viscosidad del V = final (Ec. 03) EG v producto cocido da mejor correlación con el contenido de inicial amilosa que la dureza. El contenido de amilosa determina las características de consistencia, viscosidad y pegajosidad Donde: durante y después de la cocción (Wang et al. , 2000; Ávila, Vgq : volumen del grano de quinua

2001; Scholz y Magri, 2003). Asimismo las diferencias en la VEG : volumen de expansión del grano de quinua dureza con similar contenido en amilosa, generalmente vfinal : volumen final están relacionadas con diferencias en la consistencia del gel, vinicial : volumen inicial temperatura final de gelatinización, o ambos (Pérez et al. , 1985). En la cocción, el agua adsorbida por el grano, el Atributos sensoriales aumento de volumen que ésta provoca y el ensanchamiento Se empleó un perfil de preferencia para determinar con respecto a sus características de forma, son también los atributos de pegajosidad, olor, textura y sabor, con pane- atributos a medir para conocer el comportamiento de una listas semi entrenados y con una escala hedónica estructura- variedad durante el proceso de la cocción. Según Roberts et da de 7 puntos (tabla1), representando el menor y el mayor al. (1980), Smith et al. (1985) y Castillo (1990), otros atributos grado de preferencia, conforme al método descrito por de cocción que suelen ser evaluados son el tiempo de coc- Amerine et al. (1965). ción, la cantidad de agua, relación agua/quinua o la pérdida de sólidos en el agua de cocción. Estos valores varían entre Tabla 1. Escala hedónica de 7 puntos para evaluación cosechas y entre variedades (Benedito y Martinez, 1997). sensorial. Asimismo el método de cocción empleado debe ser EscaTextura Pegajosidad Sabor/Olor especificado, puesto que los métodos existentes pueden 1 Extremamente suave Extremamente suelto Disgusta mucho 2 Suave Muy suelto Disgusta m oderada- provocar diferencias importantes en el valor de cualquiera mente de estos parámetros (Martínez y Cuevas, 1989). 3 Ligeramente suave Suelto Disgusta ligeramente La utilización de un método que estandarice las 4 Suave con el centro Ligeramente suelto Me es indiferente condiciones de cocción, en cuanto a tiempo, agua, relación firme agua/quinua, resolverán los problemas de la aptitud de uso 5 Levemente firme Pegajoso Gusta ligeramente de cada variedad de granos de quinua. Por tal razón se ha 6 Muy firme Muy pegajoso Gusta moderadamente 7 Extremamente firme Extremamente pega- Gusta mucho planteado estudiar el efectos del tiempo de cocción y rela- joso ción de agua/quinua para su mejor comprensión. Análisis estadísticos MATERIALES Y MÉTODOS Se realizó a través de un DCCR, sometiéndose los datos a análisis de varianza (ANAVA), considerando el efec- Volumen de expansión de los granos de quinua dentro to de la relación de agua/quinua sobre las variables de res- del envase puesta volumen y atributos sensoriales. Se determinó a partir del método descrito por Bat- cher et al. (1956) y Perdon et al. (1997). Para ello se establecie- RESULTADOS ron relaciones de agua de 1 a 2:1 de quinua cruda dentro del envase y se llevó a ebullición a 121,1°C en autoclave vertical. Volumen de expansión del grano cocido Una vez alcanzado el tiempo del proceso establecido, se Del análisis de la relación de agua y tiempo de trata- determinó el volumen alcanzado por los granos de quinua miento térmico de cocción sobre el incremento de volumen cocida. La expansión volumétrica dentro del envase se calcu- de los granos cocidos, los resultados del análisis de varianza ló mediante la ecuación 1. mostraron que el tiempo de tratamiento térmico no influye

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:29-35 30 Ciencia & Desarrollo Ancco, T. et al. Efecto de la relación de agua y tiempo de proceso térmico sobre el volumen de expansión y atributos sensoriales de Chenopodium quinoa W illd. en el incremento de volumen, pero si la relación de agua. de la variabilidad en el incremento de volumen a un nivel de Asimismo se determinó que al 5,0 % de nivel de confianza significancia del 5,0 %. En la figura 3 podemos observar que los factores en estudio influyen independientemente sobre a medida que incrementa el tiempo de tratamiento térmico el volumen de expansión del grano cocido. En la figura 1 de cocción, el volumen de expansión de los granos de quinua observamos que al incrementar la relación de agua de 1 a 2, el dentro del envase tienden a subir desde 2,791 hasta 3,609, y volumen del grano cocido tiende a subir progresivamente de posterior a ello, el volumen de la masa de granos de quinua 1,576, hasta 2,372, alcanzando un incremento de 0,796, presenta una contracción dentro el envase hasta 3,55; deter- sucediendo lo contrario con el tiempo de tratamiento térmi- minándose un incremento de 0,818 y una contracción de co de cocción, cuando se incrementa de 10 a 20 minutos el 0,059; y cuando la relación de agua incrementa de 1 a 2, el volumen de expansión tiende a subir de 1,694 hasta 2,054, volumen de los granos de quinua dentro del envase mani- logrando un incremento de 0,36 y posterior a ello decae fiesta una expansión que va desde 2,944 hasta 3,829, deter- hasta 1,929; determinándose 0,125 de contracción en los minándose un incremento de volumen de 0,885. En tanto en granos cocidos de quinua. la figura 4, observamos que el mayor volumen de expansión El máximo volumen de expansión en los granos de de los granos de quinua dentro del envase se da a una rela- quinua cocida tratada térmicamente es de 2,501 la misma ción de agua de 2:1 de quinua, presentando una expansión que se pude obtener a 16,291 minutos de tratamiento térmi- del volumen que va desde 2,829 hasta 4,217, contrario a la co y una relación de agua de 2,21:1 de quinua, valores que se relación de agua 1:1 de quinua, donde se observó una expan- observan en la figura 2, y determinados con la ecuación sión de 2,557 hasta 2,950, sufriendo una repentina contrac- siguiente: ción en volumen hasta 2,703; en la figura 5 se observa que al incrementar el tiempo de tratamiento térmico de cocción la Volumen de Expansión de Grano Cocido = -2,13084 + masa de granos cocidos se expanden dentro del envase hasta 0,297582 * Tiempo + 1,5448 * Rel Agua – 0,00913369 * Tiem- un máximo de 4,458 a 21,474 minutos de tratamiento térmi- po^2 + 0,0 * Tiempo * Rel Agua – 0,246675*Rel Agua^2 co de cocción para una relación de agua de 2,21:1 de quinua. La ecuación ajustada que permite determinar el Volumen de expansión de los granos de quinua dentro incremento de volumen dentro de envase se explica con la del envase ecuación siguiente: De la evaluación del incremento del volumen de expansión de los granos de quinua dentro del envase, se Volumen de expansión de la masa de granos cocidos de determinó que el incremento observado es debido al tiempo quinua = 0,0543785 + 0,272406 * Tiempo + 0,203432 * Rel de tratamiento térmico de cocción y relación de agua refe- Agua – 0,0127535 * Tiempo^2 + 0,12474 * Tiempo * Rel rente al grano crudo, el modelo ajustado, explica 98,028 % Agua – 0,39535 * Rel Agua^2

Figura 1. Incremento de volumen en granos de quinua Figura 2. Superficie de respuesta para el incremento de cocida. volumen de los granos de quinua cocida.

Figura 3. Volumen de expansión de los granos de quinua Figura 4. Volumen de expansión de los granos de quinua cocida dentro del envase en función al tiempo y relación de cocida dentro del envase en función al tiempo. agua.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:29-35 31 Ciencia & Desarrollo Ancco, T. et al. Efecto de la relación de agua y tiempo de proceso térmico sobre el volumen de expansión y atributos sensoriales de Chenopodium quinoa W illd. tratamiento térmico de cocción a una relación de agua a 1,98; efecto que se observa en la figura 6, y la mínima pegajosidad que se alcanzó cuando los granos de quinua son sometidos a proceso térmico de cocción es de 3,04 en escala sensorial atribuyéndoles un calificativo de suelto a ligeramente suelto a un tiempo de 7,93 minutos y una relación de agua de 0,79:1 de quinua.; en la figura 7 observamos que a medida que incre- menta el tiempo de tratamiento térmico de cocción de los granos de quinua, la pegajosidad incrementa, llegando a un máximo de 4,312 en escala sensorial, atribuyéndole un califi- cativo de ligeramente suelto a pegajoso; posterior a ello la pegajosidad reduce hasta 3,78 en escala sensorial, en tanto a mayor relación de agua los granos de quinua tienden a alcan- zar valores de pegajosidad de 5,97 en escala sensorial atribu- yéndole un calificativo tendiente a muy pegajoso.

Olor Figura 5. Superficie de respuesta para el incremento de De las evaluaciones sensoriales de olor para el granos volumen de los granos de quinua cocida dentro del envase. cocido de quinua, se ha determinado diferencias estadísticas significativas para la relación de agua, y no así para el tiempo de tratamiento térmico de cocción de los granos de quinua; Atributos sensoriales asimismo el estadístico de Durbin-Watson hace resaltar que el olor no es afectado por la asociación del tiempo y relación Pegajosidad de humedad, es decir estos factores influyen independiente- De las evaluaciones sensoriales de los granos cocidos mente sobre el olor del grano de quinua tratado térmicamen- de quinua, se ha determinado que la relación de agua influye te a un nivel de significancia del 5,0 %. marcadamente en la pegajosidad, según el estadístico de Del estudio de ha determinado que para maximizar Durbin-Watson se ha determinado que la pegajosidad no es el calificación de 7 en olor según la escala hedónica aplicada, afectada por la asociación del tiempo y relación de humedad, es posible lograr a un tiempo de tratamiento térmico de 9,87 es decir, estos factores influyen independientemente sobre minutos y una relación de agua de 1,94:1 de quinua; asimis- la pegajosidad de los granos de quinua cocida a un nivel de mo se ha determinado un valor de 4,9 como la mínima apre- significancia del 5,0 %. El modelo para estimar la máxima o ciación sensorial para el olor, determinándose este valor a un mínima pegajosidad es la siguiente: tiempo de tratamiento térmico de 18,75 minutos y relación de agua de 1,14:1 de quinua, como se observa en la figura 8; Pegajocidad = -21,9582 + 1,32741 * Tiempo + 17,7013 * Rel los resultados expuestos se han determinado mediante la Agua – 0,0170996 * Tiempo^2 – 0,556 * Tiempo * Rel Agua ecuación siguiente: – 1,71 * Rel Agua^2. Olor = 8,87847 – 0,233389 * Tiempo – 3,12674 * Rel Agua Por las bondades del modelo aplicado, la máxima + 0,00775001 * Tiempo^2 – 0,05 * Tiempo * Rel Agua + pegajosidad en los granos cocidos es 8,5 a un tiempo de 7,93 1,77498 * Rel Agua^2 minutos y una relación de agua de 2,2:1 de quinua, asimismo el atributo sensorial de pegajosidad máximo 7 establecido Evaluando independientemente los factores en según la escala hedónica, es posible lograr a 9,45 minutos de estudio, en la figura 9 se observa que a medida que incremen-

Figura 6. Pegajosidad de los granos de quinua. Figura 7. Pegajosidad de los granos de quinua según el tiempo y relación de agua.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:29-35 32 Ciencia & Desarrollo Ancco, T. et al. Efecto de la relación de agua y tiempo de proceso térmico sobre el volumen de expansión y atributos sensoriales de Chenopodium quinoa W illd.

Figura 8. Olor de los granos de quinua según el tiempo y Figura 9. Superficie de respuesta del olor de los granos de relación de agua. quinua según el tiempo y relación de agua. ta el tiempo de tratamiento térmico de cocción de los granos estadístico de Durbin-Watson nos ha permitido evidenciar de quinua, el calificativo olor en escala hedónica, tiende a que el tiempo y relación de humedad influyen independien- bajar de 5,87 hasta 5,11; y a medida que incrementa la rela- temente a un nivel de significancia del 5,0 %. ción de agua de 1 a 2 el olor en los granos cocidos, incremen- Según el modelo evaluado se ha podido maximizar la tan notoriamente desde 5 hasta un calificativo en escala apreciación sensorial de textura para un valor de 7 (extrema- hedónica de 6,45. damente firme) en escala hedónica, el mismo que se logra a un tiempo de tratamiento térmico de 16,47 minutos y una Textura relación de agua de 0,79:1 de quinua; en cuanto a la mínima En cuanto a la textura de los granos de quinua cocida aceptación sensorial de textura determinada fue de 2,06 se ha determinado que la relación de agua influye marcada- (suave) en escala hedónica y esta se logra a 15,07 minutos de mente, sobre la textura de los granos cocidos de quinua. En tratamiento térmico, a una relación de agua de 1,74:1 de la figura 10 se observa que a medida que incremente el tiem- quinua, tal como se observa en la figura 11. Los valores fue- po de tratamiento térmico de 10 a 20 minutos, la textura de ron estimados con la ecuación siguiente: los granos cocidos de quinua tiende a bajar desde 4,10 en escala hedónica, con calificativo de suave con el centro fir- Textura = 37,5425 – 2,06606 * Tiempo – 22,8677 * Rel Agua me, hasta un mínimo de 2,39 en escala hedónica con califica- + 0,0569996 * Tiempo^2 + 0,2 * Tiempo*Rel Agua + tivo suave tendiente a ligeramente suave; para que nueva- 5,69998 * Rel Agua^2 mente manifieste un incremento hasta alcanzar el calificati- vo de 3,54, es decir, ligeramente suave tendiente a suave con Sabor el centro firme; y cuando la relación de agua incrementa de 1 En cuanto al sabor en los granos de quinua cocida, se a 2, la textura de los granos cocidos de quinua tienden a bajar ha determinado que la relación de agua influye sobre el sabor desde 5,19 (levemente firme) hasta 2,07 (suave), posterior a de los granos cocidos de quinua, así como el efecto cuadráti- ello sufre un ligero incremento hasta 2,43 (suave tendiente a co del tiempo de tratamiento térmico; y según el estadístico ligeramente suave). Estos resultados son adecuados ya que el de Durbin-Watson, se determinó que no hay correlación R-Cuadrado explica el 80 % de la variabilidad en textura, y el entre las variables tiempo de tratamiento térmico y relación

Figura 10. Textura de los granos de quinua según el tiem- Figura 11. Superficie de respuesta de la textura de los granos po y relación de agua. de quinua según el tiempo y relación de agua.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:29-35 33 Ciencia & Desarrollo Ancco, T. et al. Efecto de la relación de agua y tiempo de proceso térmico sobre el volumen de expansión y atributos sensoriales de Chenopodium quinoa W illd.

Figura 12. Sabor de los granos de quinua según el tiempo Figura 13. Superficie de respuesta del sabor de los granos y relación de agua. de quinua según el tiempo y relación de agua. de agua al 5 % de nivel de significancia, influenciando inde- acentuar el sabor de la quinua; cuando se tiene una adecuada pendientemente sobre el sabor de los granos de quinua elección y uso de la relación de agua:quinua (Cross et al. , sometidos a proceso térmico de cocción. 1986; Sancho et al. , 1999; Roberts et al. , 1980; Smith et al. , En la figura 12 se observa que a medida que incre- 1985; Castillo, 1990). mente el tiempo de tratamiento térmico de cocción, el sabor en los granos cocidos tiende a incrementar desde 5,79 (Gus- CONCLUSIONES ta ligeramente) hasta un máximo de 6,29 (gusta moderada- mente tendiente a gusta mucho) en escala hedónica y, poste- Del estudio se concluye en lo siguiente: rior a ello, tiende a bajar hasta un mínimo valor de 5,88 (gusta - Para incrementar el volumen de expansión de los gra- ligeramente). Asimismo se observa que a medida que incre- nos de quinua variedad rosada taraco dentro del envase, menta la relación de agua de 1 a 2 el sabor incrementa desde la relación de agua y tiempo de proceso juega un rol 5,68 (gusta ligeramente tendiente a gusta moderadamente) preponderante. hasta un valor de 6,79 (gusta moderadamente tendiente a - A mayor relación de agua, el sabor de los granos cocidos gusta mucho). de quinua incrementan, tornándolo de un sabor ligera- La máxima apreciación sensorial de sabor determi- mente dulce. A mayor relación de agua menor textura, nada fue de 6,99 (gusta moderadamente tendiente a gusta mayor olor y pegajosidad. mucho) para un tiempo de tratamiento térmico de cocción de 12,36 minutos y relación de agua de 2,21:1 de quinua, REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS valores que se observan en la figura 13 y determinados con la ecuación siguiente: Amerine, M. A., Pangborn, R. M., and Roessler, E. B. (1965). Principles of Sensory Evaluations of Food. Acade- Sabor = -3,72578 + 0,788204 * Tiempo + 4,35177 * Rel mic, New York. Agua – 0,0184998 * Tiempo^2 – 0,15 * Tiempo * Rel Agua – Ávila, M. (2001). Evaluación de la calidad culinaria del arroz. 0,349999 * Rel Agua^2 Una herramienta para el mejoramiento genético. DANAC Boletín Informativo, v. 7, n. 1, p. 1-2. DISCUSIÓN Batcher, O. M., Helmintoller , K. F., and Dawson , E. H. (1956) Development and application of methods for El volumen de expansión de los granos de quinua en evaluation cooking and eating quality of rice. Rice J. 2,501 y 4,458 dentro del envase muy posiblemente sea debi- 59: 4–8. do a su reducido contenido de amilosa (Wang et al. , 2000; Benedito, C. y Martinez, J. (1997). Criterios de calidad del Ávila, 2001; Scholz y Magri, 2003). Asimismo la variedad arroz para la industrialización y el consumo. Jornadas rosado taraco permite que los granos de quinua dentro del del arroz: 111-119. envase absorban la cantidad suficiente de agua favoreciendo Castillo, R. (1990). Precocción del arroz. En Procesos tecnológi- la progresiva y controlada ganancia del agua del grano de cos en el aprovechamiento integral del arroz. Fundación quinua en los tiempos de 10 a 20 minutos de cocción estable- CIEPE. Yaracuy, Venezuela. 28 pp. cidos, evitando la deformación y facilitando que entre gra- Cross, H. R., Stanfield, M. S., Elder, R. S. (1979). Compari- nos estas se mantengan sueltas, evitando la pegajosidad son of roasting versus broiling on the sensory char- (Benedito y Martinez, 1997; Roberts et al. , 1980; Smith et al. , acteristics of beef longissimus. J. Food Sci. 44, 310- 1985; Castillo, 1990), por lo que afirmamos que la propor- 314. ción amilosa amilo pectina juegan un rol preponderante al Gazólaz, M. (2009). Caracterización de diferentes cultivares de momento de la humectación, cocción y graneado de los arroz respecto a sus atributos de calidad. Memoria de granos de quinua (Pérez et al. , 1985), los que le atribuyen investigación presentada para optar a la superación adecuadas propiedades sensoriales y texturales, además de de la prueba de suficiencia investigadora en el pro-

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:29-35 34 Ciencia & Desarrollo Ancco, T. et al. Efecto de la relación de agua y tiempo de proceso térmico sobre el volumen de expansión y atributos sensoriales de Chenopodium quinoa W illd. grama de doctorado. Universidad Pública de Nava- Sancho, J., Bota, E., de Castro, J. J. (1999). Introducción al Aná- rra. Pamplona, España. lisis Sensorial de los alimentos. Barcelona, España: Edi- Lorenz, K. y Coulter, L. (1991). Quinoa flour in baked prod- ciones Universitat de Barcelona. ucts. Plant Foods for Human Nutr . 41:213-223. Scholz, M. B. S. y Magri, T. B. (2003). Tempo de cozimento de Martínez, C. y Cuevas. F. (1989). Evaluación de la calidad culina- cultivares e linhagens de arroz irrigado. In: Congresso da ria y molinera del arroz. Cali, Colombia. Centro Cadeia Produtiva de Arroz, 1.; Reunião nacional de Internacional de Agricultura Tropical (CIAT). pesquisa de arroz, 7., Florianópolis. Anais. Santo Park, S. H. , Morita, N. (2005). Dough and breadmaking Antônio de Goiás: Embrapa Arroz e Feijão, vol . 1, p. properties of wheat flour substituted by 10 % with 51-53. germinated quinoa flour. Food Sci. Techn. Int. 11(6): Smith,. D A,. Rao ,. R M,. Liuzzo ,. J A,. Champagne , E. 471-476. (1985). Chemical treatment and process modifica- Perdon, A. A., Marks, B. P., Siebenmorgen, T. J., y Reid, N. B. tion for producing improve quick-cooking rice. J. (1997). Effects of rough rice storage conditions on Food Sci. 50: 926-931. the amylograph and cooking properties of medium Wang, S. H., Maia, L. H., da Silva, L. F. y Cabral, L. C. (2000). grain (cultivar Bengal) rice. Cereal Chem . 74: 864- 867. Estudo das propriedades reológicas e sensoriais após Pérez, C. M., Juliano, B. O. (1978). Indicators of eating qual- reconstituição dos mingaus desidratados de arroz e ity for non-waxy rices. Food Chemistry , 79, 185 – 195. soja. Ciência Tecnologia de Alimentos, 20(1), 68-73. Revisa- Roberts,. R L. , Carlson ,. R A. , y Farkas ,. D F. (1980) Prepara- do el 13 de Noviembre del 2014, de tion of a quick-cooking brown rice product using a http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pi centrifugal fluidized bed drier. J. Food Sci. 45: 1080- d=S0101-20612000000100014&lng=en&tlng=pt. 1081. 10.1590/S0101-20612000000100014.

Correspondencia: Thomas Ancco Vizcarra: [email protected] Fecha de Recepción: 02/03/2015 David Ramos Huallpartupa: [email protected] Fecha de Aceptación: 30/05/2015

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2014; 19:29-35 35 Ciencia & Desarrollo Revista Ciencia & Desarrollo 2015; 19: 36-43 / ISSN 2304-8891 ESTADO ACTUAL DEL BOSQUE DE POLYLEPIS Y SU

EFICIENCIA EN LA CAPTURA DE CO2 EN LA PROVINCIA TARATA, DEPARTAMENTO DE TACNA

CURRENT STATUS OF POLYLEPIS FOREST AND ITS EFFICIENCY IN CO2 CAPTURE IN TARATA PROVINCE IN TACNA DEPARTMENT

1 Luis Fortunato Morales Aranibar

RESUMEN

La presente investigación tuvo como objetivo evaluar las poblaciones actuales de Polylepis y su eficiencia en la captura de CO2 en la Provincia de Tarata (Susapaya, Estique Pueblo, Tarucachi, Sitajara, Ticaco y Tarata). Se establecieron parcelas de 25 x 20 m (0,1 ha); ubica- do al azar, con la ayuda de estacas, rafia y brújula; luego se levantó información del estado actual para calcular su eficiencia de captura 2 de CO2 . En una área de 453 km ; la capacidad de captación de CO 2 fue de 31 387,6 Tn de CO 2 /ha/año; las densidades poblacion ales son variables, siendo el distrito de Tarucachi con mayor densidad poblacional (2,48 Ind/ha), y Estique (0,28 Ind/ha) con la menor densidad. En cuanto a la regeneración natural, predomina los latizales con 116 individuos (50,2 %) y con menor cantidad los individuos adultos con 28 individuos (12,2 %). La flora acompañante corresponde a Azorella compacta, Baccharis tricuneata, Parastrephia quadrangularis, Pycnophyllum molle, Stipa ichu y Festuca orthophylla. El estado actual de las Influencias Antrópicas se encuentra categorizada como intacta, teniendo un porcentaje de 93,3 %. Entre las características se determinó la altura promedio 3,52 m, el largo del foliolo 1,51 cm, ancho del foliolo de 0,76 cm, inflorescencia 3,34 cm, flor 0,59 cm, vaina estipular 0,42 cm. Tallos torcidos, corteza delgada y exfoliante, de color marrón rojizo. Los foliolos trifoliados; pelos glandulares blancos; raquis lanoso, las vainas estipulares con ápice protuberante y densamente lanoso. Flor de color rojo cereza, dialipétala. Los frutos de color naranja-marrón, con espinas de color negro cubiertos de pelos blancos. Caracterización que correspondió a Polylepis rugulosa y no Polylepis besseri como la literatura señalaba.

Palabras clave: Estado actual de los bosques de Polylepis, c arbono almacenado, d ióxido de carbono

ABSTRACT

This research aimed to evaluate current populations of Polylepis and its efficiency in the capture of CO2 in the Province of Tarata (Susapaya, Estique Pueblo, Tarucachi, Sitajara, Ticaco and Tarata). Plots of 25 x 20 m were established. (0,1 ha); randomly located with the help of sticks, raffia and compass; current status information was rose and then the efficiency of CO2 capture was calculated. In an area of 2 453 km ; the CO2 uptake capacity wa s 31 387,6 tonnes of CO 2 /ha/year; population densities are variable being Tarucachi district with the highest population density (2,48 Ind/ha), and Estique (0,28 Ind/ha) with the lowest density. As for natural regeneration, the saplings with 116 individuals (50,2 %) and fewer adult individuals with 28 individuals (12,2 %) dominate. The accompanying flora are compact Azorella, Baccharis tricuneata, Parastrephia quadrangularis, Pycnophyllum molle, Stipa ichu and Festuca .orthophylla. The current state of Anthropogenic Influences is categorized as intact, having a percentage of 93,3 %. Among the characteristics the average height was determined 3,52 m, also the length of the leaflet 1,51 cm, the leaflet width of 0,76 cm, 3,34 cm inflorescence, flower 0,59 cm stipular sheath, 0,42 cm. Twisted stems, thin and exfoliating bark reddish brown. The leaflets trifoliate; white glandular hairs; woolly spine, the stipular pods protruding apex and densely woolly. Cherry blossom red, dialipétala flower. The fruits of orange-brown with black colored spines covered with white hairs. Characterization corresponded to Polylepis rugulosa not to besseri Polylepis as literature points.

Keywords: Current status of the Polylepis forests, carbon storage, carbon dioxide

INTRODUCCIÓN de las familias altoandinas. Cumpliendo también un impor- tante rol en la biodiversidad andina, sobre todo en la forma- Los bosques de Polylepis ción de comunidades vegetales altamente especializadas Keñue, queñoa, queñua, quiñ ua, kewiña, qiñwa son para soportar los rigores climáticos del altiplano, en especial los nombres que ha adquirido este árbol de las alturas, pro- con la Azorella compacta o llareta, con las cuales constituye pio de los Andes cordilleranos y las culturas altoandinas. verdaderas asociaciones de supervivencia, también forman Aymaras y quechuas son quienes principalmente han coexis- parte vital del hábitat de la fauna existente en la zona y del tido junto a él, y a quienes ha brindado calor, soporte para paisaje andino. viviendas, medicina y bienestar, contribuyendo al desarrollo Los bosques de q ueñoas no siempre son homogé-

1 Magister Scientiae con mención Gestión Ambiental y Desarrollo Sostenible. Docente de la Carrera Profesional de Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional de Moquegua. Moquegua - Perú.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:36-43 36 Ciencia & Desarrollo Morales, L. Estado actual del bosque de Polylepis y su eficiencia en la captura de CO2 en la provincia Tarata, departamento de Tacna. neos, a veces muestran mezclas de árboles de dos especies o terrestre y participan con el 90 % del flujo anual de carbono se acompañan con otras especies arbóreas. En un estudio de la atmósfera y de la superficie de la tierra. realizado en Puno se obtuvieron como resultado a Polylepis Castellanos et al . (1991) afirman que el carbono fija- Tomentella y Polylepis Incana , el mayor número de individuos lo do por las plantas se transforma en moléculas móviles, que tenía Polylepis Tomentella con lo que se deducía que este cerro se asignan a las diferentes estructuras de la planta para satis- era el límite de distribución de Polylepis Incana (Yallico, 1992). facer sus demandas fisiológicas y estructurales. Esta asigna- Desde las primeras referencias sobre los Queñoales ción determina las rutas por las cuales se dará posteriormen- dado por Juan López, en su obra G eografía y d escripción te el flujo de C al suelo. Cada especie de planta asignará más o universal de las I ndias , Polylepis ha sido motivo de temprana menos C para producir biomasa en la parte aérea o en la y permanente preocupación botánica. En la primera mitad parte subterránea. Por ejemplo, la biomasa subterránea en la del siglo XX las investigaciones de los b ot á nicos Humboldt, selva estacional representa entre 40 y 50 % de la biomasa Bonpland y Kunth añadieron a la especie en referencia otras total, mientras que en el bosque templado y la selva húmeda, dos: Polylepis Incana y Polylepis Villosa (Polylepis Racemosa) la biomasa subterránea representa menos del 15 %. reconocidos por Herrera (1943) como endémicos en nues- Oliva y García-Oliva (1998) describen que la incor- tro territorio. En la flora del Perú (Macbride, 1938), se citan poración de C al suelo en los ecosistemas naturales se da por las siguientes especies: Polylepis Multijuga, Polylepis Serrata, dos vías principales: por el mantillo (capa superficial de Polylepis Albicans, Polylepis Subsericans, polylepis Tarapacana, materia vegetal) y por la biomasa radicular. La velocidad de la Polylepis Rugulosa, Polylepis Villosa, Polylepis Incana, polylepis descomposición de este material depende de las poblaciones Tomentella y Polylepis Subquinquefolia (Franco, 2003). microbianas del suelo y de las características del material La variabilidad morfológica antes descrita es indicati- vegetal. va de la gran amplitud ecológica de las diferentes especies de Polylepis y de los bosques formados por ellas (Weberbauer, Bienes y servicios ambientales 1945; Simpson, 1986; Kessler, 1995a; Kessler, 1995b). En Montoya et al. (1995) indican que desde la celebra- regiones húmedas, a lo largo de la vertiente andina oriental y ción de la “Cumbre de la Tierra” en Río de Janeiro (1992), se en la vertiente occidental de Ecuador, la línea superior de enfatizó que a fin de alcanzar la conservación y manejo sos- bosques es naturalmente dominada con varias especies de tenible de los recursos naturales es necesario generar estruc- Polylepis, arriba de los bosques de neblina conformados por turas internalicen los costos y beneficios de los sistemas de Weinmannia, Oreopanax, Clethra y Clusia , entre otros. La transi- mercado (Olguín, 2001). ción entre ambos tipos de bosque se encuentra alrededor de Daily (1997) afirma que en este sentido varios auto- 3 500 m, con una zona intermedia de 100-200 m de diferen- res han coincidido en incorporar una perspectiva integral cia (Kessler y Schmidt-Lebuhn, 2005). económico-ecológica, basada principalmente en los bienes y servicios ambientales (BSA). El reconocimiento de los BSA, Principales a menazas a ctuales y p otenciales además de establecer un valor económico a los beneficios que la naturaleza brinda de forma gratuita, alerta a las socie- Contexto Antropológico dades sobre pérdidas de elementos y funciones ecológicas Incluso con las limitaciones que presentan las intrin- que son sustento de la actividad económica y de su propio cadas formas de sus troncos, la queñoa ha sido utilizada en bienestar (Olguín, 2001). vigas de la mayoría de las antiguas iglesias y casas del altipla- Constanza et al. (1997) y Scott et al . (1998) describen no. Un ejemplo típico lo presenta la iglesia del pueblo de que, los BSA son diferentes entre sí, mientras los bienes Isluga (Región de Tarapacá), que data del siglo XVII. Tam- ambientales son producto de las funciones ecológicas (e. g, bién existen evidencias de su uso en múltiples construccio- alimentos y agua), los servicios son atributos de estas; por nes p rehispánicas. Se ha encontrado queñoa en los restos de ejemplo, ciclaje de nutrientes, formación y retención del maderas del tambo de Zapahuira las que corresponderían a suelo, flujo y almacenamiento del agua (Olguín, 2001). la techumbre del mismo (Ugarte, 2004). Christensen y Franklin (1997) afirman que ambos Algunas crónicas y antiguos escritos mencionan la dependen de la estructura y diversidad presente en cada queñoa y su importancia en la vida cotidiana del antiguo ecosistema (Olguín, 2001). habitante andino. Y aunque hoy, por las labores tan seguidas Scott et al. (1998) reafirman que la cantidad y calidad que se traen en el cerro, no se halla rastro que hubiese tenido de los BSA se pone en peligro al deteriorarse los procesos u arboleda, cuando lo descubrieron le hallaron muy poblado otros elementos de base que mantienen las condiciones de unos árboles que llaman quinoa, y de su madera se edifica- óptimas de los ecosistemas (Olguín, 2001). ron las primeras casas de este asiento. Un árbol grande, muy bueno para leña y carbón, la resina que se desprende del MATERIAL Y MÉTODOS tronco o de las ramas se mastica, tal cual para fortificar el corazón (Girault, 1987). Estructura y densidad poblacional

Los bosques y la captura de Co2 Forma y delimitación de las parcelas Montoya et al. (1995) afirma que, a través de la foto- Se establecieron por cada zona 1 parcelas de 25 x 20 síntesis, la vegetación asimila CO2 atmosférico, forma car- m (0,1 ha); cada uno fue ubicado al azar en todo el bosque y bohidratos y gana volumen. Los bosques del mundo captu- delimitado con la ayuda de estacas, rafia y brújula. ran y conservan más carbono que cualquier otro ecosistema Dentro de estas parcelas se tomaron datos para la

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:36-43 37 Ciencia & Desarrollo Morales, L. Estado actual del bosque de Polylepis y su eficiencia en la captura de CO2 en la provincia Tarata, departamento de Tacna. determinación de la estructura y densidad poblacional (Mi- cinta métrica: nisterio de Agricultura, 2004). 2. Se medió la altura total en metros de cada individuo. 3. Se c alculó el volumen de los árboles . Densidad poblacional. 4. Se convirtieron los diámetros a metros y se aplicó la Se procedió al conteo de todos los individuos dentro siguiente fórmula: de cada parcela, así como su ubicación exacta mediante un GPS (Ministerio de Agricultura, 2004). V= AB H Cf ……. . [ 1 ] AB= π /4 D2 …….. [ 2 ] Estructura poblacional Dentro de las parcelas se hizo una sub parcelas de Donde: 0,05 ha para el conteo de brinzales y latizales (Ministerio de V = Volumen en m3 Agricultura, 2004). AB= Área basal en m2 π/4 = Constante 0,7853 Diámetro del árbol D = Diámetro a la altura del pecho en m Se midió con una cinta diamétrica el DAP (diámetro H = Altura en metros a la altura del pecho), a todos los individuos arbóreos con un Cf = Coeficiencia con forma (0,5) diámetro mayor o igual a 0,05 m; medidos a 3 m de altura siempre en dirección a la pendiente y del lado más cercano al 5. Para la e stimación de la concentración de carbono en la suelo (Ministerio de Agricultura, 2004). biomasa de los árboles: 5.1 Se calculó la biomasa multiplicando el volumen en Altura del árbol. m3 de cada individuo por el valor de la densidad de Para obtener la altura de los árboles, se realizó la la madera. estimación directa, c on la ayuda de una cinta metálica (Mi- 5.2 Se calculó el contenido de carbono almacenado en nisterio de Agricultura, 2004). la biomasa aérea de los árboles (materia seca por unidad de superficie contenida en el tronco de los Conteo de Brinzales y Latizales árboles), multiplicando la biomasa encontrada por Para determinar la regeneración natural del bosque el factor de contenido de carbono (0,45). se realizó un conteo general de todos los brinzales de Polyle- 5.3. El CO2 capturado se determinó a partir del factor pis clasificándolos en un rango de 0 a 30 cm; y los latizales en de conversión 3,66; es decir el Carbono obtenido un rango de 30 cm a 1 m. multiplicado por 3,66 (Vásquez, 2010 ) .

Composición florística: Flora acompañante. Procesamiento y a nálisis de d atos La recolección de muestras botánicas se efectuó, El análisis de información se efectuó en dos momen- tanto por dentro como por fuera de las parcelas, teniendo tos: Primero, a partir de los datos obtenidos de la medición como límite el bosque. Se colectaron 2 ejemplares en estado Polylepis rugulosa se elaboró una base de datos a la cual se fértil (flores, frutos) de todas las especies; con la ayuda de realizó el control de calidad antes de procesar la informa- una tijera de podar, luego se procedió a etiquetarla y final- ción. El análisis de datos se efectuó mediante la aplicación mente llevarlas a unas bolsas debidamente rotuladas. Las del programa Stata v. 9,0 para Windows (StataCorp LP, flores y frutos se recolectaron en envases de plásticos de Collage Station, Texas, United Status of America). rollos de fotografía en el cual se hizo una cama en donde se Segundo, se realizó un análisis descriptivo, donde se puso la flor y el fruto (Ministerio de Agricultura, 2004). calcularon medidas de tendencia central (media aritmética y desviación Estándar) para las mediciones realizadas. Para Impactos del bosque contrastar y verificar las hipótesis estadística, con relación a la comparación de las mediciones de la altura del árbol, DAP Amenazas se utilizó el modelo de análisis de varianza de ANOVA, Para determinar las amenazas y el estado físico se considerándose para todos los casos una confiabilidad de consideró éstos parámetros: factores antrópicos. No Inter- 99,9 % (p < 0,01). venida (b uen estado físico, hojas vigorosas y no presentan En la presentación de resultados, se utilizó cuadros y impacto antrópicos), Semi Intervenida (ligeramente daña- gráficos de Caja y líneas, gráficos de intervalo de confianza a das, hay pocas hojas secas), e Intervenida (q uebradas, rotas, fin de poner en evidencia la respuesta al problema. secas, quemadas y muertas). RESULTADOS Metodología para estimación de la concentración de carbono en la biomasa aérea de los árboles Estructura p oblacional

Biomasa aérea para árboles Con los individuos seleccionados al azar se prosiguió de la siguiente manera:

1. Se midió el diámetro a la altura del pecho (DAP) con una

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:36-43 38 Ciencia & Desarrollo Morales, L. Estado actual del bosque de Polylepis y su eficiencia en la captura de CO2 en la provincia Tarata, departamento de Tacna. Tabla 1. Promedio de la altura (en metros) de los árboles de Tabla 4. Análisis de varianza (Anova) del diámetro a la altura del Polylepis rugulosa (queñoa) Provincia de Tarata, 2012-2013. pecho de Polylepis rugulosa (queñoa) Provincia Tarata, 2012-2013. Distrito Zona Altura del arbusto (metros) ANOVA de un factor DAP N MediaDesviación Error tip. Prueba Valor p Suma de cuadrados GI Media cuadrática F Sig tí p ica de la media t Inter-grupos 17,159 8 2,145 15,580 0,000 Estique Talabaya Cerro 6 1,10 1,28 0,52 2,105 0,089 Intra-grupos 58,098 422 0,138 Paquercara Total 75,257 430 Sitajara Cerro Chuñave y 57 1,26 0,78 0,10 12,247 0,000

Challaguaya huarahuarani 2.60 429 430 Susapaya Cerro Taipesirca 32 1,62 0,50 0,09 18,127 0,000 2.40 ZONA 2.20 Cerro Tancan 49 2,43 0,62 0,09 27,305 0,000 2.00 Talabaya 347 1 Cerro 363 372 Paquercara Cerro Timilla 133 1,25 0,54 0,05 26,584 0,000 1.80 383 Cerro Apacheta 1.60 2 Chuñave y 60 432 huarahuarani 364 Cerro Yocata 16 1,62 0,64 0,16 10,150 0,000 1.40 3 Cerro Taipesirca 263 366 368 1.20 270 373 4 Cerro Tancan Tarata Queñoaplaza 11 1,30 0,71 0,21 6,113 0,000 146 384 344 1.00 271 5 Cerro Timilla 230 147 426 Apacheta Tarucachi Quebrada 82 1,29 0,52 0,06 22,716 0,000 .80 Nuñamayane y 6 Cerro Yocata .60 cerro Yaurimojo 7 Queñoaplaza .40 Quebrada Nuñamayane Ticaco Chujovilque 45 1,37 0,63 0,09 14,656 0,000 8 .20 y cerro Yaurimojo .00 9 Chujovilque Análisis de varianza (Anova) de la altura del árbol 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tabla 2. Área de Polylepis rugulosa (queñoa) Provincia Tarata, 2012-2013. Figura 2 . Promedio del diámetro a la altura (metros) del pecho ANOVA de un factor de la altura del árbol (DAP) de Polylepis rugulosa por zona, Prov. Tarata 2012-2013. Suma de GI Media F Sig cuadrados cuadrática Inter-grupos 58,874 8 7,359 19,672 0,000 Tabla 5. Promedio de la regeneración natural de Polylepis rugulosa en la Provincia de Tarata 2012-2013. Intra-grupos 158,617 424 0,374 Regeneración natural N° individuos % Total 217,491 432 Brinzales 87 37,6% Latizales 116 50,2% Adultos 28 12,2%

5.0 ZONA Total 231 100,0%

4.5 Talabaya 4.0 1 Cerro 147 Paquercara 3.5 45 271 79 429 Cerro 52 33 3.0 146 2 Chuñave y 265 39 huarahuarani 283 Adultos 2.5 208 206 3 Cerro 249 Taipesirca 2.0 231 4 Cerro Tancan

1.5 5 Cerro Timilla Apacheta 1.0 6 Cerro Yocata Latizales .5 7 Queñoaplaza 181 Quebrada 0 Nuñamayane 8 y cerro 7 8 9 1 2 3 4 5 6 Yaurimojo Área 9 Chujovilque Brinzales Figura 1. Promedio de altura del árbol (en metros) de Polyle- pis rugulosa por zona, prov. Tarata 2012-2013 en metros. Figura 3 . Promedio de la regeneración natural de Polylepis Promedio del diámetro a la altura del pecho (DAP) Tabla 3. rugulosa en la Provincia de Tarata 2012-2013. en metros de los árboles de Polylepis rugulosa (queñoa) Provincia de Tarata, 2012-2013. Distrito Zona Diámetro de Altura de pecho (DAP) en metros N MediaDesviación Error tip. Prueba Valor típica de la media t p Estique Talabaya Cerro 6 0,193 0,212 0,087 2,231 0,076 Paquercara Sitajara Cerro Chuñave y 58 0,135 0,235 0,031 4,376 0,000 Challaguaya huarahuarani Susapaya Cerro Taipesirca 32 0,363 0,267 0,047 7,671 0,000 Cerro Tancan 49 0,802 0,309 0,044 18,156 0,000 Cerro Timilla 134 0,165 0,272 0,024 7,025 0,000 Apacheta Cerro Yocata 16 0,475 0,488 0,122 3,895 0,001 Tarata Queñoaplaza 10 0,350 0,331 0,105 3,346 0,009 Tarucachi Quebrada 81 0,303 0,500 0,056 5,445 0,000 Nuñamayane y cerro Yaurimojo Figura 4 . Georeferenciación de la regeneración natural de Ticaco Chujovilque 45 0,258 0,554 0,083 3,118 0,003 Polylepis rugulosa en la Provincia de Tarata 2012-2013.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:36-43 39 Ciencia & Desarrollo Morales, L. Estado actual del bosque de Polylepis y su eficiencia en la captura de CO2 en la provincia Tarata, departamento de Tacna. Tabla 6. Promedio de la regeneración natural de Polylepis Valerianaceae rugulosa por zona en la Provincia de Tarata 2012-2013. Scrophulariaceae Apiaceae 5% 5% Distrito Zona Brinzales Latizales Adultos Total 5% Rosaceae N° % N° % N° % N° % 5% ind. ind. ind. ind. Estique Talabaya Cerro 0 0,00 3 1,31 0 0,00 3 1,31 Paquercara Poaceae 10% Sitajara Cerro Chuñave y 17 7,42 5 2,18 1 0,44 23 10,04 Asteraceae Challaguaya huarahuarani Malvaceae 40% 5% Susapaya Cerro Yocata 0 0,00 8 3,49 2 0,87 10 4,37 Fabaceae Cerro Timila 18 7,86 28 12,23 2 0,87 48 20,96 5% Apacheta Ephedraceae Cerro Tancan 2 0,87 36 15,72 11 4,80 49 21,40 5% Caryophyllaceae Cerro Taipesirca 8 3,49 18 7,86 0 0,00 26 11,35 15% Tarata Queñoaplaza 0 0,00 6 2,62 0 0,00 6 2,62 Figura 7 . Flora acompañante del bosque de Polylepis rugulosa Tarucachi Quebrada 27 11,79 8 3,49 9 3,93 44 19,21 Nuñamayane y en la Provincia de Tarata 2012-2013. Cerro Yaurimojo Ticaco Chujovilque 15 6,55 4 1,75 3 1,31 22 9,61 Total 87 37,99 116 50,66 28 12,23 231 100,87 Tabla 8. Estado actual de las influencias antrópicas del bosque de Polylepis rugulosa en la Provincia de Tarata 2012- 2013. Influencias antrópicas N° individuos % Intacta 403 93,3 % Semi intervenida 22 5,3 % Intervenida 6 1,4 % Total 431 100,0 %

Figura 5 . Promedio de la regeneración natural de Polylepis rugulosa por zona en la Provincia de Tarata 2012-2013.

1,4% 5,3%

Intacta Semi intervenida 93,3% Intervenida

Figura 8 . Estado actual de las influencias antrópicas del Figura 6 . Densidad poblacional del bosque de Polylepis bosque de Polylepis rugulosa en la Provincia de Tarata 2012- rugulosa en la Provincia de Tarata 2012-2013. 2013. Tabla 7. Flora acompañante del bosque de Polylepis rugulosa en la Provincia de Tarata 2012-2013 . Especie Nombre Talabaya Cerro Cerro Chuñave y Cerro Cerro Cerro Timilla Cerro Queñoaplaza Quebrada Nuñamayane Chujovilque Común Paquercara huarahuarani Taipesirca Tancan Apacheta Yocata y cerro Yaurimojo Azorella compacta Yareta X X X X X X X X Bacharis tricuneata Tola X X X X X X X X Bacharis boliviensis Tolilla X Chersodoma jodopapa Tola blanca X X Chuquiraga rotundifolia Guishuara X Parastrephia quadrangularis Tola X X X X X X X X X Senecio nutans Chachacomo X X Raoulia rubra X Werneria sp X Opuntia ignescens Pulla-pulla X X X X X Opuntia soehrensii Airampo X X Pycnophyllum molle X X X X X X X X Ephedra sp Pinko pinko X Adesmia spinosissima Kanlla hembra X X X X X Nototriche sp X Stipa ichu Ichu X X X X X X Festuca orthophylla X X X X X X X X X Tetraglochin cristatum X X Barstsia sp X Valeriana nivalis X

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:36-43 40 Ciencia & Desarrollo Morales, L. Estado actual del bosque de Polylepis y su eficiencia en la captura de CO2 en la provincia Tarata, departamento de Tacna. Fjeldsa y Krabbe ()1990 en los bosques de Polylepis rugulosa , se indica que la altura de estas especies están en promedio de 3 a 10 m.E stos resultados nos dan a entender que la Provin- cia de Tarata es un bosque primario, con un alto grado de naturalidad que nunca ha sido explotado, fragmentado, o influenciado directa o indirectamente por el hombre. Pero por contacto de lo argumentado anteriormente, los pobladores de la zona nos comentaron que en una época anterior tenían una altura superior a la actual y estaban en mayor proporción. E ntonces podemos deducir que aquellos bosques no serían primarios sino secundarios y en este momento están sufriendo resiliencia (regeneración natural de hace mucho tiempo sobre un bosque antes destruido, significativamente modificado o explotado por el hombre). Figura 9 . Georeferenciación del estado actual de las Para el caso del diámetro de la altura del pecho influencias antrópicas del bosque de Polylepis rugulosa en la (DAP) es muy variable por zonas de muestreo como ante- Provincia de Tarata 2012-2013. riormente se mencionó. Este tipo de bosque varía ya que hubo mayor cantidad de latizales (individuos jóvenes).E l rango del DAP encontrado en las diferentes zonas de mues- Estimación de absorción de CO2 de Polylepis rugulosa en la provincia de Tarata 2012-2013 treo son de 0,135 – 0,802 m.M uchos de ellos no se pudieron Con los resultados adquiridos en el laboratorio para medir porque eran brinzales (individuos nuevos). Só lo se midieron el DAP en individuos adultos mayores 1,5 m, pues el cálculo de CO2 en los diferentes distritos de Tarata, se obtuvo un promedio de 31 387,6 Tn de CO /ha/año, capa- a esta altura se puede medir recién el DAP. Los resultados 2 están en relaciona con el tamaño de los árboles. Según Kess- cidad que tiene este árbol para poder almacenar CO2 entre sus partes, en especial la de la parte aérea. ler (2006) los rangos del DAP encontrados para la especie Este resultado evidencia la importancia ambiental Polylepis rugulosa están dentro del rango establecido.E ste tipo de árbol tiene una variabilidad natural.S e ha evidenciado que que tiene este árbol para poder captar las emisiones de CO2 y poder contribuir en la difícil tarea de combatir el calenta- este parámetro depende de la zona.E n algunas de ellas es miento global. muy extremo con razón de la otra. Si esta especie desapareciera, sería fatal para especies Para la regeneración de los bosque nuestro estudio que conviven con él, además de la fauna que se albergan en demostró que la Provincia de Tarata es un bosque joven ya ella, y las concentraciones de CO seguirían. que la proporción entre zonas de estudio varia. En las zonas 2 muestreadas se encontró un total 37,6 % (87 individuos) que DISCUSIÓN son brinzales y 50,2 % (116 individuos) latizales y tan só lo el 12,2 % (28 individuos) eran adultos; pero cabe rescatar que En un área total de 453 km2, el estudio evidenció en cada zona varia.E n la zona de Talabaya Cerro Paquercara resultados importantes en cuanto al estado actual de la Que- y zona Queñoaplaza no se observó brinzales y adultos só lo ñoa en la zona altoandina de la Provincia Tarata.D espués de se evidenciaron 3 latizales, comparándolo con otras zonas evaluar los resultados de una serie de mediciones de caracte- como el Cerro Tancan que se observó tan solo 2 brinzales, rísticas fenotípicas, tanto de variables cuantitativas y cualita- 36 latizales y 11 adultos. F ue la zona que tuvo mayor predo- tivas, llegamos a concluir que la nominación de la especie en minancia sobre las otras. Comprender la estructura y com- las zonas muestreadas es Polylepis rugulosa.E sta clave “Taxo- posición de los bosques es clave para lograr una adecuada nomía y Distribución de Polylepis (Rosaceae)” fue estableci- gestión y restauración de estos ecosistemas. Los bosques de da por Kessler y Schmidt-Lebuhn (2005). esta zona configuran paisajes muy heterogéneos, con una En lo que respecta al altura de Polylepis rugulosa, se alta diversidad biológica, en los que las alteraciones debidas a observó una gran variabilidad y dentro de las parcelas mues- las actividades humanas han jugado un papel determinante. treadas, estos varían rotundamente y que se encontraron Existe una información todavía limitada sobre qué factores árboles desde 1,10 m el árbol más pequeño y 2,43 m el de han configurado la estructura y composición actual de los mayor tamaño y cabe destacar que estos resultados son bosques, y de cómo las especies encontradas responden al normales porque en cada zona de muestreo la altura variaba. estrés ambiental, particularmente en sus primeras etapas de En muchos casos solo se encontraron brinzales (nuevos desarrollo, que pueden ser clave para comprender su diná- individuos) y en otros latizales (individuos juveniles).A de- mica y respuesta ante cambios ambientales. más que al hacer el estudio, los resultados sobre la regenera- Una de las bases fundamentales del manejo sosteni- ción de la queñoa en mayor porcentaje se encontró los latiza- ble de los bosques es el mantenimiento de la regeneración les (individuos juveniles). Se observó gran variabilidad en natural. Esta forma de manejo requiere que las especies se toda la zonas muestreadas, lo que es normal porque cada una regeneren de forma natural, para mantener sus poblaciones de ellas es especial.E n la ficha de antecedentes descrita por y asegurar la futura productividad del bosque (Bawa & Seid- Muñoz & Serra (2006) se menciona que en bosques de Polyle- ler, 1998; Mostacedo & Frederickse, 1999). pis rugulosa se han encontrado árboles de 3-5 m de alto. En Con los resultados obtenidos de la regeneración otros estudios hechos por Fjeldsa y Kessler (2004), y por natural nosotros podemos dar sostenibilidad, ya que estos

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:36-43 41 Ciencia & Desarrollo Morales, L. Estado actual del bosque de Polylepis y su eficiencia en la captura de CO2 en la provincia Tarata, departamento de Tacna. datos evidenciarían que son muy propensos a perderse en el de factores físico y químicos que hacen especial a estos eco- tiempo y en su mayor parte son latizales (jóvenes) y brinzales sistemas para algunas especies. Estos bosques son de impor- (nuevos individuos). Durante el muestreo se ha observado tancia para los pobladores de la zonas que hacen uso de ellas que hay impactos antropogénicos y naturales.U no de ellos por sus valores etnobotánicos, culturales, etc. (Kessler y es que los pobladores llevan a pastar sus vacas y son una Schmidt-Lebuhn, 2005), en su interior albergan especies de comida ideal para el ganado; otro caso que se ha observado importancia ambiental, que están en peligro de extinción es que los mismos pobladores y el ganado pisan los nuevos como son Parastrephia quadrangularis, Festuca orthophylla, Ades- individuos (brinzales). Estos son puntos que se deben tener mia spinosisima y Bacharis tricuneata, especies que se encontra- en cuenta y evaluar para poder lograr la sostenibilidad de lo s ron en todos las zonas de muestreo y que son típicas en estos bosques, ya que en una menor proporción son adultos y son ecosistemas altoandinos. los reproductores y mantienen el equilibrio poblacional. Las influencias antrópicas en la Provincia de Tarata La densidad poblacional en la Provincia de Tarata es evidencian que los bosques no están impactadas por activi- variable. C ada zona cuenta con diferencias extremas . U no de dades del hombre, es decir están Intactos (93,3 %); muy los factores que se observó principalmente es el antropogé- diferente a las Semi Intactas con (5,3 %) y solo el (1,4 %) esta nico. Los pobladores aledaños hacen uso del mismo para intervenido. Estos resultados están en relación a la regenera- leña, utensilios, remedios, construcción y pastoreo de su ción del bosque, ya que las especies encontradas son juveni- ganado. Como observamos en los resultados, el distrito de les y brinzales, siendo estas poco utilizadas por el hombre Tarucachi tuvo la mayor densidad poblacional con 2,48 que ve un negocio en los troncos de los árboles y son de Ind/ha, seguida muy de cerca por Sitajara con 2,47 Ind/ha y importancia económica porque la utilizan para utensilios, Susapaya con 2,3 Ind/ha. Estos resultados están en relación casas, remedio, entre otros. Se encontró un bosque intacto. a la cantidad de individuos que habitan en las zonas antes Muchos de los trabajos expresan como resultados que la nombradas; mientras los distritos que tuvieron menor densi- mayor parte de las influencias antrópicas se dan por la tala dad son Tarata con 0,53 Ind/ha y Estique con 0,28 Ind/ha. indiscriminada de los árboles, quemas y actividades ganade- Se puede decir que estas tienen una densidad menor a las ras.A lgunos lo utilizan para proveer energía a las minas o demás porque quedan cerca a la población y los pobladores como uso medicinal. En nuestro caso se evidenciaron talas, hacen uso de ella, también se observó que construyen sus quemas, comida para su ganado y, en especial, el destrozo de casas y herramientas con queñoas; así también lo utilizan los nuevos individuos ya que los caminos de los pobladores como energía (leña). Los lugareños comentan que poblado- pasan por medio de estos bosques. Otros estudios indican res de otras zonas talan y se llevan las queñoas o las queman que en ciertas épocas del año queman a estos bosques para para venderlas como carbón y por la fácil accesibilidad que poder fertilizar las tierras (Yallico, 1992), aunque en estudios tienen es fácil extraerlas. anteriormente hechos se evidenciaron que los talan y en su En general, estos datos son muy importantes ya que lugar ponen a otro tipo de árbol (eucalipto, molle); siendo nos ayudan a comprender mejor en qué estado poblacional impactado no solo las queñoas sino la flora acompañante y la están las queñoas y así dar sustentabilidad. Hay zonas en las fauna que en muchos casos son endémicos para este tipo de que se necesitan una mayor atención que otras, sin que estas bosque y no sobrevivirían otro ecosistema y perecerían en el pierdan preferencias, ya que son únicas y están en peligro de tiempo (Kessler, M. & P. Dreisch, 1993). extinción. Los bosques de queñoas en la Provincia de Tarata 0 En el Decreto Supremo N 43-2006-AG, aprueban la tienen una eficiencia de la captura de CO2 de 31 387,6 Tn de categorización de especies amenazadas de flora y fauna; la CO2 /ha/año.E stos resultados expresan la importancia de especie en estudio aparece en la categoría como vulnerable y mantener aquellos ecosistemas alto andinos y no dañarlos ya entre líneas nos da el tamaño de la población de 10000 indi- que logran una mayor asimilación de CO2.C omparándolos 2 viduos especificada en 20 000 km . Estos datos deberían ser con otros árboles observamos que captan mayor CO2.C abe actualizados ya que Polylepis rugulosa debería estar en la cate- resaltar que la mayor cantidad de árboles son brinzales y goría de EN PELIGRO, pues en menos de 50 000 km2 el latizales, quiere decir que son bosques jóvenes, que si sobre- tamaño de la población es de 2500 individuos maduros, la viven con el tiempo lograrán una mayor captación de CO2 y, cual en nuestro estudio no fue así.L a mayor población es aún más, se suman otros beneficios ambientales como la latizal y brinzal, pudiendo perecer con el tiempo y esta cate- lucha contra la erosión del suelo y la captación de agua en el gorización para Polylepis rugulosa en la Provincia de Tarata, subsuelo. Departamento de Tacna, debería cambiar a EN PELIGRO. Zamora (2003) muestra en su trabajo que en el caso Con respecto a la flora acompañante en los bosques del género Abies, se observa que es uno de los géneros más de queñoas en Tarata, por las zonas muestreadas aparecían importantes debido a que presenta la mayor cantidad de casi las mismas especies aunque otras variaban en 1 o 2 espe- carbono almacenado, capturan 25304 tCO2 en una superfi- cies. Se registraron un total de 20 especies como muestras, cie de 721,5 ha. Y el género Quercus un promedio de 6,58 distribuidas en 10 familias (Asteraceae y Caryophyllaceae). tCO2 /ha. A diferencia de nuestros resultados los datos pre- También se encontraron en mayor proporción Baccharis sentados son de individuos adultos y no son brinzales y boliviensis, Chuquiraga rotundifolia, Barstsia sp, Valeriana nivalis. latizales; si comparamos estos dos géneros con las queñoas, Solo había especies endémicas para algunas zonas, es decir, estos serían superiores y al ser adultos tendrían una mayor una especie por cada una de ellas, como es el caso en que solo cobertura vegetal, por lo tanto, una mayor asimilación de se encontraron para una zona de muestreo. CO2 . La gran variabilidad de flora acompañante dependen

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:36-43 42 Ciencia & Desarrollo Morales, L. Estado actual del bosque de Polylepis y su eficiencia en la captura de CO2 en la provincia Tarata, departamento de Tacna. CONCLUSIONES Posgrado de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann. Tacna, Perú. En base a los resultados obtenidos y recorridos un Herrera, F. (1943). Sinopsis de las especies del género Polyle- área total de 453 km2 en la presente investigación llegamos a pis (La Qqueuña). Boletín del Museo de Historia Natural las siguientes conclusiones: “Javier Prado”. La especie de Polylepis rugulosa en los bosques nativos de Kessler, M. (1995). Revalidación de Polylepis rugulosa Bitter la p rovincia Tarata , d epartamento de Tacna , tienen una efi- Rosaceae. Gayana Bot . ciencia de la captura de CO2 de 31 387,6 Tn de CO 2 /ha/año. Kessler, M. (1995). The genus Polylepis (Rosaceae) in Las densidades poblacionales para Polylepis rugulosa Bolivia. Candollea. en la Provincia de Tarata son; el distrito de Tarucachi tiene Kessler, M. (2006). Bosque de Polylepis. Universidad Mayor una densidad poblacional con 2,48 Ind/ha, Sitajara 2,47 San Andrés. La Paz- Bolivia. Ind/ha, Susapaya 2,3 Ind/ha, Ticaco 1,02 Ind/ha, Tarata Kessler, M. y Schmidt-Lebuhn, A. (2005). Taxonomia y con 0,53 Ind/ha y Estique con 0,28 Ind/ha. Distribución de Polylepis (Rosaceas), Alemania. La flora acompañante que se registraron en el bos- Kessler, M. y Dreisch, P. (1993). Causas e historia de la des- que de queñoas alcanzan un total de 20 especies, distribuidas trucción de bosques altoandinos en Bolivia. Ecolo- en 10 familias. Las familias con mayor riqueza de especies gía en Bolivia. fueron: Asteraceae y Caryophyllaceae con 40 y 15%, entre Ministerio de Agricultura. (2004). Monitoreo de la Biodiversidad . las especies de mayor frecuencia se encuentra Parastrephia Instituto Nacional de Recursos Naturales Lima- quadrangularis, Festuca orthophylla, Adesmia spinosisima y Bacharis Perú. tricuneata, también abundan, musgos y líquenes que se hallan Montoya, G y otros (1995). Desarrollo Forestal Sustentable: adheridos a rocas y árboles de Polylepis. Captura de Carbono en las Zonas Tzeltal y Tojolabal La influencia antrópica en la Provincia de Tarata son del Estado de Chiapas. Instituto Nacional de Ecolo- ecosistemas Intactos con 93,3 % de individuos en condicio- gía, Cuadernos de Trabajo 4. México. nes buenas, Semi intervenidas con un 5,3 % y la Intervenida Olguín, M. (2001). Incorporación de la captura de carbono como con 1,4 %. propuesta de manejo forestal integral: Estudio de caso en una comunidad de la Meseta Purépecha. Tesis de licenciatura. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Facultad de Ciencias, UNAM. Simpson, B. (1986). Speciation and specialization of Daily, G. (1997). Introduction: what are ecosystem Polylepis in the Andes. In: Vuilleumier, F., servicies?. En: G. C Daily (editor). Nature´s services. Monasterio, M. (Eds.), High Altitude Tropical Societal dependence on natural ecosystem. Island Press. Biogeography. Oxford University Press, Oxford. Washinton, D.C. Vasquez, A. (2010). Técnicas de Monitoreo y evaluación de Fjeldså, J. y Kessler M. (2004). Conservación de la biodiversidad de impacto ambiental. (slidechare). Revisado en: los Bosques de Polylepis de las tierras altas de Bolivia. Una http://es.slideshare.net/anterovasquez/tecnicas- contribución al manejo sustenable en los Andes. Santa Cruz de-monitoreo-ambiental de la Sierra, Bolivia: Editorial FAN. Weberbauer, A. (1945). El mundo vegetal de los Andes peruanos . Franco, J. (2003). Importancia del Bosque de Queñoas para el Desa- Ministerio de Agricultura, Lima. rrollo Sostenible de las Comunidades de la Provincia de Can- Yallico, E. (1992). Distribución de Polylepis en el Sur de Puno . darave, Tacna – Perú. Tesis de Maestría de la Escuela de Proyecto Árbol Andino, Puno – Perú.

Correspondencia: Fecha de Recepción: 04/03/2015 Luis Morales Aranibar: [email protected] Fecha de Aceptación: 25/05/2015

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:36-43 43 Ciencia & Desarrollo Revista Ciencia & Desarrollo 2015; 19: 44-48 / ISSN 2304-8891 LAS ESPECIES DE LA FAMILIA EUPHORBIACEAE EN LA PROVINCIA DE TACNA: ESTUDIO BIOSISTEMÁTICO THE SPECIES OF THE EUPHORBIACEAE FAMILY IN TACNA PROVINCE: BIOSYSTEMATIC STUDY

1 Rosario Zegarra Zegarra

RESUMEN

La Euphorbiaceae es una de las familias más diversas entre las Magnoliophytas. Está conformada por cinco subfamilias, 49 tribus, 317 géneros y cerca de 8100 especies, distribuidas principalmente en las zonas tropicales y subtropicales del mundo. El objetivo del presente trabajo es contribuir con el conocimiento, caracterización y sistematización de las Euphorbiáceas de la Provincia de Tacna. En éste traba- jo se presenta la lista preliminar de géneros y especies. Los géneros con mayor número de especies son: Euphorbia (4), Chamaesyce (5), Acalypha (2), Croton (1), Ricinus (1) y Sinadenium (1). El número de especies es de 14.

Palabras clave: Euphorbiaceae, Magnoliophytas, biosistemática, taxonomía, género.

ABSTRACT

The Euphorbiaceae is one of the most diverse families between Magnoliophytas. It consists of five subfamilies, 49 tribes, 317 kinds and about 8100 species, distributed mainly in tropical and subtropical areas of the world. The aim of this paper is contribute to knowledge, definition and configuration of the Euphorbiáceas of the Province of Tacna. The preliminary list of genera and species is presented in this work. The genera with the largest number of species are Euphorbia (4), Chamaesyce (5), Acalypha (2), Croton (1), Ricinus (1) and Sinade- nium (1). The number of species is 14.

Keywords: Euphorbiaceae, Magnoliophytas, biosystematics, taxonomy, gender.

INTRODUCCIÓN trilocular. El CIATO es la inflorescencia del género Euphor- bia. Es una estructura diminuta en forma de copa, que con- La familia de las Euphorbiáceas comprende alrede- siste en un involucro con glándulas variadas en el borde, dor de 8100 especies, siendo una de las familias más diversas dentro del cual hay numerosas flores estaminadas (reducidas entre las Magnoliophytas, después de las Orchidaceas, Aste- a un estambre que se hallan rodeando a una única flor pistila- ráceas, Fabáceas, Poáceas y Rubiáceas. da central. Las especies son originarias, en su mayoría, de las Fruto generalmente una capsula tricoca, con apertu- regiones tropicales y subtropicales del mundo. ra valvicida. En algunas especies es carnoso. Presenta 5 sub-familias: Acalyphoideae, Crotonoi- Semillas con endosperma oleaginoso. deae, Euphorbiodeae, Oldfieldioideae, y Phyllanthoideae, Es frecuente encontrar un gran número de Euphor- siendo la primera de las mencionadas la que presenta mayor bias Crasas en las zonas cálidas desérticas del orbe. Estas número de especies. Euphorbias Suculentas con tallos y ramas carnosas mues- tran adaptación similares a los cactus y Agavoideas. Características botánicas Son plantas arbóreas, arbustivas o herbáceas, gene- Características químicas ralmente con látex. Sus hojas son simples o, rara vez, com- Las especies contienen una savia acre y lechosa: el puestas, alternas, opuestas o verticiladas, de margen entero, látex que contiene entre sus componentes ésteres di o tri dentado o lobulado, sésiles o pecioladas. terpenos que pueden variar en su composición según la Inflorescencias racimosas o cimosas, diclino- especie. Dependiendo de esta combinación, el látex es cáus- monoicas o dioicas. Perianto simple y calicoide, estambres tico e irritante para la piel y en contacto con las mucosas en número de uno o muchos, el gineceo con los estilos en (ojos, nariz y boca) que puede producir inflamaciones bas- igual número al de carpelos, libres o connados, ovario súpero tante dolorosas.

1 Doctora en Ciencias Biológicas. Bióloga. Docente de la Facultad de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann. Tacna-Perú. * La presente investigación tuvo la colaboración de Dra. Nelly Arévalo Solsol.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:44-48 44 Ciencia & Desarrollo Zegarra, R. Las especies de la familia Euphorbiaceae en la provincia de Tacna: estudio biosistemático. Muchas especies contienen glucósidos cianogénicos Especie arbustiva, frondosa, con tallos cortos, como la linamarina (Euphorbia, Ricinus, Manihot). pubescente. Hojas simples alternas de color verde, romboi- Las semillas de Ricinus communis son tóxicas si se dales-aovadas, de 10-15 cm de largo, acuminadas, con mar- ingieren por la presencia de una albúmina llama Ricina. gen aserrado o crenado. Inflorescencias muy densas y péndulas de color rojo, de 20- Importancia económica 25 cm de largo, supera en longitud a las hojas. Alimenticias: Manihot esculenta “Yuca”. Planta monoica. Las flores pequeñas rojas unisexua- Medicinales: Croton tiglium “Sangre de grado”, les, apétalas. Las flores masculinas presentan varios estam- Ricinus communis “Ricino o Tártago”, Phyllanthus niruri bres libres. Las flores femeninas con ovario súpero. “Chanca piedra”. Fruto en cápsula. Industriales: Hevea brasiliensis “Caucho”. Oriunda de India y Birmania. Ornamentales: Acalypha hispida “Cola de zorro”, A. Especie ornamental, por la belleza de las flores roji- wilkesiana “Acalifa”, Euphorbia pulcherrima “Cardenal o zas. Corona del Inca”, E. milii “Corona de Cristo”, Euphorbia rigens “Cactu mejicano”, E. lactea. 2. Acalypha wilkesiana Muell. “Acalifa” Es una planta arbustiva, pubescente en los brotes Objetivo general nuevos. Tiene hojas simples alternadas, de color rojo bron- El objetivo del presente trabajo es contribuir con el ceado, elípticas, acuminadas, de margen dentado, de 15-20 conocimiento de las especies de la familia Euphorbiaceae. cm de largo. Se caracteriza por su inflorescencia en espigas delgadas y erguidas, poco densas, no péndulas. Objetivos específicos Especie monoica. Las flores masculinas contienen Caracterizar y sistematizar las especies de la familia estambres libres. Las flores femeninas, en menor número, Euphorbiaceae. ofrecen ovario súpero 3-locular. Fruto capsular. MATERIALES Y MÉTODOS Oriunda de Oceanía. Especie ornamental por su follaje rojo bronceado. Se presenta la descripción y la taxonomía de cada una de las especies de la familia Euphorbiaceae. 3. Ricinus communis L. “Ricino-Higuerilla-Tártago” Se trata de una especie arbustiva, glabra, no laticífera, Colección de especies de color verde o rojizo. Se han colectado especies silvestres y cultivadas en Las hojas son simples, alternas, largamente peciola- diferentes lugares de la Provincia de Tacna. De cada especie das, palmatihendidas -palmatipartidas. se tomaron ramas con hojas, flores y frutos. Luego se pren- Inflorescencia racimosa. La especie es monoica con saron y se procesaron. flores masculinas en la parte inferior y las flores femeninas en la parte superior. Identificación de especies Las flores son apétalas. Los masculinos con 3-5 La identificación se llevó a cabo revisando publica- sépalos y estambres ramificados. Las flores femeninas pre- ciones sobre las especies, monografías, floras y listados sentan 5 sépalos caducos. Estilos 3-bífidos, ovario súper florísticos. Se hizo uso de claves y estudios taxonómicos. tricarpelar. El fruto es una cápsula tricoca, erizada. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Las semillas son marmoreadas con carúncula, endospermo oleaginoso. Se describen 14 especies arbóreas, arbustivas, herbá- Esta planta originaria de África, es una especie ceas y una suculenta. importante como medicinal e industrial. Tres especies pertenecen a la Subfamilia Acalyphoi- deae, dos a la Subfamilia Crotonoideae y 9 a la Subfamilia B.-Subfamilia Crotonoideae Euphorbioideae. De las 14 especies ,07 son introducidas y 07 de origen 4. Croton ruizianus Muell Arg. “Croton” americano. Arbusto escasamente ramificado, alcanza entre 50- Son importantes como especies ornamentales 07, 80 cm de altura. Ramas superiores cinereo pulverulentas, como invasoras 05, una especie es medicinal y otra tiene son de color crema. importancia industrial. Tiene hojas simples, cortamente pecioladas, alternas, aovado elípticas, el haz verde inconspicualente tomentoso y Tratamiento sistemático y características botánicas el envés cinereo tomentoso. Su forma inflorescencia masculina cinereo pulveru- Familia Euphorbiaceae lenta ofrece numerosas flores pequeñas. Entre los racimos de flores masculinas y flores femeninas, estas son menores A.-Subfamilia Acalyphoideae en número. El fruto tiene la forma de cápsula globosa. La especie 1. Acalypha hispida Burm. “Cola de zorro” es medicinal.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:44-48 45 Ciencia & Desarrollo Zegarra, R. Las especies de la familia Euphorbiaceae en la provincia de Tacna: estudio biosistemático. Nativa de Méjico y Sudamérica. 5. Synadenium grantii Hook “Croton” Crece en parques, jardines, campos cultivados. Es un arbusto laticífero de 1,5-3 m de alto, ramifica- do casi desde la base. Tiene ramas jóvenes cilíndricas, glabras 9. Chamaesyce peplus L . “Lechera” verdes. Es una especie herbácea, laticífera, de tallos erguidos, Sus hojas son simples, alternas, ligeramente crasas, ramificados, glabros, verde-amarillentos. oblanceoladas u obovadas, obtusas o subagudas, apiculadas, Contiene hojas simples, las inferiores pecioladas, se angostan hacia la base. Aquellas hojas según la variedad alternas y oblongas. Las hojas superiores son opuestas o pueden ser de color verde o rojo. verticiladas, sésiles, ovadas o deltoideo-ovadas. Se caracteriza por su inflorescencia, los ciatos apare- Inflorescencia: Los ciatos aparecen solitarios o reu- cen en cimas axilares, protegidos por dos brácteas foliáceas. nidos en cimas dicotómicas terminales. Estambres 4. Tiene Las flores masculinas son numerosas y reducidas a un solo un ovario súpero tricarpelar, glabro. estambre. La flor femenina tiene el ovario súpero trilocular. Fruto: Cápsula globosa, ligeramente deprimida. Fruto: Cápsula trilobada. Semillas grises. Semilla carunculada. Originaria de Europa y Asia. Oriunda de Sudáfrica. Frecuente en jardines, a orillas de caminos, macetas y Especie ornamental. terrenos cultivados.

C. Subfamilia Euphorbioideae 10. Chamaesyce serpens H.B.K. “Lechera” Hierba anual, postrada y laticífera. Tiene tallos débi- 6. Chamaesyce heterophylla L. “Lechera” les, filiformes, cilíndricos verdes o rojizos, radicantes y gla- Especie anual, erguida laticífera, mide hasta 0,50 m bros. de altura. Tallo hueco glabrescente. Las hojas son simples, cortamente pecioladas, Sus hojas son simples, con dimorfismo foliar, como opuestas, ovado-orbiculares a oblongas, de color verde lo señala su nombre. Las hojas inferiores son alternas. Las oscuro a rojizas. hojas superiores son opuestas, oblongo-lanceoladas a aova- Inflorescencia: Ofrece ciatos solitarios axilares. das, de margen entero o irregularmente dentadas y la base Flores masculinas 5-10 en cada ciato. Ovario súpero tricar- rojo blanquecina o brillante. pelar. Sus flores son pequeñas unisexuales (Monoicas) en Fruto: Cápsula tricoca, ovoide, glabra. ciatos racimosos terminales. Semillas ovoides, prismáticas, lisas. Fruto: Cápsula glabra. Nativa de América del Sur. Semillas parduzcas u oscuras. Crece en patios, veredas, parques, jardines, campos Nativa de América central. cultivados. Crece en parques, jardines y campos cultivados. 11. Euphorbia cotinifolia L. “Lechero rojo” 7. Chamaesyce hirta L. “Hierba de la golondrina” Pequeño arbolito semicaducifolio. Ramificado, Es una planta herbácea, pequeña, erecta o decum- glabro. bente, laticífera. Presenta tallos delgados, ramificados, gene- Sus hojas son simples, alternas o ternadas, de color ralmente pilosos, de color verde o verde rojizo. rojo-púrpura, pecíolo de 2-6 cm de longitud, ovoides o elíp- Sus hojas son simples, opuestas, pecioladas, rómbi- ticas, glabras o con tricomas cortos o esparcidos, margen co-lanceoladas, de margen dentado, de 1-3 cm de longitud. entero. Su inflorescencia de ciatos numerosos es agrupado Inflorescencia: Los ciatos son pequeños, amarillos, en densas cimas axilares y terminales. agrupados en cimas terminales y axilares, con 4-6 glándulas Fruto: Cápsula ovoide, estrigosa amarillenta. nectarias. Semillas rojizas. Fruto: Cápsula tricoca anchamente ovoide trilobada, Oriunda de América Tropical. con pubescencia esparcida. Especie invasora de jardines, céspedes, campos Semillas ovoides, algo angulosas. cultivados. Oriunda de América del sur. Especie ornamental por la belleza de su follaje. 8. Chamaesyce hypericifolia L. “Lechera” Es una especie anual laticífera, de tallos erguidos, 12. Euphorbia candelabrum Tremaux ex Kotschy “Cactu mejicano” pubescentes, cilíndricos, verdes. Es una especie suculenta, laticífera, con un tronco Sus hojas son simples, opuestas, cortamente peciola- ramificado, forma brazos ramificados de cuatro ángulos y das, oblongas, suborbiculares o elípticas, y de margen aserra- con espinas. En su medio ambiente puede alcanzar los 20 m do. de altura. La inflorescencia de ciatos se agrupa en cimas corim- Los brazos son quebradizos. bosas axilares. El ovario es tricarpelar, densamente pubes- Inflorescencia: Ciatos en el extremo de los tallos. cente. Fruto: Cápsula. Cáspsula ovoide, globosa, amarillenta. Nativa de Sudáfrica, Abisinia. Semillas amarillo-parduzcas. Ornamental.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:44-48 46 Ciencia & Desarrollo Zegarra, R. Las especies de la familia Euphorbiaceae en la provincia de Tacna: estudio biosistemático. Esta especie últimamente se ha hecho muy popular, Especie ornamental de jardín por su vistoso porte y se la observa en toda la ciudad, por su fácil adaptación a floración. suelos áridos. Por su semejanza con algunas especies colum- nares de cactáceas, mucha gente piensa que se trata de un 14. Euphorbia pulcherrima Willd. “Cardenal-Corona del cactu, de allí que le han dado el nombre de Cactu mejicano. Inca” Hay que manejarla con cuidado, pues su látex es Es un arbusto de 2-3 m de alto, laticífero, muy ramifi- tóxico y puede causar severas irritaciones. cada y de ramas fistulosas. Sus hojas son simples, alternas u opuestas, ligera- 13. Euphorbia mili Des Moul. “Corona de Cristo” mente pubescentes, sostenidas por pecíolos rojos, aovado- Especie arbustiva, laticífera, con tallos delgados, muy elípticas dentadas o ligeramente lobuladas. Los tallos y las ramificada, retorcidos, ramas oscuras angulosas debido a las hojas tienen un coronamiento apical de hojas bracteales y prominencias que forman en la base de las inserciones de las lanceoladas (hipsófilos) muy vistosas de color amarillo, espinas. anaranjado o rojo. Los hipsófilos rodeas a la inflorescencia Sus hojas son simples, caducifolias, alternas, espatu- ramificada. ladas, mucronadas y enteras. Inflorescencia: Ciatos verdosos con un gran nectario Inflorescencia: Ciatos acentuados por dos brácteas amarillo. Ovario súpero tricarpelar. (hipsófilos), redondeadas, petaloides, de color rojo, agrupa- Fruto: Cápsula. dos constituyendo cimas axilares o terminales. Oriunda de México. Fruto: Cápsula. Especie ornamental por la belleza de sus hipsófilos Semillas ovoides, largas de color gris oscuro. amarillos, anaranjados o rojos. Nativa de Madagascar.

Figura 1. Acalypha wilkesiana “Acalifa”. Figura 2. Chamaesyce hirta L “Hierba de la golondrina”.

Figura 3. Ricinus communis “Higuerilla”. Figura 4. Euphorbia cotinifolia.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:44-48 47 Ciencia & Desarrollo Zegarra, R. Las especies de la familia Euphorbiaceae en la provincia de Tacna: estudio biosistemático.

Figura 5. Euphorbia pulcherrima “Cardenal Figura 6. Euphorbia peplus “Lechera”

Figura 7. Euphorbia candelabrum “Cactu mejicano”. Figura 8. Sydadenium grantii “Croton”.

CONCLUSIONES REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Se ha realizado el estudio morfo-sistemático de 14 Bracko, L., y Zarucchi, J. (1993) Catálogo de Angiospermas y especies de la familia Euphorbiaceae, de las cuales 9 pertene- Gimnospermas del Perú. Missouri Botanical Garden. cen a la Subfamilia Euphorbioideae, 3 a la Subfamilia Acaly- USA. phoideae y 2 a la Subfamilia Crotonoideae. Sánchez de Lorenzo Cárdenas J.M. (2006). Árboles de España . De las 14 especies estudiadas O7 tienen un origen España: Ed.Mundi Prensa. . americano y 07 son introducidas. Muller, G.K (1981). Plantae peruvianae . Alemania: Leipzig. La mayoría son plantas ornamentales (07), invasoras Pizetti, M (1976). Plantas de interior. Barcelona, España: (05), industrial (01), y medicinal (01). Dentro de las especies Ed.Grijalvo. ornamentales estudiadas, sobresale Euphorbia candelabrum Sagástegui, A. (1993) Flora invasora de los cultivos del Perú . Truji- “Cactu mejicano”, como la más cultivada en la región. llo-Perú.

Correspondencia: Fecha de Recepción: 20/10/2014 Rosario Zegarra Zegarra: [email protected] Fecha de Aceptación: 30/03/2015

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:44-48 48 Ciencia & Desarrollo Revista Ciencia & Desarrollo 2015; 19: 49-53 / ISSN 2304-8891 CARACTERIZACIÓN DE DOS BACTERIAS TERMÓFILAS (BP- 2 Y BP-4) CON CAPACIDAD PROTEOLÍTICA AISLADOS EN LOS GÉISERES DE CANDARAVE. TACNA - PERÚ CHARACTERIZATION OF TWO THERMOPHILIC BACTERIA (BP-2 AND BP-4) PROTEOLYTIC CAPACITY WITH ISOLATED GEYSERS CANDARAVE. TACNA - PERU

1 Ana Julissa Naquiche Calero, 1 Ariadna Zatyuri Zúñiga Llanos, 1 Cristina Isabel Ferrer Villena, 1 Israel José Salazar Quispe, 1 Helena Beatriz Zapata Málaga y 2 Roberto Castellanos Cabrera.

RESUMEN

El presente trabajo estudia las proteasas alcalinas producidas por dos bacterias termófilas designadas como BP-2 y BP-4. Estas fueron aisladas de sedimentos de los géiseres de Candarave, mostrando capacidad proteolítica en medio sólido. La cepa BP-2 mostró un diá- metro de 46 mm del halo de hidrólisis a 50 °C, mientras que la cepa BP-4 mostró un diámetro de 85 mm del halo de hidrólisis a 60 °C. Las bacterias seleccionadas BP-2 y BP-4 degradaron 2,9 g/L de caseína en un tiempo estimado de 51 horas de incubación y 1,5 g/L de caseí- na en 52 horas de incubación, respectivamente (concentración inicial de 10 g/L de caseína). La máxima actividad proteolítica se alcanzó al final de la fase logarítmica y comienzo de la fase estacionaria en las dos bacterias. Los extractos proteolíticos producidos por las bacte- rias BP-2 y BP-4 actuaron a una temperatura óptima estimada de 57 °C y 64 °C, con un pH óptimo alcalino de 7,7 y 8,0 respectivamente. Del análisis de las secuencias del gen ARNr 16S de cada bacteria se determinó que la bacteria BP-2 tiene 99 % de identidad con la especie Bacillus licheniformis y la bacteria BP-4 tiene un 99 % de identidad con la especie Geobacillus thermoparaffinivorans .

Palabras claves: Proteasas alcalinas, bacteria termófila, Bacillus licheniformis , Geobacillus thermoparaffinivorans, ARNr 16S.

ABSTRACT

This paper studies the alkaline proteases produced by thermophilic bacteria designated as BP-2 and BP-4 . These w ere isolated from sediments Candarave geysers, which were shown to have proteolytic capacity on solid medium. BP-2 strain had a diameter of 46 mm the hydrolysis halo at 50 °C, while BP-4 strain showed a diameter of 85 mm the hydrolysis halo at 60 °C. Bacteria selected BP-2 and BP-4 degraded 2, 9 g/L casein in an estimated 5 1 hour incubation time and 1 , 5 g/L casein in 52 hours of incubation, respectively (initial concen- tration of 10 g/L casein). The maximum proteolytic activity was reached at the end of the log phase and early stationary phase in both bacteria. Proteolytic extracts produced by BP-2 and BP-4 bacteria acted to an estimated optimum temperature of 57 °C and 64 °C, with an alkaline pH optimum of 7,, 7 and 8 0 respectively. Sequence analysis of the 16S rRNA gene of each bacterium was determined that the BP-2 bacterium has 99 % identity to the species Bacillus licheniformis bacteria and BP-4 have 99 % identity with Geobacillus thermoparaffinivorans species.

Keywords: Alkaline proteases, thermophilic bacterium, Bacillus licheniformis , Geobacillus thermoparaffinivorans , 16S rRNA.

INTRODUCCIÓN demanda de enzimas termoestables ha aumentado enorme- mente, por su alta termoestabilidad y la viabilidad de los Los termófilos son microorganismos que están adap- procesos involucrados. L as proteasas constituyen una de las tados para crecer óptimamente a temperaturas altas (45 °C a principales enzimas para la industria , alcanzando más del 110 °C) (Castillo, 2005). Como consecuencia , e stos poseen 60 % en el mercado mundial . Se utiliz a especialmente en la propiedades macromoleculares únicas a altas temperaturas ya industria alimentaria, farmacéutica, textil y cuero (Rao et al. , que poseen elevadas tasas metabólicas , s us enzimas físicamen- 1998). te y químicamente estables con altos rendimientos del produc- El presente trabajo tiene como objetivo principal to final (Kikani et al ., 2010). Las bacterias termófilas son las caracterizar la capacidad proteolítica de dos bacterias termó- principales fuentes de enzimas termoestables, suficientemente filas (BP-2 y BP-4) aisladas en los géiseres de Calientes- ventajosas para la industria (Kikani et al., 2010). Candarave, Tacna-Perú, lugar más alto del mundo (Cruz et Debido al crecimiento de la industrialización, la al., 2010) por lo que es de gran importancia e interés científi-

1 Biólogo Microbiólogo. Laboratorio de Bioquímica y Nutrición, Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann. Tacna-Perú 2 Magister en Bioquímica, Biólogo Pesquero. Jefe del Laboratorio de Bioquímica y Nutrición, Docente de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann. Tacna-Perú

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:49-53 49 Ciencia & Desarrollo Naquiche, A. et al. Caracterización de dos bacterias termófilas (BP -2 y BP -4) con capacidad proteolítica aislados en los géiseres de Candarave . Tacna -Pe rú. co conocer la biodiversidad de este ambiente. un mayor halo de hidrólisis, indicando la hidrólisis de la caseína producida por la enzima proteasa. MATERIAL Y MÉTODOS La bacteria BP-2 mostró un mayor diámetro de halo de hidrólisis a 50 °C (46 mm) y la bacteria BP-4 mostró un Aislamiento y actividad enzimática en medio sólido diámetro mayor a 60 °C (85 mm). Las bacterias (BP-2 y BP-4) fueron aisladas de los sedimentos de los géiseres de Calientes, Candarave, ubica- Caracterización de las bacterias proteolíticas dos en la Cordillera Occidental, en el sur del Perú, a 17° 15' El crecimiento bacteriano y la actividad enzimática 30” de latitud sur a 4400 m.s.n.m. (Cruz et al ., 2010). En dicha evaluada por la degradación de la caseína de los cultivos zona se muestrearon ocho géiseres, cuya temperatura varió seleccionados se incrementaron gradualmente a medida que entre 50 y 84 °C y el pH entre 6,2 y 7,5. avanzó el tiempo de incubación, mostrando la máxima acti- Las muestras fueron pre-enriquecidas en medio LB vidad de la enzima después de las 48 horas de incubación al (Triptona 10 g, extracto de levadura 5 g y NaCl 10 g) a un pH inicio de la fase estacionaria del crecimiento bacteriano. de 7 (Remigio et al ., 2012), incubándose a 60 °C por 48 horas. (Figura 1). Posteriormente dichas muestras han sido sembradas en agar

(leche descremada, NaCl 1 g, K2 HPO 4 1 g, MgSO 4 . 7H 2 O, extracto de levadura 0,5 g y agar 15 g) (Zilda et al ., 2012) e incubadas a 60 °C por 48 horas, con el propósito de observar el halo de hidrólisis. Las bacterias que presentaron halo de hidrólisis fueron purificadas y conservadas medio sólido LB. Se evaluó el halo de hidrólisis de las bacterias seleccionadas a 50 y 60 °C por 96 horas.

Evaluación de la degradación de la caseína Los Matraces de 500 mL con 250 mL de medio de producción de proteasa (caseína 10 g/L en buffer Tris HCl, pH 7,2) fueron inoculados en un 10 % (v/v) de caldo LB con crecimiento bacteriano de 107 cel/mL (Ghobadi et al ., 2009). Se determinó la concentración de proteína inicial y final durante 72 horas, evaluándose en un intervalo de 12 Figura 1. Crecimiento bacteriano de los cultivos BP-2 y BP-4 horas, según el método de Bradford (Bradford, 1976). Ade- en el medio de producción. más se realizó el recuento de bacterias utilizando la cámara de Neubawer. El extracto crudo se logró obtener mediante la Las bacterias BP-2 y BP-4 degradaron 2,9 g/L de centrifugación del medio de fermentación a 7000 rpm duran- caseína, en un tiempo estimado de 51 horas de incubación y te 30 min. El sobrenadante se utilizó para el ensayo de la 1,5 g/L de caseína a las 52 horas de incubación, respectiva- actividad proteolítica. Para lo cual se añadió 100 µL de extrac- mente. (Figura 2). to crudo en 1000 µL con 1 % de caseína en buffer fosfato 50 mM (pH 6 y 7) y buffer Tris HCl 50 mM (pH 8 y 9) (Aqel et al ., 2012), determinándose el pH óptimo de la actividad a tempe- ratura de 55 y 60 °C para las bacterias BP-2 y BP-4 respectiva- mente. Para la determinación de la temperatura óptima se evaluó los valores de 45, 55, 65 y 75 °C con un pH de 7,2.

Extracción de ADN y análisis del secuenciamiento del ARNr 16S Para la extracción del ADN genómico de las bacte- rias termófilas proteolíticas seleccionadas, se utilizó el kit Wizard Genomic DNA Purification, siguiendo el protocolo del fabricante. A partir del ADN genómico se obtuvo los genes ARNr 16S de cada bacteria seleccionada por Macro- Figura 2. Proteínas hidrolizadas versus Tiempo de fermen- gen Inc. Las secuencias de nucleótidos fueron comparadas a tación de los extractos proteolíticos producidos por las la base de datos del NCBI GenBank (The National center bacterias BP-2 y BP-4. for Biotecnology Information) usando BLAST N (Basic Local Alignment Search Tool). Determinación de las condiciones óptimas de la hidró- lisis RESULTADOS La temperatura de hidrólisis óptima estimada obte- nida de la ecuación del modelo de regresión polinomial Aislamiento y actividad enzimática en medio sólido (figura 3) resultó 57 °C con una concentración de proteínas Luego de seleccionar las dos bacterias termófilas en hidrolizadas de 0,7 g/L para el cultivo BP-2 y 64 °C con una medio agar leche descremada, dichas bacterias presentaron concentración de proteínas hidrolizadas de 0,6 g/L para la

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:49-53 50 Ciencia & Desarrollo Naquiche, A. et al. Caracterización de dos bacterias termófilas (BP -2 y BP -4) con capacidad proteolítica aislados en los géiseres de Candarave . Tacna -Pe rú. cultivos BP-2 y BP-4 lograron degradar una concentración de 2,9 g/L de caseína en un tiempo estimado de 51 horas de incubación y 1,5 g/L de caseína a las 52 horas de incubación respectivamente. Estos resultados se ajustan con las obser- vaciones hechas por Sevinc y Demirkan (2011) y Swamy et al. (2012) en donde la máxima actividad de la proteasa produci- da por Bacillus sp. y Comomonas kerstersii se produjo al final de la fase exponencial y al inicio de la fase estacionaria. Sin embargo, según Qadar et al . (2009) informó que Bacillus subtilis 3441 presentó una máxima actividad a las 72 horas. La producción de la enzima proteasa puede estar directamente vinculada con el metabolismo activo del cultivo bacteriano (Kanchana & Padmavathy, 2010). Además, Gupta et al. (2002) informaron que la producción de proteasa extra- Proteínas hidrolizadas versus temperatura de Figura 3. celular está relacionada con la deficiencia de nutrientes al reacción del extracto proteolítico producidos por las bacte- principio de la fase estacionaria. rias BP-2 y BP-4. En la determinación de las condiciones óptimas de hidrólisis de proteína, se obtuvo proteasas termoestables, con valores de temperatura de 57 y 64 °C para bacterias BP-2 y BP-4, estando dentro del rango establecido por Satyanara- yana et al . (2013) (50 a 85 °C) para ser consideradas como tales. Así mismo resulta coincidente con otras investigacio- nes de proteasas bacterianas; reportándose una temperatura óptima de 55 °C para Bacillus sp. PCSIR (Swamy et al., 2012) y una temperatura óptima de 60 °C para Bacillus licheniformis (Olajuyigbe y Ajele, 2008), mientras que para las especies de Geobacillus la temperatura óptima fluctúa entre 50 y 70 °C (Hawumba et al ., 2002). El pH óptimo de la mayoría de las proteasas termófi- las se ha encontrado en el rango de 6,0 a 12,0, lo que con- cuerda con los resultados obtenidos para la bacteria BP-2 y BP-4 obteniéndose valores de 7,7 y 8,0 respectivamente, Figura 4. Proteínas hidrolizadas versus pH de reacción del estos hechos indican que pueden ser clasificados como extracto proteolítico producido por las bacterias BP-2 y BP-4. proteasas alcalinas (Rao et al ., 1998). Ageitos (2011) reportó un pH óptimo de 6 a 7,5 para la actividad de la proteasa en Bacillus licheniformis USC 13, mientras que Zhu et al . (2007) bacteria BP-4. reportaron un pH para la actividad proteolítica de Geobacillus El pH óptimo de reacción para el extracto proteolíti- sp. YMTC 1049 entre 6 a 9. co producido por el cultivos BP-2 fue de 7,7, con una con- El pH óptimo es un parámetro que tiene gran rele- centración de proteínas hidrolizadas de 0,8 g/L y 8,0 y una vancia para determinar el uso de la enzima, en este caso, concentración de proteínas hidrolizadas de 0,6 g/L para el ambas proteasas tienen gran importancia, ya que ocupan el cultivo BP-4 (figura 4), lo que indica que pueden ser clasifica- 25 % del mercado mundial de comercialización de enzimas das como proteasas alcalinas. (Rao et al ., 1998). Estas propiedades de las proteasas alcalinas bacterianas las hacen adecuadas para su uso en la industria DISCUSIÓN (Jisha, 2013). La identificación de las bacterias seleccionadas fue La formación del halo de hidrólisis alrededor de las realizada mediante el análisis de la secuencia del gen ARNr colonias seleccionadas es resultante de la actividad proteolí- 16S. La identidad de las secuencias obtenidas fueron compa- tica en medio sólido (Habib et al ., 2012) a temperatura de radas en la base de datos del National Center of Biotechnology incubación de 50 y 60 °C. Los cultivos BP-2 y BP-4 seleccio- Information (NCBI) a través del BLAST N, resultando la nados tienen la capacidad de producir proteasas extracelula- bacteria BP-4 con un 99 % de identidad con Geobacillus ther- res en el medio agar leche descremada. Este es un medio moparaffinivorans, lo cual concuerda con las características complejo donde los nutrientes no se encuentran de manera macroscópicas y microscópicas observadas para el género libre, por lo que ambos cultivos produjeron esta enzima para Geobacillus en la bacteria BP-4. Además, especies de Geobaci- obtener los nutrientes necesarios (García et al ., 1992). llus han sido aisladas frecuentemente de aguas termales El tiempo de incubación juega un papel importante (Malhotra et al ., 2000; Noorwez et al ., 2006., Obeidat et al ., en la producción enzimática. En el presente trabajo, la activi- 2012). dad máxima de la enzima y la degradación de la caseína fue Mientras que para la bacteria BP-2 se obtuvo un observada poco después de las 48 horas de incubación, al 99 % de identidad para especie Bacillus licheniformis . Las carac- inicio de la fase estacionaria del crecimiento bacteriano. Los terísticas fenotípicas reportadas por esta especie concuerdan

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:49-53 51 Ciencia & Desarrollo Naquiche, A. et al. Caracterización de dos bacterias termófilas (BP -2 y BP -4) con capacidad proteolítica aislados en los géiseres de Candarave . Tacna -Pe rú. con las características del cultivo BP-2, y es reportada como Gupta, R., Beg, Q.K and Lorenz, P. (2002). Bacterial alkaline productora de proteasas (Ghumr et al ., 2012). proteases: molecular approaches and industrial applications. App. Microbiol. Biotech . 59:15-32. CONCLUSIONES Habib, S.M., Fakhruddin, A.N., Begum, S and Ahmed, M. (2012). Isolation and screening of thermostable Se aislaron dos bacterias termófilas productoras de extracellular alkaline protease producing bacteria proteasas alcalinas denominadas BP-2 y BP-4 a partir de los from tannery effluents. J. Sci. Res . 4 (2): 515-522. sedimentos de los géiseres de Calientes. Hawumba, J.F., Theron, J., Brözel, V. (2002). Thermophilic La bacteria BP-2 mostr ó un diámetro de 46 mm del Protease producing Geobacillus from Buranga Hot halo de hidrólisis a 50 °C y el cultivo BP-4 también mostró Springs in Western Uganda. Current Microbiology . un mayor diámetro 85 mm del halo de hidrólisis de 60 °C. 45(2): 144- 150. La máxima hidrólisis de la caseína para las bacterias Jisha, V.N., Smitha, R.B., Pradeep, S., Sreedevi, S., Unni, seleccionadas se produjo al finalizar la fase logarítmica de su K.M., Sajith, S., Priji, P., Moolakkariyil, S.J and Sailas, crecimiento, siendo a las 51 y 52 horas de crecimiento para B. (2013). Versatility of microbial proteases. Advances las bacterias BP-2 y BP-4, respectivamente. in enzyme research journal: 1 (3): 39-51 India. La actividad de los extractos proteolíticos crudos, Kanchana, M. and Padmavathy, S. (2010). Optimization of evaluada mediante la hidrólisis de la caseína, presentó una extracellular alkaline protease enzyme from Bacillus temperatura óptima estimada de 57 y 64 °C para cada bacte- sp. The Bioscan, 5(1): 85 – 87. ria, indicando su naturaleza termoestable y un pH óptimo Kikani, B.A., Shukla, R.J and Singh, S.P. (2010). Biocatalytic alcalino estimado de 7,7 y 8,0. potential of thermophilic bacteria and De acuerdo al análisis de las secuencias del gen ARN actinomycetes. Rajkot-360 005. India. 16S, las bacterias BP-2 y BP-4 tienen un 99 % de identidad a Malhotra, R., Noorwez, S.M., Satyanarayana, T. (2000). Lett las especies Bacillus licheniformis y Geobacillus thermoparaffini- Appl Microbiol 31:378–384. vorans, respectivamente. Noorwez, S.M., Ezhilvannan, M., Satyanarayana, T. (2006) Indian J Biotechnol 5:337–345. REFERENCIAS BIBLIOGRÁ FICAS Obeidat, M., Khyami, A., Al-Zoubi and Otri. (2012). Isola- tion, characterization, and hydrolytic activities of Ageitos, J.M. (2011). Purificación, caracterización y expresión Geobacillus species from Jordanian hot springs. heteróloga de la proteasa menor extracelular (Epr) de Bacillus African Journal of biotechnology. 11(25): 6763-6 licheniformis. (Tesis doctoral). Departamento de Olajuyigbe, F.M., Ajele, T.O. (2005). Production dynamics Microbiología y Parasitología. Universidad de San- of extracellular protease from Bacillus species. Afr. J. tiago de Compostela Facultad de Farmacia. Biotechnol., 4(8): 776-779. Aqel, H., Al-Quadan, F., Yousef, T. (2012). A novel neutral Qadar S.A., Erum, S., Samina, L., Abida, A. (2009). Optimi- protease from thermophilic Bacillus strain zation of protease production from newly isolated HUTBS62. J. BioSci. Biotech. 1(2): 117-123. strain of Bacillus sp. PCSIR EA-3. Indian J. Biotechnol Bradford, M. (1976). A rapid and sensitive method for the 8: 286-290. quantification of microgram quantities of protein Rao, M., Aparna, S.G., Monhini, V and Deshpande, V. utilizing the principle protein dye binding. Analytical (1998). Molecular and biotechnological aspects of Biochem. 72: 248-254. microbial proteases. Microbiology and Molecular Biology Castillo, F., Roldan, M.D., Huertas, M.J., Caballero, F., More- Reviews. 62: 597-635. no, C., y Luque, L.R. (2005). Biotecnología ambiental. Remigio, Z., Muronde, W., Holst, O and Parawira, O. (2012). Madrid: Tébar SL. 380-386. Isolation and characterization of a protease- Cruz, V., Vargas, V. and Matsuda, K. (2010). Geochemical producing thermophilic bacterium from an African Characterization of Thermal Waters in the Calientes hot spring. African Journal of Biotechnology .11(62): Geothermal Field, Tacna, South of Peru. Proceedings 12571-12578. World Geothermal Congress. Bali, Indonesia. Satyanarayana, T., Littlechild, J . , and K awarabayasi, Y. García, R., Coha, J.M., Ramírez, P. y Contreras, G. (1992). (2013 ). Thermophilic microbes in environmental and indus- Perfil de exoenzimas de Pseudomonas aeruginosa. Reunio- trial biotechnology. Biotechnology of Thermophiles 2da Edi- nes científicas. Universidad Nacional Mayor de San tion. Netherlands: Dordrecht-Springer Scien- Marcos. Facultad de Ciencias Biológicas. ce+Business Media. Ghobadi, Z., S, Yaghmaei and R, HAJI. (2009). Production Sevinc, N. and Demirkan, E. (2011) Production of Protease of Extracellular Protease and determination of by Bacillus sp. N-40 Isolated from Soil and Its Enzy- optimal condition by Bacillus licheniformis. BBRC matic Properties. J. Biol. Environ. SCI ., 5(14), 95-103. 100053. IJE Transactions B: Applications . 22: 221-228. Swamy, k., Kashyap, S., Vijay, R., Tiwari, R and Anuradha, M. Ghumr, P., Shafique, M., Ishtiaq, M., Javed, I., Ahmad, B., (2012). Production and optimization of extra cellu- Jamal, J., and Hameed, A. (2012). Isolation and lar protease from bacillus sp. isolated from soil. screening of protease producing thermophilic Bacil- International Journal of Advanced Biotechnology and lus strains from different soil types of Pakistan. Research. 3 (2): 564-569. African Journal of Microbiology Research. 6(8): 1663- Zhu, W., Cha, D., Cheng, G., Peng, Q and Shen, P. (2007). 1668. Enzyme Microb Technol. 40:1592–1597.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:49-53 52 Ciencia & Desarrollo Naquiche, A. et al. Caracterización de dos bacterias termófilas (BP -2 y BP -4) con capacidad proteolítica aislados en los géiseres de Candarave . Tacna -Pe rú. Zilda, D. S., Harmayani, E., Widada, J, Asmara, W., Irianto, ganisms isolated from indonesian hotspring. Squalen H.E., Patantis, G. and Fawzya, Y. N. (2012). Screen- vol . 7 núm. 3, d ecember 2012: 105-114. ing of thermostable protease producing microor-

Correspondencia: Ana Julissa Naquiche Calero: [email protected] Fecha de Recepción: 15/04/2015 Roberto Castellanos Cabrera: [email protected] Fecha de Aceptación: 16/06/2015

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:49-53 53 Ciencia & Desarrollo Revista Ciencia & Desarrollo 2015; 19: 54-60 / ISSN 2304-8891 EFECTO DE BIOFERTILIZANTE Y MATERIA ORGÁNICA EN EL RENDIMIENTO DE CLONES DE JOJOBA Sinmondsia chinesis(Link) Scheneider EN LOS PICHONES TACNA 2014 BIOFERTILIZER EFFECT AND ORGANIC MATTER IN THE PERFORMANCE OF CLONES OF JOJOBA Sinmondsia chinesis (Link) Schneider TACNA PIGEONS IN 2014

1 Nelly Arévalo Solsol

RESUMEN

El objetivo de la presente investigación fue determinar el efecto de la aplicación de biofertilizante y materia orgánica en las características morfológicas y el rendimiento de clones de jojoba Sinmondsia chinensis (Link) Scheneider. Se empleó el diseño experimental de DBCA con 5 tratamientos y 4 repeticiones. El experimento se condujo en el fundo Los Pichones ubicada a 550 msnm. Los tratamientos fueron: T1=bioferilizante+0,5 kg/planta M.O, T2=biofertilizante+1,0 kg/planta M.O, T3= biofertilizante+1,5 kg/planta M.O, T4=biofertilizante +2,0 kg/planta M.O y T5= biofertilizante+2,5 kg/planta M.O. Los resultados indican que la aplicación de biofertilizante y materia orgáni- ca tienen efectos positivos en las características morfológicas y el rendimiento de clones de jojoba. Los caracteres altura de planta, núme- ro de frutos se modificaron con la aplicación de biofertilizante y materia orgánica. Los caracteres forma de hoja, de frutos y posición de frutos no se modificaron con la aplicación de biofertilizante y materia orgánica. Con la aplicación de 2,5 kg/planta de materia orgánica más biofertilizante se obtuvo un peso de semilla de 784,40 g/ planta superando al testigo que tuvo un rendimiento de 393,40 g/planta. Estos resultados son considerados como una buena alternativa para mejorar los suelos y mantener una producción orgánica sostenible en la jojoba.

Palabras clave: Jojoba, clon, biofertilizante, materia orgánica y rendimiento

ABSTRACT

The aim of this investigation was to determine the effect of the application of biofertilizer and organic matter in the morphological char- acteristics and performance of jojoba clones Sinmondsia chinensis (Link) Schneider. DBCA experimental design with 5 treatments and 4 replications was used. The experiment was conducted at the farm The Pigeons located 550 meters. The treatments were: T1 = biofertilizer +0,5 kg / plant MO +, T2 = biofertilizer+1,0 kg / plant MO, T3 = biofertilizer +1,5 kg / plant MO, T4 = biofertilizer+ 2,0 kg / plant MO and T5 = biofertilizer+ 2,5 kg /plant MO . The results indicate that application of biofertilizer and organic matter have positive effects on the morphological characteristics and performance of jojoba clones, characters plant height, number of fruits were modified with the appli- cation of bio-fertilizer and organic matter. The leaf shape, fruit and fruit character position did not change with the application of bio- fertilizer and organic matter. With the application of 2,5 kg / plant organic matter more biofertilizer seed weight 784,40 g / plant was obtained by beating the witness who had a yield of 393,40 g / plant. These results are considered as a good alternative to improve soil and maintain a sustainable organic production of jojoba

Keywords: Jojoba, clone, bio fertilizer, organic matter and performance

INTRODUCCIÓN a diferencia del petróleo. La jojoba se presenta como una alternativa de cultivo La jojoba Sinmondsia chinensis (Link) Scheneider, planta en la costa norte y sur del país, debido a su gran adaptación a perenne, dioica, de uno a cuatro metros de altura, es el único las condiciones climáticas y edáficas de la zona; la rusticidad vegetal que produce cera líquida. El aceite se extrae por que se manifiesta a condiciones de sequía y salinidad, así prensado de las semillas y se utiliza principalmente en pro- como su resistencia a plagas y enfermedades. ductos cosméticos, mezclado con otras sustancias o simple- La agricultura orgánica es un sistema productivo que mente sólo; despertó un gran interés mundial debido a las propone evitar e incluso excluir totalmente los fertilizantes y múltiples aplicaciones que de ellas se obtienen; siendo ade- pesticidas sintéticos en la producción agrícola; en lo posible más un recurso renovable y amigable con el medio ambiente reemplaza las fuentes externas tales como sustancias quími-

1 Doctora en Ciencias Ambientales, Ingeniera Agrónoma. Docente Principal de la Facultad de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann. Tacna-Perú * Esta investigación contó con la colaboración de la Dra. Rosario Zegarra Zegarra.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:54-60 54 Ciencia & Desarrollo Arévalo, N . Efecto de biofertilizante y materia orgánica en el rendimiento de clones de jojoba en los Pichones Tacna 2014. cas y combustibles adquiridos comercialmente por recursos orégano, tara y otros). La característica química del compost que se obtienen dentro del mismo predio o en sus alrededo- depende de la cantidad y tipo de insumos utilizados, así res; dichos recursos internos incluyen la energía solar y eóli- como las condiciones ambientales que dominaron durante ca, el control biológico de las plagas, el nitrógeno fijado el proceso de descomposición, realizándose la labor de biológicamente y otros nutrientes que se liberan a partir de la “volteo” para mezclar los componentes y homogenizar materia orgánica o los recursos del suelo. Las opciones que aplicando agua para inducir a la fermentación. fundamentan la agricultura orgánica son la máxima utiliza- El proceso de la obtención del compost duró 3 ción de la rotación de cultivos, rastrojos vegetales, abono meses. animal, leguminosas, abonos verde, desechos orgánicos, rocas fosfóricas, control biológico de plagas con miras a Aplicación de la materia orgánica mantener la fertilidad del suelo y sus estructuras, suministro El estiércol de ganado vacuno previamente compos- de nutrientes vegetales y el control de los insectos, malezas y tado se aplicó antes del trasplante en cantidades según los otras plagas. tratamientos. El biofertilizante se aplicó en el suelo en la Arévalo y Fernández (2011) evaluaron clones de zona de la rizósfera a una concentración de 0,5kg/ha en dos jojoba durante cuatro años, reportan que los clones de mejor momentos al inicio de la floración femenina y al llenado de rendimiento promedio fueron C1-11 con 820,80 g, seguido los frutos. del clon C5-46 con 545,60 g y en tercer lugar el clon C2-21 con 411,75g. Población y muestra Con la aplicación de biofertilizantes más materia El experimento se condujo en clones instaladas de orgánica en clones de jojoba se pretendió incrementar los seis años de edad y la selección de las plantas fue al azar, la rendimientos y mejorar la fertilidad de los suelos. Es necesa- cual se seleccionó de una población de 100 plantas; se toma- rio aplicar tecnologías adecuadas buscando productividad y ron al azar 4 plantas/tratamiento, las cuales fueron marcadas sostenibilidad del cultivo en las condiciones áridas salinas de para aplicar la materia orgánica (figura 1, figura 2, figura 3 y Tacna. figura 4 respectivamente). El objetivo del estudio fue comparar el efecto de biofertilizante y la materia orgánica en las características Cosecha. Se realizó la cosecha de forma manual de acuerdo a morfológicas y en el rendimiento de clones de jojoba en el la maduración de los clones. Seguidamente se procedió a la fundo Los Pichones, Tacna-2014. limpieza y clasificación de las semillas para su conteo y pesa- do respectivo. MATERIALES Y MÉTODOS Características evaluadas Tipo y diseño de la investigación El tipo y el diseño de investigación fue experimental Características morfológicas ya que se emplearon las variables independientes (materia Se realizó la caracterización morfológica de 54 plan- orgánica y biofertilizantes) para analizar los efectos en las tas de la población. La técnica utilizada fue la observación variables dependientes como el rendimiento y las caracterís- visual. Asimismo el instrumento de la recolección de los ticas morfológicas en clones de jojoba. datos fue la medición manual, teniendo en cuenta las El trabajo de investigación se realizó en el fundo Los siguientes evaluaciones: Pichones de propiedad de la Facultad de Ciencias Agrope- Altura de plantas (cm): para la evaluación de esta cuarias de la Universidad Nacional Jorge Basadre Groh- variable se consideró medir desde el cuello de la planta hasta mann de Tacna, siendo las coordenadas geográficas: Latitud el brote de mayor altura, realizando esta evaluación con Sur 17° 59' 38''; Longitud Oeste 74° 14' 22''; Altitud 550 ayuda de una regla graduada, asimismo se realizó la evalua- m.s.n.m. ción de: posición de frutos, diámetro de follaje, forma de fruto, arquitectura de planta entre los caracteres cualitativos Diseño experimental y numero de frutos con carácter cuantitativo. Se empleó el diseño experimental de Bloques Com- pletos al Azar (DBCA). Se tuvo 5 tratamientos y 4 repeticio- Evaluación del rendimiento nes y los tratamientos fueron los siguientes: El instrumento de la recolección de los datos fue el T1=bioferilizante+0,5 kg/planta M.O, conteo manual e instrumental utilizando una balanza. La T2=biofertilizante+1,0 kg/planta M.O, metodología aplicada para la recolección de datos fue el T3= biofertilizante+1,5 kg/planta M.O, T4=biofertilizante muestreo aleatorio simple. Se marcaron 4 plantas por trata- +2,0 kg/planta M.O y miento y se realizaron las siguientes observaciones: T5= biofertilizante+2,5 kg/planta M.O. Peso de semillas (g), con la ayuda de una balanza digital se pesaron las semillas por tratamiento. Preparación de la materia orgánica (compost) Número de semillas, se contó el total de semillas por trata- El compost es un abono orgánico que resulta de la miento. transformación de la mezcla de residuos orgánicos de origen vegetal y animal que han sido descompuestos bajo condicio- Procesamiento y análisis de datos nes controladas, para ello se utilizó estiércol de ganado vacu- Las pruebas estadísticas utilizadas fueron ANDEVA no más rastrojos de cosechas (tomate, pimiento, brócoli, a un nivel de significación del 5 % (p=0,05). Para determinar

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:54-60 55 Ciencia & Desarrollo Arévalo, N . Efecto de biofertilizante y materia orgánica en el rendimiento de clones de jojoba en los Pichones Tacna 2014.

Figura 1. Planta seleccionada para aplicación de tratamientos. Figura 2. Plantas seleccionadas para aplicación de trata- mientos.

Figura 3. Plantas seleccionadas para aplicación de trata- Figura 4. Vista panorámica de plantas seleccionadas. mientos. las diferencias de los tratamientos se utilizó la prueba de deseables agronómicamente. significación de Duncan a un nivel de significación del 5 %. Para estas pruebas se utilizó el paquete estadístico Infostat Evaluación de Rendimiento Versión Estudiantil. Tabla 1. Análisis de variancia del peso (g) de clones de jojoba RESULTADOS con aplicación de biofertilizantes y materia orgánica. Los Pichones-Tacna 2014. Características morfológicas Fuentes de variancia GL S C C M FC Ft Repetición 4 5 166,40 1291,60 0,24 5,6 Evaluación morfológica de clones de jojoba. Los Tratamiento 4 579569,60 144892,45410, 26,78* 5,6 Pichones –Tacna 2014. (Ver tabla 2). Error 16 86560,00 00 Total 24 671296,00 (ver figura 5, 6 y 7). CV 12,03 % Posición de frutos *Nivel de significación 5 % Forma de frutos (ver figura 8).

En cuanto a los caracteres morfológicos los clones El análisis de variancia del peso (g) nos indica que presentan una variabilidad genética en cuanto a forma y para las repeticiones (Fc=0,24, GL =4,16 ; Ft 0,05 GL 4,16= 5,64) no tamaño de hojas y frutos. Los clones presentan una posición se encontraron diferencias significativas. En lo que respecta a de frutos de forma continua (figura 6 y 7), cuando encontra- tratamientos evaluados presentan diferencias significativas mos un fruto en cada nudo de ramillas y de tipo alterno cuan- (Fc=26,78 GL 4,16 ; Ft 0,05 GL 4,16 =5,64) entre los tratamientos do encontramos un fruto en forma alterna (figura 5). La con aplicación de biofertilizante y materia orgánica. Para mayoría de los clones presentan una arquitectura de planta detectar las diferencias entre los tratamientos debe realizarse de buena a muy buena arquitectura de planta que son las más la prueba de significación de Duncan (tabla 3).

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:54-60 56 Ciencia & Desarrollo Arévalo, N . Efecto de biofertilizante y materia orgánica en el rendimiento de clones de jojoba en los Pichones Tacna 2014. Tabla 2. Características morfológicas de clones de jojoba Los Pichones Tacna-2014. Clon Altura Planta (cm) Posición Frutos Diámetro Follaje (cm) Forma fruto Forma hoja Arq. Planta N° frutos C-01 140 A 181 A-m E-m MB 592 C-02 92 C 15 A-m E-m B 464 C-03 63 C 91 A-p E-g R 408 C-04 45 C 65 A-p E-g B 496 C-05 89 C 81 A-m E-m B 1072 C-07 69 C 73 E-p E-p B 656 C-08 69 A 115 E-p E-g B 1200 C-09 101 A 85 E-p E-m B 224 C-10 59 A 90 E-p E-m B 1136 C-11 91 C 113 E-p E-p MB 4128 C-12 242 C 234 E-p E-p MB 4544 C-13 54 A 51 R-p E-p B 1328 C-14 19 C 82 A-p E-m B 560 C-15 172 A 134 E-p E-p B 2400 C-16 57 C 94 E-p E-p B 1760 C-17 82 C 107 E-p E-m B 1264 C-18 56 C 110 R-p E-m B 2160 C-19 67 C 91 E-p E-g B 1440 C-20 63 A 99 E-p E-m B 2144 C-21 112 A 124 E-m E-g B 2192 C-22 74 A 141 E-m E-m B 1136 C-23 66 C 107 E-m E-g B 1120 C-24 77 C 99 E-m E-g B 528 C-25 87 C 131 E-m E-g B 768 C-27 128 C 154 R-m E-g B 1152 C-28 61 C 92 E-m E-g B 480 C-30 143 C 145 E-p E-m B 2592 C-31 76 C 121 E-p A-m B 1776 C-32 134 A 192 E-m E-p B 3328 C-33 154 A 223 E-m E-m B 2688 C-34 83 C 126 E-p E-p B 1696 C-35 117 A 194 E-m E-g MB 2400 C-36 83 A 162 E-g E-m MB 2720 C-37 82 A 141 R-p E-m B 1232 C-38 87 A 172 E-m E-m MB 2816 C-39 67 A 94 R-p E-p B 800 C-40 89 A 155 E-m E-m MB 2640 C-41 126 C 147 E-m E-m B 3088 C-42 110 A 236 R-m E-m MB 4160 C-43 113 A 209 R-p E-m MB 3312 C-44 111 C 161 E-m E-m B 1888 C-45 67 A 102 R-m O-p B 1520 C-46 75 A 100 E-m A-m B 128 C-47 81 A 91 E-m E-m B 192 C-48 170 A 170 R-m O-m MB 2496 C-49 76 C 81 E-m A-p B 576 C-50 49 A 63 R-m O-m R 800 C-51 114 A 168 E-m E-m MB 2512 C-53 112 C 154 R-p A-m MB 3360 C-54 82 C 118 E-g O-m B 3248 Posición de frutos A= Alterno , C= Continuo, R= Racimo, Diámetro de follaje (cm) Forma de fruto, A-p= Alargado pequeño , A-m= Alargado mediano, A-g= Alargado grande , E-p= Elíptica pequeño E, m= Elíptica mediana , E-g= Elíptica grande , R-p= Redonda pequeño , R-m= Redonda mediana, R-g= Redonda grande , Forma de hoja, E-p= Elíptica pequeño , E-m= Elíptica mediana , E-g= Elíptica grande , A-p= Alargado pequeño , A-m= Alargado mediano, A-g= Alargado grande , O-p= Ovalada pequeño , O-m= Ovalada mediana , O-g= Ovalada grande , Arquitectura de planta R= Planta de regular arquitectura, B= Planta de buena arquitectura , MB= Planta de muy buena arquitectura Número de frutos. Se contó el total de frutos por clon.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:54-60 57 Ciencia & Desarrollo Arévalo, N . Efecto de biofertilizante y materia orgánica en el rendimiento de clones de jojoba en los Pichones Tacna 2014.

Figura 5. Fructificación alterna. Figura 6. Fructificación continua.

Figura 7. Fructificación continua (frutos maduros). Figura 8. Forma de frutos.

Tabla 3. Prueba de Duncan del peso (g) de clones de jojoba Tabla 4. Prueba de Duncan del Rendimiento kg/ha de con aplicación de biofertilizantes y materia orgánica. Los clones de jojoba con aplicación de biofertilizantes y materia Pichones-Tacna 2014. orgánica. Los Pichones-Tacna 2014. Tratamiento Promedio (g) Nivel de significación Tratamiento Promedio (kg/ha) Nivel de significación T5 784,40 A T5 2 353,20 A T4 758,80 A T4 2 276,40 A T3 636,00 B T3 1 908,00 B T2 484,40 C T2 1 453.20 C T1 393,40 C T1 1 180,20 C

Figura 9. Efecto de la biofertilización y materia orgánica en el Figura 10. Peso de semillas con tratamientos de M.O. y peso de semillas de clones de jojoba, Los Pichones, Tacna-2014. biofertilizante.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:54-60 58 Ciencia & Desarrollo Arévalo, N . Efecto de biofertilizante y materia orgánica en el rendimiento de clones de jojoba en los Pichones Tacna 2014. Existe diferencias en el peso de semillas (g) de clones tos orgánicos son considerados como una buena alternativa de jojoba entre los tratamientos, el mayor peso se obtuvo para mejorar la características físicas, químicas y microbioló- con el T5 (784,40 g) seguido del T4 con 758,80 g que no gicas del suelo y mantener una producción orgánica sosteni- difieren estadísticamente entre ellos. Siendo el T1 con ble como lo sostienen Borda et al. (2011), en comparación a 393,40 g que tiene el promedio más bajo. (Tabla 3, figura 9 y la aplicación con tratamiento con fertilizante químicos por figura 10). sus efectos negativos en las características del suelo y los Existe diferencias en el Rendimiento kg/ha de clo- altos costos de los fertilizantes químicos entre otros. nes de jojoba entre los tratamientos, el mayor rendimiento se Pellicer et al . (2008) y Rodriguez et al. ( 2010) trabaja- obtuvo con el T5 (2 353,20 kg/ha) seguido del T4 con 2 ron con pimiento y ají jalapeño respectivamente, combinan- 276,40 kg/ha que no difieren estadísticamente entre ellos. do fertilización química, fertilización orgánica y biofertiliza- Siendo el T1 con 1 180,20 kg/ha que tiene el promedio más ción logrando un incremento en el número de frutos y peso bajo. (Tabla 4). por planta superior a los tratamientos con solo fertilización química. DISCUSIÓN Asimismo Alarcón et al. (2009) señalan que los mejo- res rendimientos de tomate se alcanzaron aplicando altas El nutriente del suelo que requiere un vegetal en concentraciones de Azotobacter. mayor cantidad es el nitrógeno, ya que influye en el incre- Los incrementos en rendimiento obtenidos en esta mento de biomasa, sin embargo a pesar de su función crítica investigación se alcanzaron aplicando mayor cantidad de en la nutrición vegetal, el nitrógeno es asimilado así comple- materia orgánica (2,5 kg/planta) siendo estos resultados tamente en estado inorgánico en forma de nitrato o amonio similares a los reportados por estos autores. (Alexander, 1980). La conversión del nitrógeno orgánico al estado inorgánico más móvil se conoce como mineraliza- CONCLUSIONES ción de nitrógeno. Como consecuencia en la mineralización se produce amonio y nitrato y desaparece el nitrógeno orgá- La aplicación de biofertilizante y materia orgánica nico, estos productos delimitan dos procesos microbiológi- tienen efectos positivos en las características morfológicas y cos distintos: amonificación, en donde el amonio se forma a el rendimiento de clones de jojoba en el fundo Los Pichones. partir de compuestos orgánicos y la nitrificación, término Los caracteres altura de planta, número de frutos se que usualmente se adopta para referirse a la oxidación del modificaron con la aplicación de biofertilizante y materia amonio a nitrato. orgánica. Martins, Angers y Corá (2012), mencionan la necesi- Los caracteres forma de hoja, de frutos y posición de dad de trabajar en el manejo ecológico del suelo como una frutos no se modificaron con la aplicación de biofertilizante herramienta importante de la agricultura orgánica y dentro y materia orgánica. de esta tarea se busca actuar sobre las parcelas orgánicas de Con aplicación de biofertilizante más 2,5 kg/planta tal forma que permitan un aumento del contenido de la de materia orgánica se obtuvo un peso de semilla de 784,40 materia orgánica, lo cual a su vez tendría un efecto positivo gramos/ planta superando al testigo (T1) que tuvo un rendi- sobre la biología del suelo, asimismo han señalado que para miento de 393,40 gramos/planta. reducir las pérdidas y facilitar el uso óptimo del nitrógeno Con aplicación de biofertilizante más 2,5 kg/planta mineralizado por el cultivo en crecimiento, es necesario de materia orgánica se obtuvo un rendimiento de 2 353,20 conocer el efecto del manejo de los predios agrícolas sobre kg/ha superando al testigo (T1) que tuvo un rendimiento de los organismos del suelo y del ciclo del nitrógeno. Además, 1 180,20 kg/ha. estos efectos ayudarían a reducir los problemas ambientales porque permitirían una reducción considerable de la fertili- RECOMENDACIONES zación nitrogenada, debido a una alta mineralización del nitrógeno desde la materia orgánica. Teniendo en cuenta que debemos conservar el Los biofertilizantes son preparados que contienen medio ambiente con un desarrollo sostenible, se recomien- células microbianas vivas o latentes que se usan para mejorar da: la fertilidad del suelo como las bacterias fijadoras del nitró- - Efectuar investigaciones con aplicación de biofertilizan- geno, solubilizadoras de fósforo, potencializadoras de diver- tes y productos orgánicos (abonos orgánicos, biocidas, sos nutrientes o productos de sustancias activas. Estos bio- rotación de cultivos, alelopatía entre otros) en diferentes preparados son capaces de suministrar a los cultivos entre cultivos, teniendo en cuenta que Tacna es una zona 15% y 50% de sus necesidades de nitrógeno mediante su desértica con problemas de salinidad y escasez de recur- capacidad de captación del nitrógeno atmosférico, además, so hídrico para evitar la contaminación de los suelos, su capacidad para sintetizar sustancias biológicamente acti- acuífero, la flora y la fauna por el uso de fertilizantes vas permiten acortar los ciclos de cultivo e incrementar los sintéticos. rendimientos entre 30% y 50% (Alarcón et al., 2009). - Efectuar investigaciones con aplicación de biofertilizan- Los tratamientos que recibieron biofertilizante (Azo- tes y otras fuentes orgánicas como humus de lombriz, tobacter sp.) y mayor dosis de materia orgánica abonos verdes entre otros, con dosis y momentos de (T5=biofertilizante +2,5 kg/planta de M.O y aplicación para evaluar sus efectos y sostenibilidad sobre T4=biofertilizante+2,0 kg/planta de M.O) lograron los el rendimiento de jojoba. mayores rendimientos, pudiendo afirmar que los tratamien- - Fomentar como línea de investigación en la Escuela de

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:54-60 59 Ciencia & Desarrollo Arévalo, N . Efecto de biofertilizante y materia orgánica en el rendimiento de clones de jojoba en los Pichones Tacna 2014. Agronomía de la Facultad de Ciencias Agropecuarias áridas salinas de Tacna. Revista Ciencia & Desarrollo , empleando sistemas de cultivo como policultivo y rota- vol. 13. cional, además con el uso de productos orgánicos y Arévalo, N. (2014) Efecto de la materia orgánica y el Azoto- biofertilizantes tendiente a una cultura orgánica. bacter sp. en el suelo y el rendimiento de algodón de color Gossypium barbadense L. en el fundo Los Picho- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS nes Tacna- 2013. Tesis Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann Escuela de Posgrado. Tacna. Alarcón, A., Alarcón, A., Godefoy, M., Gonzales, G. (2009). Borda, D., Pardo, J., Martinez, M., Montaña, J. (2011). Pro- Efecto de diferentes concentraciones de Azotobacter ducción de un Biofertilizante a partir d un aislamien- chroococcum sobre algunos parámetros de crecimiento to de Azotobacter nigricans obtenido en un cultivo de y el rendimiento del tomate (Lycopersicum esculentum , Stevia rebaudiana Bert. Univ. Sci . vol.14 (1). Bogotá Mill). Cuba. Revista Electrónica Granma Ciencia . vol. 13 enero/abril. (1), Enero-Abril. Pellicer, C., Pérez, A., Abadia, A., Rincón, L., Paredes, A., Alexander, M. (1980). Introducción a la Microbiología del Suelo Carrillo, F. (2008). Resultado del aporte de biofertili- 2da Ed. México: AGT, 491 pp. zante a un cultivo de pimiento con fertilización eco- Araujo Y. Diaz L. Rodriguez F., Pargas L., (2010). Efecto del lógica. Ponencia presentado VIII. Congreso SEAE, biofertilizante Azotobacter sp. en el cultivo de papa en el IV Congreso Iberoamericano agroecología. Bullas- estado Mérida. Instituto Nacional de Investigaciones Murcia. Agrícolas del Estado Mérida. Mérida, Venezuela, Rodríguez E., Bolaños M, Menjivar, J. (2010). Efecto de la Resumen 6 p. fertilización en la nutrición y rendimiento de ají Arévalo, N. y Fernandez, O. (2011). Mejoramiento genético (Capsicum sp .) en el Valle del Cauca, Colombia Esp. y adaptación de genotipos y clones superiores de Cipag 10 Acta agronómica . 59 (1), p 55-64. jojoba Sinmondsia chinensis Link Schneider en zonas

Correspondencia: Fecha de Recepción: 23/03/2015 Nelly Arévalo Solsol: [email protected] Fecha de Aceptación: 02/06/2015

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:54-60 60 Ciencia & Desarrollo Revista Ciencia & Desarrollo 2015; 19: 61-67 / ISSN 2304-8891 CLASIFICACIÓN DE DÍGITOS MANUSCRITOS DE IMÁGENES DIGITALES THE SPECIES OF THE EUPHORBIACEAE FAMILY IN TACNA PROVINCE: BIOSYSTEMATIC STUDY

1 Carlos Alberto Silva Delgado, 2 Euler Tito Chura

RESUMEN

En Ciencias de la Computación el reconocimiento de dígitos escritos a mano en imágenes digitales es de suma importancia, ya que a partir de esto, se pueden hacer distintas tareas, entre las que destacan el reconocimiento y reconstrucción de caracteres. Los algoritmos de clasificación tienen la capacidad de recuperar en su totalidad patrones aprendidos a partir de patrones de entrada, en este caso se utiliza como patrones de entrada los dígitos manuscritos de la Base de Datos del MNIST. En el presente trabajo se presenta la aplicación (Base de Datos del MNIST) de los algoritmos de clasificación de dígitos como parte aplicativa en el campo del Reconocimiento de Patro- nes, se hace una comparación entre la performance de los algoritmos de clasificación: SVM, Distancia Euclidiana, Vecino más cercano, J48.L os resultados demostraron que el clasificador SVM es el más eficiente para clasificar dígitos manuscritos con respecto a los otros clasificadores, por obtener un error del 1,04 %.

Palabras Clave: aprendizaje supervisado, clasificación, reconocimiento de patrones, reconocimiento de dígitos manuscritos.

ABSTRACT

In Computer Science the recognition of handwritten digits on digital images is paramount, from this they can do many tasks, among which are the recognition and reconstruction of characters. Classification algorithms have the ability to recover fully learned patterns from input patterns; in this case it is used as input patterns the digits manuscripts from MNIST Database. In this work (MNIST Database) application of the classification algorithms digits is presented as an applicative part in the field of pattern recognition, which presents a comparison between the performance of sorting algorithms: SVM, Euclidean distance, Nearest neighbor, J48; where the results demon- strated that the SVM classifier is the most efficient to classify handwritten digits compared to other classifiers, to obtain an error of 1,04 %.

Keywords: supervised learning, classification, pattern recognition, recognition of handwritten digits.

INTRODUCCIÓN características extraídas, clasifica la medición. El punto esencial del reconocimiento de patrones es Aprender de los datos es una de las formas básicas la clasificación. Por ejemplo, se puede clasificar imágenes que los seres humanos percibimos del mundo y,, por lo tanto digitales de letras en las clases «A» a «Z» dependiente de sus adquirimos los conocimientos. Hoy en día, hay cantidad de píxeles o se pueden clasificar huellas dactilares (Rodrigues et datos disponibles y sorprendentemente van en aumento en al., 2007 ). el mundo de Internet y en aplicaciones industriales. Hay tareas de clasificación con un gran número de clases como el Clasificación reconocimiento de caracteres, manuscritos chinos con más El problema de la clasificación es el más frecuente en de 6000 clases. En un problema de categorización de docu- la práctica, de esta forma, construiremos modelos que per- mentos en la Web son procesados gigabytes de datos con alta mita predecir la categoría de las instancias en función de una dimensión (Donget al. , 2003). serie de atributos de entrada. La clase se convertirá en varia- Un sistema de reconocimiento de patrones comple- ble objetivo a predecir. La figura 1 muestra el proceso de to consiste en (Seijas, 2008): preparación de datos.  Un sensor que recoge las observaciones a clasificar.  Un sistema de extracción de características que transforma la Dominios de la a plicación. información observada en valores numéricos o simbóli- En un artículo publicado (Palacios y Gupta , 2003) se cos. indica que el volumen de cheques que deben procesar los  Un sistema de clasificación o descripción que, basado en las bancos, conllevan unos costes que crecen cada año, pues alre-

1 Ingeniero en Informática y Sistemas. Docente de la Carrera Profesional de Ingeniería de Sistemas de la Universidad Nacional de Moquegua. Moquegua – Perú. 2 Maestro en Ciencias Computación e Informática, Ingeniero Estadístico. Docente de la Carrera Profesional de Ingeniería de Sistemas de la Universidad Nacional de Moquegua. Moquegua – Perú.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:61-67 61 Ciencia & Desarrollo Silva, C. y Tito, E. Clasificación de dígitos manuscritos de imágenes digitales. caching, digest y shrinking y obtienen un error del 0,6 %, trabajando con la base de datos del MNIST con un prepro- cesamiento de las 28 x 28 (784), características iniciales efec- tuadas por el grupo de investigación encabezado por LeCun , quien mediante una transformación lineal, tuvo una imagen resultante de gray-level e hizo también la reducción de la dimensión a 576, por generar un vector , cuya característica es de 6 horizontal, 6 vertical y 16 “directional resolutions ”. En Martínez (2006) la clasificación de imágenes de Figura 1. Preparación de los datos. caracteres se realizó mediante el algoritmo de clasificación J48, obteniendo aceptables resultados. Misukami y Tadamuera (2002) utiliza n el algoritmo dedor de 50 millones de tales documentos se procesan anual- del vecino más cercano, obteniendo un error del 0,57 % con mente en los Estados Unidos (Donget al. , 2003), constituyen- la base de datos MNIST de los dígitos manuscritos. El tama- do en más del 60 % de los pagos que no se realizan en metálico, ño de la imagen originalmente fue de 28 × 28 pixeles, pero se según un informe del Federal Reserve Bank . extendió a 32 × 32 pixeles por relleno de una región de cuatro Actualmente se están empleando en el Reconoci- pixeles. El número de la etapa de la estrategia de gruesa a fina miento de placas en vehículos automotores, donde el objeti- se establece en 3, y los tamaños de imágenes en cada etapa vo principal es realizar un control vehicular mediante el Reco- fueron de 8 × 8, 16 × 16, y 32 × 32 pixeles, respectivamente. nocimiento Óptico de Caracteres (OCR) de la Placa de un vehículo, utilizando una cámara USB y posteriormente pro- Estado del arte cesarla (Legarda y Chacon , 2010; Andrade y Lopez , 200 9 ) . El r econocimiento óptico de c aracteres (OCR) es un área de investigación importante en reconocimiento de Trabajos relacionados patrones. El objetivo de un sistema OCR es reconocer letras En el trabajo de Ceballos (2007) se aplicó un método del alfabeto, otros caracteres y,,, en nuestro caso dígitos que de clasificación de números manuscritos basado en prototi- capturados en forma de imágenes digitales, sean reconoci- pos creados usando la distancia euclidiana o error de datos dos sin ninguna intervención humana. utilizada.C onsta de 500 imágenes de números (de 20 x 20 La escritura de cada persona es diferente; por lo que pixeles) para entrenamiento y 200 para validación con sus es necesario utilizar una base de datos que contenga un gran respectivas salidas etiquetadas entre 0 y 9, obtenidas de la número de dígitos escritos a mano.E n este trabajo se clasifi- base de datos MNIST. También, este método fue compara- can imágenes dependiendo de sus características de los do con un algoritmo de redes neuronales perceptrón multi- manuscritos, usando el conjunto de datos MNIST capa (MLP), con entrenamiento supervisado backpropaga- (http://yann.lecun.com/exdb/mnist/). El MNIST dataset tion y funciones de activación sigmoidal, tipo “logsig”. La consiste de 60000 imágenes de los diez dígitos, el mismo que mejor clasificación lograda con esta base de datos fue de se usará como Training. El dataset del Testing tiene un con- 80 %. Este porcentaje de clasificación correcta fue bastante junto independiente de 10000 dígitos que obviamente es similar al obtenido con la red neuronal (82 % aproximada- para evaluar la performance de los clasificadores. Alguna mente en el mejor caso). muestra de los dígitos del MNIST se puede apreciar en la Vicente et al. (2004) propone n un método de clasifi- figura 2. cación de números manuscritos basado en distancia Eucli- diana a prototipos. Los resultados con la base de prueba, con clasificación mediante el prototipo más cercano, alcanzaron un 93,5 % de clasificación correcta, utilizando un umbral de creación u =7,7. Cabe destacar que, utilizando el mismo umbral de creación (u =7,7) el método con desplazamiento mejora el desempeño del sistema, ya que mejora el porcenta- je de clasificación correcta (90,1 % a 93,5 %) y disminuye al mismo tiempo el número de prototipos (250 a 184). Si el entrenamiento se hace con un umbral de creación u más bajo (u =4,5) y con desplazamiento, aumenta la cantidad de proto- tipos a 267. Clasificando mediante una función de votación lineal y distancia de aceptación da =0,6, se logra un reconoci- miento correcto de 94,8 %. Estos resultados fueron compa- rados, utilizando los mismos patrones de entrenamiento y prueba, con una red perceptrón multicapa entrenada con patrones desplazados hasta el borde, logrando un desempe- ño de 91,8 %, y con un algoritmo SOM+LVQ1, también entrenado con desplazamiento hasta el borde, logrando un 91,5 %. Dong et al. (2003) emplearon el algoritmo del Sup- port Vector Machine (SVM), donde integra el kernel Figura 2. Muestra de los d ígitos m anuscritos MNIST .

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:61-67 62 Ciencia & Desarrollo Silva, C. y Tito, E. Clasificación de dígitos manuscritos de imágenes digitales.

MATERIALES Y MÉTODOS function [I,labels,I_test,labels_test] = readMNIST(num) Método de extracción de características path = 'train-images.idx3-ubyte' ; Nuestro objetivo es el reconocimiento de imágenes fid = fopen(path,'r' , 'b' ); de dígitos manuscritos basado en métodos de clasificación magicNum = fread(fid,1,'int32' ); de una dataset multivariable, donde las son los if(magicNum~=2051) variables valores display('Error: cant find magic number' ); de los pixeles y las clases son cada tipo de dígito . return ; El dataset consta de 28x28 = 784 pixeles de imágenes end en grey scale de dígitos en el rango de 0-9, como se puede ver imgNum = fread(fid,1,'int32' ); en la figura 3. rowSz = fread(fid,1,'int32' ); colSz = fread(fid,1,'int32' ); if(num

yi є { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9} magicNum = fread(fid,1,'int32' ); if(magicNum~=2051) Para la extracción de características, se ha elegido display('Error: cant find magic number' ); cómo método el Análisis de Componentes Principales (PCA). El return ; objetivo del análisis es representar las medidas numéricas de end imgNum = fread(fid,1,'int32' ); un conjunto de variables en un espacio de dimensión mucho rowSz = fread(fid,1,'int32' ); menor (Vicente et al. , 2004) . Esta representación debe ser tal, colSz = fread(fid,1,'int32' ); que al eliminar dimensiones superiores, la pérdida de infor- if(num

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:61-67 63 Ciencia & Desarrollo Silva, C. y Tito, E. Clasificación de dígitos manuscritos de imágenes digitales. Luego de ejecutar el script de MatLab nos devuelve un vector de 60000 matrices (training), cada una de las matri- ces tiene una dimensión de 28 x 28 por cada dígito, y en el caso del testing, de la misma forma. Posterior a este proceso se tuvo que separar cada una de las imágenes en una determinada matriz de dimensión 60000x784 (training), es decir, se ha linealizado la matriz que contiene cada una de las imágenes de los números. Ahora ya tenemos cada dígito (vector) con 784 características y lo mismo con el dataset del testing de dimensión 10000x784; obteniendo el siguiente reporte. (Tabla 1 ).

Tabla 1. BD MNIST de los d ígitos m anuscritos. Dígito Training Testing Figura 4. Gráfico de Sedimentación. 0 5923 980 1 6742 1135 2 5958 1032 Tabla 2. Resultados del PCA de 28x28 pixeles 3 6131 1010 Componente Eigenvalue % total de Varianza % Acumulado 4 5842 982 1 345318 10% 10% 5 5421 892 2 259289 7,5% 17,5% 3 211037 6,1% 23,7% 6 5918 958 … … … … 7 6265 1028 … … … … 623 2 0% 100% 8 5851 974 624 2 0% 100% 9 5949 1009 625 1 0% 100% TOTAL 60000 10000 626 1 0% 100% b) Reducción de la Dimensionalidad en la BD original. eigenvec=V(:,ind); Inicialmente en éste trabajo como método de simpli- ficación y reducción de la dimensionalidad (Vicente et al. , explain=eigenval/sum(eigenval); 2004) se ha utilizado el Análisis de Componentes Principales %Guardando los primeros m %eigenvaules / eigen- (PCA), puesto que 784 (28x28) características contiene vectors mucho ruido, entonces , se emple ó PCA en el training y eigenval=eigenval(1:m); eigenvec=eigenvec(:,1:m); testing dataset porque: % Calculando la transformación de la matriz  Ambos datasets (training y testing) deben estar en el A=eigenvec(:,1:m)'; mismo dominio (PCA). % Calculando la transformación del dataset  Ambos datasets deben tener la misma dimensionalidad. Y=A*X; Hay casos muy particulares donde esto no se aplica, pero Y=Y'; %Se transpone para que cada fila sea un este no es el caso. elemento vector Las 28 x 28 características de los dataset están repre- Script 2: Implementación del Algoritmo del PCA en Matlab sentadas por: C1, C2, …., C784. Inicialmente presentamos el Gráfico de Sedimentación (f igura 4 ) de los dataset para El algoritmo del PCA implementado en Matlab nos observar el comportamiento de los componentes y visuali- permitió aplicar la transformación lineal, obteniéndo los zar a priori el número de componentes a tomar en cuenta resultados de autovalores (eigenvalues) y autovectores (ei- como dataset en los clasificadores. genvectores) y la transformación del dataset, información El código en Matlab que nos permitió procesar el que presentamos necesaria en la t abla 2, a fin de tomar la PCA fue el siguiente: decisión del número de componentes a considerar. La interpretación de la t abla 2 es la siguiente: X=X'; %transpuesta de la entrada de la matriz de  El primer componente principal explica el 10 % de la X, ahora cada fila es un elemento variación total en los datos. [l,N]=size(X);  % Sustrayendo la media El segundo componente explica el 7,5 % de la variación mean_vec=mean(X')'; total de los datos. X_zero=X-mean_vec*ones(1,N);  Los tres primeros componentes principales con varian- % Calculando la covarianza y sus %eigenva- zas iguales a los eigenvalues representan el 23,7 % de la lues/eigenvectors variabilidad total. R=cov(X_zero'); Según lo demostrado formalmente por Misukami y [V,D]=eig(R); Tadamuera (2002), debemos conservar los componentes principales con valores propios (eigenvalues) mayores que 1, eigenval=diag(D); [eigenval,ind]=sort(eigenval,1,'descend' ); es decir, hemos tomado los primeros 624 componentes principales .

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:61-67 64 Ciencia & Desarrollo Silva, C. y Tito, E. Clasificación de dígitos manuscritos de imágenes digitales. Reporte de los clasificadores de la BD original entrada el dataset de 92 componentes principales y obtuvo En primera instancia ejecutamos los scripts en Mat- una tasa de error del 5,12 %. lab de los Clasificadores, como se aprecia en la t abla 3, los Seguidamente se ha implementado también en Mat- resultados no son muy alentadores con el uso de los datos lab el Algoritmo de clasificación de la d istancia e uclidiana , logrando originales del MNIST (28x28), l o cual demuestra que a ú n reducir la tasa de error a 1,15 %. aplicando el PCA a ese dataset tenemos mucho ruido, por lo Aplicando la misma data al Algoritmo del vecino más que nos vemos obligados a recurrir a otra estrategia. cercano, se obtuvo un error del 1,15 %. Finalmente, se ha procesado la data con el algoritmo Resultados de Clasificadores con PCA en 28x28 Tabla 3. del Support Vector Machine , también en Matlab logrando mejo- pixeles. rar el error a 1,04 %. Clasificador Error En las tablas del 5 al 8 se muestra un resumen de los SVM (Kernel Gaussiano) 54,45% algoritmos implementados, la misma que podemos visuali- J48 57,25% zar en la tabla 9, ordenados de acuerdo a la tasa de error. Distancia Euclidiana 58,00% En la tabla 9 se observa que se reduce drásticamente las tasas de error de los mismos clasificadores empleados Vecino más cercano k=1 65,17% con la dataset original (28x28 pixels), obteniendo la menor Como las tasas de errores son muy altos , y siendo nuestro tasa de error de 1,04 % con el algoritmo SVM. objetivo minimizar la tasa de error de los Algoritmos de Cabe indicar que las características de la computado- Clasificación, usaremos los dataset obtenidos por el grupo ra donde se ejecutó los algoritmos implementados fueron las de investigación encabezado por LeCun (Donget al. , 2003) siguientes: mediante una transformación lineal.P roducto de ello se  4 GB de memoria RAM, obtuvo una imagen resultante de gray-level y se hizo también  Procesador Intel CORE 2 la reducción de la dimensión a 576 (de 784) por generar un  MatLab R2010a vector características de 6 horizontal, 6 vertical y 16 “directio-  Sistema operativo Windows 7 nal resolutions”. Por lo tanto experimentaremos la nueva BD con 576 características de los dígitos manuscritos. Tabla 5. Matriz de Confusión del Algoritmo J48. Aplicando PCA a las nuevas 576 características de la 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 BD de dígitos manuscritos MNIST, con ayuda del Script 02 0 957 0 4 2 3 2 5 0 6 1 (Matlab), se reduce a 92 componentes principales, cuyo 1 0 1118 5 0 2 0 3 1 6 0 reporte se muestra a continuación. (Tabla 4) . 2 8 6 969 18 3 3 3 8 10 4 Tabla 4. Resultados del PCA de 24x24 pixeles. 3 1 1 14 961 1 14 2 5 4 7 Componente Eigenvalue % total de Varianza % Acumulado 4 4 5 9 0 927 3 6 5 7 16 1 0,28854 19% 19% 5 5 3 6 15 0 835 6 2 18 2 2 0,17524 11,6% 30,6% 6 3 0,14666 9,7% 40,3% 12 2 4 2 4 8 915 0 11 0 … … … … 7 1 5 11 7 5 0 0 979 5 15 … … … … 8 8 3 8 6 14 12 15 0 889 14 … … … .. 91 0,00082 0,1% 96,5% 9 2 4 5 7 18 6 0 0 18 938 92 0,00081 0,1% 96,6% 93 0,00080 0,1% 96,7% 94 0,00079 0,1% 96,7% Aciertos: 94,88 % Desaciertos 5,12% La interpretación de la t abla 4 (ordenados según el Eigen- Tabla 6. Matriz de Confusión del Algoritmo de la Distancia value, del más importante al menos importante) es la siguiente: Euclidiana.  El primer componente principal explica el 19 % de la variación total en los datos. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9  El segundo componente explica el 11,6 % de la variación 0 978 0 0 0 0 0 2 0 0 0 total de los datos. 1 0 1131 1 0 0 0 2 1 0 0  Los tres primeros componentes principales con varian- 2 1 1 1023 0 0 0 0 5 2 0 zas iguales a los eigenvalues representan el 40,3 % de la 3 0 0 3 999 1 2 0 4 1 0 variabilidad total. 4 Vemos que la varianza capturada es el 96,5 %, enton- 0 0 1 0 969 0 3 0 1 8 ces, el nuevo dataset de componentes principales fueron 5 1 0 1 11 1 875 2 0 1 0 procesados con los algoritmos implementados en Matlab. 6 2 1 0 0 0 0 953 0 2 0 7 0 3 4 1 2 0 0 1012 0 6 RESULTADOS 8 2 0 1 1 4 2 1 1 956 6 9 0 3 0 0 7 2 0 4 3 989 Evaluación de la performance El primer programa implementado en Matlab fue el Algoritmo J48 (Misukami y Tadamuera, 2002), que tuvo como Aciertos: 98,85% Desaciertos 1,15%

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:61-67 65 Ciencia & Desarrollo Silva, C. y Tito, E. Clasificación de dígitos manuscritos de imágenes digitales. Tabla 7. Matriz de Confusión del Algoritmo Vecino más Tabla 10. Ejemplos donde el reconocimiento no funciona cercano. correctamente. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Dígito (testing) Clase del MNIST Clasificador 0 977 0 0 0 0 0 2 0 0 0 SVM K-nn 1 0 1132 1 0 0 0 2 1 0 0 2 1 1 1022 0 0 0 0 5 2 0 2 1 7 3 0 0 3 1000 1 2 0 4 1 0 4 0 0 1 0 969 0 3 0 1 8 1 7 1 5 1 0 1 11 1 875 2 0 1 0 6 2 1 0 0 0 0 954 0 2 0 7 0 3 4 1 2 0 0 1011 0 6 8 9 8 8 2 0 1 1 4 2 1 1 957 6 9 0 3 0 0 7 2 0 4 3 988 9 5 9

Aciertos: 98,85 % Desaciertos 1,15% 9 7 9 Tabla 8.Matriz de Confusión del Algoritmo SVM. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5 3 5 0 977 0 0 0 0 0 2 1 0 0 1 0 1132 2 0 0 0 1 0 0 0 8 2 3 2 1 1 1022 0 2 0 0 5 1 0 3 0 0 2 1004 0 1 0 2 1 0 9 4 9 4 1 1 3 0 966 0 2 1 3 5 5 1 0 1 6 0 879 1 1 1 2 6 5 1 1 0 2 5 943 0 1 0 5 3 5 7 0 2 4 1 2 0 0 1019 0 0 8 1 0 1 0 2 2 1 1 963 3 9 4 9 9 0 2 0 2 7 0 0 1 6 991

4 9 4 Aciertos: 98,96% Desaciertos 1,04% 2 0 2 Tabla 9 . Resultados de Clasificadores con PCA en 24x24 pixeles. 5 3 5 Clasificador Error Tiempo de Ejecución SVM (Kernel Gaussiano) 1,04% 3,17 minutos Vecino más cercano k=1 1,15% 0,71 minutos 6 1 6 Distancia Euclidiana 1,15% 0,76 minutos J48 5,12% 13,52 minutos 4 9 4

DISCUSIÓN 0 6 0 Recuperando la Base de Datos MNIST en formato de imágenes con la ayuda de Matlab, vemos que incluso los seres humanos NO podríamos clasificar dichos dígitos, 6 0 6 listamos algunos ejemplos que fueron clasificados con el algoritmo SVM y el Vecino más cercano (K-nn). 6 8 6 ¿Cómo podría ser mejorado el sistema? - Mejorar el Sistema de Clasificación significa minimizar la tasa de error, por lo tanto se tendría que probar resultados con otros algoritmos tales como: Redes Neuronales, los

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:61-67 66 Ciencia & Desarrollo Silva, C. y Tito, E. Clasificación de dígitos manuscritos de imágenes digitales.

Dígito (testing) Clase del MNIST Clasificador 28x28 características se han obtenido tasas de errores muy SVM K-nn altos, pese a la aplicación del PCA (t abla 3). En segunda instancia se ha procesado el dataset de 24x24 características con previa reducción de la dimensión 1 7 9 con el método PCA, mejorando notablemente las tasas de error (t abla 9 ). 1 7 1 Se ha demostrado (t abla 9 ) la eficiencia del clasifica- dor Support Vector Machine (SVM) con Kernel Gaussiano, con respecto a otros clasificadores, porque se ha obtenido 9 4 9 un error del 1,04 % vs los algoritmos del Vecino más cercano y la Distancia Euclidiana, ambos con 1,15 % de error.

0 5 0 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Andrade,, G., Lopez J. (2009). Sistema de Control Vehicular 5 3 5 utilizando OCR. Publicaciones de Escuela Superior Polité- nica de Litoral. Ecuador . Ceballos, G. (2007). Clasificación de Números Manuscritos 7 2 7 Basados en Prototipos Creados usando la Distancia Eucliciana como Umbral. Publicaciones Dpto de Ing. Eléctrica. Universidad de Chile, 5-6. 2 7 8 Dong, J. X., Krzyzak, A., Suen, C. Y. (2003). A fast SVM training algorithm. International Journal of Pattern Recognition and Artificial Intelligence, 17(3), 367-384. 5 6 5 Legarda,, A., Chacon M. (2010). Localización de placas de Vehículos Automotores. Publicaciones Instituto Tecnoló- gico de Chihuahua. México, 7-9. 0 6 0 Mayta, W. (2008). Reconocimiento Automático de dígitos manuscritos en base a prototipos multivalidados. Publicaciones Universidad Mayor de San Andrés, 2-3. diversos variantes de algoritmos Bayesianos, que también Misukami, Y., Tadamuera, K. (2002). CUDA implementa- son utilizados para clasificación. tions of deformable Pattern Recognition and its - Una etapa importante también sería aumentando el dataset application to MNIST hardwritten digit database. de dígitos manuscritos con más imágenes 15-17. Martínez, G. (2006). Clasificación mediante conjuntos. CONCLUSIONES Publicaciones Universidad Autónoma de Madrid, 6-8. Palacios,, R., Gupta A. (2003). Sistemas de Reconocimiento El problema de clasificación de imágenes, en especí- de Caracteres para la lectura automática de Cheques. fico de dígitos manuscritos ha sido abordado desde multitud Publicaciones Massachussets Institute of Tecnology, 18-20. de enfoques por la comunidad científica, por lo que en el Rodrigues, R., Viana, R., Pasquali, A. Pistori, H. (200 7 ). presente trabajo se ha querido demostrar y corroborar la Má quinas de Vetores de Suporte Aplicadas à Classifi- eficiencia de los algoritmos clasificadores utilizados en los cação de Defeitos em Couro Bovino. Publicaciones artículos citados debido a su performance con los dígitos Universidade Católica Dom Bosco, 2. manuscritos y que han sido mejorados por investigadores en Seijas. L. M. (2008). Reconocimiento de dígitos manuscritos el área, con el objeto de minimizar el porcentaje de error, no mediante Redes Neuronales: Una Técnicas Híbrida. obstante, sigue siendo un desafío en la ci encia de la c ompu- Publicación Semestral Dpto de Computación, Universidad tación, donde es muy importante tener la destreza técnica de de Buenos Aires, 3-4. las herramientas software en la implementación de los algo- Vicente, M.A., Fernandez, C. Puerto, R., Gil, A. (2004). ritmos, cuando se procesan grandes bases de datos y evitar el Extracción de características para reconocimiento desbordamiento de memoria. visual. Actas de las XXV Jornadas de Automática. ISBN: En primera instancia procesando el dataset con las 84-688-7460-4.

Correspondencia: Carlos Alberto Silva Delgado: [email protected] Fecha de Recepción: 24/03/2015 Hugo Euler Tito Chura: [email protected] Fecha de Aceptación: 01/06/2015

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:61-67 67 Ciencia & Desarrollo Revista Ciencia & Desarrollo 2015; 19: 68-78 / ISSN 2304-8891 PREDICCIÓN DE CAUDALES DIARIOS DE LA ESTACIÓN HIDROMÉTRICA TUMILACA APLICANDO MODELOS ESTOCÁSTICOS AUTOREGRESIVOS PREDICTING DAILY FLOWS FROM THE TUMILACA HYDROMETRIC STATION USING STOCHASTIC MODELS

1 Eduardo Luis Flores Quispe, 2 Carlos Alberto Silva Delgado, 3 Eduardo Flores Condori

RESUMEN

Los modelos estocásticos se han aplicado comúnmente para gestionar los recursos hídricos a escala de tiempo diario. El río Tumilaca es una de las principales fuentes de agua de Moquegua. Los objetivos fueron predecir los caudales diariosaplicando modelos estocásticos, determi- nar si el modelo estocástico autoregresivo de primer orden AR(1) es adecuado para caudales diarios con autocorrelogramas y validar el modelo con pruebas de bondad de ajuste. Se utilizó datos del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología, desde el 01 junio del 2006 hasta el 31 de diciembre del 2011. Se calibró y validó el modelo AR(1) y el modelo autoregresivo con tendencia no lineal. El modelo AR(1) es suficiente, según los autocorrelogramas. El modelo autoregresivo con tendencia no lineal es representada por la serie Gaussiana. En la valida- ción, el modelo más apropiado fue AR(1) pues al componente aleatori o independiente le sigue la distribución Log logística de 3 parámetros. El modelo AR(1) es adecuado para los caudales diarios porque los autocorrelogramas de la variable estandarizada muestran altos valores de coeficiente de autocorrelación y los autocorrelogramas de las variables aleatorias independientes muestran valores de autocorrelación bajos, dentro de los límites del 95 por ciento de confianza. Las pruebas de bondad de ajuste validaron a AR(1) al 5 por ciento de nivel signifi- cancia, el coeficiente de correlación entre los caudales observados y generados fue estadísticamente significativo (p < 0,.L 05) a prueba t muestra que las medias de los caudales observados y generados son estadísticamente iguales (p <0 , 05) ambos en la validación. El modelo AR(1) supera al modelo autoregresivo con tendencia no lineal por su ajuste a los caudales diarios. Se recomienda aplicar el modelo AR(1), en todo caso, aplicar modelos estocásticos que incluyan variables exógenas , tales como precipitación, infiltración, evaporación y derivaciones de agua.P robar modelos de precipitación-escorrentía e investigar las causas de bajo sostenimiento del caudal del río Tumilaca.

Palabras clave: Predicción, modelos estocásticos, modelos autoregresivos, caudal diario, río Tumilaca.

ABSTRACT

Stochastic models are commonly applied to manage water resources at daily time scale. The TumilacaRiver is one of the main water sources of Moquegua. The objectives were to predict daily flows using stochastic models, stochastic model to determine whether the first-order autoregressive AR (1) is suitable for daily flows with autocorrelograms, validate the model goodness of fit tests and determine if it is adequately predicted daily flows. Data from the National Service of Meteorology and Hydrology was used, from 1 June 2006 until 31 December 2011. It was calibrated and validated two models: AR (1) and an autoregressive model with non-linear trend. The AR (1) model is sufficient as autocorrelograms. The autoregressive model with non-linear trend by a Gaussian series is represented. In validating the most appropriate model is AR (1) with independent random component continues Log 3-parameter logistic distribution. The AR (1) model is suitable for daily flows because of the standardized variable autocorrelograms show high values of autocorrelation coefficient and autocorrelograms of inde- pendent random variables show low values of autocorrelation within the limits of the 95 percent confidence. The goodness of fit tests vali- dated AR (1) 5 percent significance level, the correlation coefficient between observed and generated flow rates was statistically significant (p <0,, 05), the t-test shows that the mean flows observed and generated are statistically equal (p <0 05) both in the validation. The AR (1) model outperforms the autoregressive model with non-linear trend for its fit to the observed daily flows in the validation. We recommend applying the AR model (1), applied stochastic models that include exogenous variables as precipitation, infiltration, evaporation, and water diversions, rainfall-runoff models to test and investigate the causes of low Tumilaca sustaining river flow.

Keywords: P rediction, stochastic models, autoregressive models, daily flow, Tumilaca stream.

INTRODUCCIÓN ción de caudales. Los modelos estocásticos son modelos de variables aleatorias que no tienen valor fijo en un punto Para garantizar la oferta de agua en la gestión de particular del espacio y del tiempo, pero están descritas a recursos hídricos, es necesario realizar estudios de predic- través de distribuciones de probabilidad. Estos modelos

1 Doctoris Scientiae en Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente, Magister Scientiae Recursos Hídricos, Ingeniero Agrícola. Docente de la Carrera Profesional de Ingeniería de Sistemas de la Universidad Nacional de Moquegua. Perú 2 Ingeniero en Informática y Sistemas. Docente de la Carrera Profesional de Ingeniería de Sistemas de la Universidad Nacional de Moquegua. Perú. 3 Doctor en Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible, Ingeniero Agrónomo. Docente de la Universidad Nacional del Altiplano. Puno – Perú.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:68-73 68 Ciencia & Desarrollo Flores, E. et al . Predicción de caudales diarios de la estación hidrométrica Tumilaca aplicando modelos estocásticos autoregresivos. hacen predicciones (Chow et al ., 1994). son normales. Este modelamiento se realiza con los datos Un modelo estocástico describe todas las caracterís- originales (sin normalizarlos) y determina la distribución de ticas de la serie hidrológica y permite realizar la simulación probabilidad de los residuos (Salas, 1979). en situaciones en las cuales la experimentación directa es Un proceso de series de tiempo tiene características imposible. Si los procesos simulados contienen algún ele- estadísticas: media, desviación estándar, coeficiente de varia- mento aleatorio, a estas técnicas se les conoce con el nombre ción, coeficiente de sesgo, correlación estación a estación, de métodos de simulación estocástica de Monte Carlo (Mi- autocorrelación, correlación cruzada, y estadísticas relativas ller et al ., 1992). a almacenamiento, a sequias y a excesos (Salas, 2000). La predicción de caudales es importante, por sus Las series de tiempo hidrológicas estacionales como múltiples aplicaciones en generación de energía eléctrica, en los caudales diarios, pueden describirse mejor por conside- agricultura, etc. La literatura publicada en ese contexto inclu- rar las estadísticas en una base estacional (Salas, 2007). Las ye los trabajos de Poveda y Mesa (1993), Mesa et al . (1994), estadísticas relacionadas al almacenamiento son particular- Carvajal et al . (1994), Poveda (1994); Poveda y Penland mente importantes en el modelamiento para estudios de (1994), Poveda y Mesa (1996); Poveda (1998); Poveda y simulación de sistemas de reservorios. Tales características Jaramillo (2000); Poveda et al . (1999). En cuanto a modelos son generalmente funciones de la estructura de la varianza y estadísticos, se ha trabajado con técnicas de regresión múlti- autocovarianza de las series de tiempo. Las estadísticas rela- ple, análisis espectral singular (Carvajal et al ., 1994), Modelo cionadas a sequías son también importantes en el modela- Lineal Inverso, redes neuronales (Carvajal et al ., 1994; Pove- miento (Salas, 2000). Las estadísticas relacionadas a exceso da et al ., 2002), regresión múltiple adaptiva por tramos (Po- son simplemente lo opuesto de las estadísticas relacionadas a veda et al ., 2002), modelos autorregresivos dependientes del sequía (Sveimsson et al. , 2007). régimen (Salazar et al ., 1994), etc. El modelo Markoviano de series no anuales (men- La dinámica de los fenómenos es aleatoria y puede suales, semanales, diarias), presentan periodicidades en sus fluctuar indistintamente alrededor de varios estados esta- diferentes parámetros, a diferencia de las series anuales que bles. Esto justifica el uso de variables predictoras para la no las presentan, lo que hace un poco más complicado su determinación óptima de los caudales (Poveda, 2004). En análisis (Yevjevich, 1972). hidrología se han utilizado tradicionalmente modelos linea- Los pasos del modelamiento estocástico de series les determinísticos y estocásticos univariados y multivaria- hidrológicas son: Definición del enfoque de modelamiento, dos en la predicción. selección del tipo de modelo, identificación del orden del El pronóstico de caudal de ríos es útil para reducir modelo, estimación de sus parámetros, prueba y verificación esta incertidumbre del clima asociada a la gestión y conser- (Salas, 2008). vación del recurso agua. Dichos pronósticos pueden ser de Se ha realizado el modelamiento y pronóstico de corto plazo, períodos de unas pocas horas o días, y de largo caudales usando una red neuronal RBF (red neuronal de plazo, con tiempos de antelación de hasta nueve meses base radial), la cual ha sido utilizada para estimar el pronósti- (Georgakakos y Krzysztofowicz, 2001). co diario de caudal, obteniendo resultados satisfactorios La predicción representa los valores estimados de la frente a otras técnicas como el modelo autoregresivo de variable respuesta para datos no empleados en el ajuste de un media móvil integrado ARIMA (Fajardo et al ., 2008). En el modelo. Existen varios métodos estadísticos de predicción modelamiento la calidad del ajuste se puede verificar compa- que son apropiados para estudios de caudales. Uno de ellos rando la serie simulada de caudales y el registro respectivo, corresponde a los mínimos cuadrados generalizados (GLS) las curvas de duración de caudales, así como utilizando crite- con una estructura de correlación no nula; otro a los mode- rios de eficiencia (Carvajal y Roldán, 2007). También se los de efectos mixtos (ME) que tienen parámetros fijos y utilizaron redes neuronales artificiales de retropropagación efectos aleatorios al definir el modelo estadístico, lo cual para modelar caudales medios mensuales en función de permite acomodar la correlación de los datos (Salas et al ., caudales, precipitación y evaporación. Estos modelos mos- 2010). traron un excelente comportamiento frente a un modelo Los fenómenos relacionados a la generación y autoregresivo periódico de primer orden PAR(1) (Laqui, distribución de la lluvia en nuestro planeta, y todas sus con- 2010). Se modeló y predijo las fluctuaciones de caudales secuencias directas como el escurrimiento superficial, la diarios mediante redes neuronales artificiales (ANN) de tres infiltración del suelo y de manera especial el caudal de los capas, presentando un mejor desempeño que el modelo ríos, son procesos aleatorios (García, 2010). autoregresivo (AR), después de su comparación (Pierini et Los modelos Markovianos y los modelos Autorre- al., 2012). gresivos (AR) han sido usados extensamente en hidrología, Predecir los caudales medios diarios permite simular desde principios de los años 1960, para el modelamiento de series futuras de oferta de agua a corto plazo, garantizar la series de tiempo periódicas (mensual, semanal y diaria) y cobertura de la demanda de agua y evitar la insatisfacción de anuales. Principalmente porque la forma autorregresiva la demanda, como parte de la gestión de recursos hídricos. tiene un tipo intuitivo de dependencia en el tiempo, y son El objetivo fue predecir los caudales diarios de la estación modelos simples de usar (Villon, 1983). Pueden tener pará- hidrométrica Tumilaca aplicando modelos estocásticos, metros constantes (datos anuales) o periódicos (datos esta- determinando el orden y validando el modelo autoregresivo. cionales: mensuales, semanales o diarios) que varían con el Finalmente, con la pruebas de bondad de ajuste, predecir los tiempo o una combinación de ambos. caudales aplicando el modelo validado. El modelo Markoviano es aplicable a series que no

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:68-73 69 Ciencia & Desarrollo Flores, E. et al . Predicción de caudales diarios de la estación hidrométrica Tumilaca aplicando modelos estocásticos autoregresivos. MATERIALES Y MÉTODOS El mismo procedimiento de calibración se realizó para determinar un modelo autoregresivo con tendencia no El río Tumilaca es afluente del río Osmore en la lineal. La tendencia se ajustó a los modelos: serie de Fourier, región Moquegua. Sus aguas irrigan los estrechos valles de serie Gaussiana y suma de senos; escogiendose por el mayor Pocata, Tumilaca y Samegua. Su cuenca posee 4 regiones coeficiente de determinación (r2 ). Se obtuvo una variable geomorfológicas: Costa, Zona Altoandina, Zona Inferior estándar zt. andina y Zona Meso andina. Presenta 3 tipos de clima: semi- x - tendencia z = t cálido muy seco (desértico o árido subtropical), templado t s sub – húmedo (Estepa y valles interandinos bajos) y frío o x boreal (Valles mesoandinos). Ofrece 13 zonas de vida según Dónde: xt = caudal diario, tendencia = modelo ajustado a la

Holdridge, desde Desierto árido montano subtropical en la tendencia, sx = desviación estándar. parte baja hasta Tundra muy húmeda alpino subtropical en la parte alta. Las formaciones geológicas que tiene son del Una vez determinado el autocorrelograma de esta

Triásico al Cuaternario reciente. variable estandarizada zt , se determinó la variable aleatoria

Se utilizó información de caudales diarios de la esta- independiente εt y se buscó su función de distribución de ción Tumilaca, del Servicio Nacional de Meteorología e probabilidad entre las distribuciones anteriormente mencio- Hidrología (SENAMHI). Los caudales diarios se midi e ro n nadas. limnimétricamente a las 06:00, 10:00, 14:00 y 18:00 horas en Para validar los modelos se generó una serie sintética un día. para el período de validación y esta se comparó con la serie Para representar la dependencia de la componente de caudales observados para ese mismo período. El valor de estocástica ha sido necesario modelar la serie de tiempo, zt-1 se calculó a partir del valor del último caudal diario del aplicando el método de Salas (2008) . Este método toma en período de calibración. Al gener ar los números aleatorios εt cuenta muchos aspectos como características estadísticas y se procedió con los caudales medios diarios , resultando 577 físicas del sistema modelado, a parte de los aspectos de cali- números aleatorios. bración y validación. Se utilizó Excel, Minitab 16 y MatLab Para el ajuste d e los caudales observados y generados R2010a. Se eligió el modelo autoregresivo de primer orden fue necesario el coeficiente de correlación, un gráfico de AR(1) por la dependencia en el tiempo de los caudales y por dispersión y la prueba t. El mismo procedimiento se realizó ser componente del modelo ARIMA (Fajardo et al. , 2008). E l para validar el modelo autoregresivo con tendencia no lineal. modelo autoregresivo con parámetros periódicos PAR(1) también fue utilizado por Laqui (2010) y Pierini et al. (2012) RESULTADOS Y DISCUSIÓN comparándolo con redes neuronales artificiales. Se decidió aplicar además un modelo autoregresivo con tendencia no La serie completa de caudales diarios presenta: lineal, porque los caudales diarios presentan parámetros media de 0,771 m3 /s, desviación estándar de 0,258 m 3 /s, periódicos. valor mínimo de 0,29 m3 /s y máximo de 2,663 m 3 /s, media- El período total utilizado comprendió del 01 de junio na de 0,784 m3 /s, coeficiente de asimetría de 0,915 que nos del 2006 hasta el 31 de julio del 2011 (tamaño de muestra muestra un sesgo positivo , habiendo mayor cantidad de 1887 datos). Los datos se dividieron en dos series y dos valores bajos. momentos: calibración , del 01 de junio del 2006 al 31 de La prueba de normalidad de Anderson-Darling diciembre del 2009 (1310 datos) y validación, del 01 de enero rechaza la normalidad de los datos al 0,05 de significancia. El del 2010 al 31 de julio del 2011(577 datos). Para conocer la coeficiente de variación obtenido es de 0,334, el cual es alto independencia de la serie, se calculó el autocorrelograma. por ser mayor de 0,30. La no normalidad de los caudales Con los datos de calibración, se realizó la descomposición de diarios se atribuye a la no linealidad de sus causas y a la escala la serie realizando la estandarización. de tiempo diaria utilizada. Muchas variables hidrológicas no x - x son normales porque los fenómenos que los producen z = dependen de varios factores multiplicativos que interactúan t s entre sí, no son simplemente causadas por efectos aditivos. El modelo autoregresivo de primer orden AR(1) Los caudales provienen de factores como: área de la cuenca, utilizado fue: intensidad de precipitación y coeficiente de escorrentía, = + e siendo cada una de estas variables también producto de zt r1zt- 1 t otros factores. Para caudales mensuales promedios es de Se obtuvo el valor de la variable aleatoria indepen- esperar que estos sigan una distribución normal debido a diente ε.t que se pone de manifiesto el teorema del límite central. Se determinó el autocorrelograma de la variable Los valores atípicos se mantuvieron en la serie. Se aleatoria εt y se buscó su distribución de probabilidad, en obtuvo un coeficiente de autocorrelación de primer orden base la pruebas de bondad de ajuste de Anderson-Darling . de caudales medios diarios r1 = 0,969825. L os coeficientes de Las distribuciones probadas admiten valores negativos: autocorrelación son altos para los primeros 40 retardos, Normal, Lognormal 3 parámetros, Gamma 3 parámetros, estando fuera de los límites de confianza, siendo la serie Exponencial 2 parámetros, Valor extremo inferior, Weibull 3 completamente dependiente para ajustar un modelo esto- parámetros, Valor extremo superior, Logística, Log logística cástico autoregresivo. 3 parámetros. En el período de calibración la media obtenida fue

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:68-73 70 Ciencia & Desarrollo Flores, E. et al . Predicción de caudales diarios de la estación hidrométrica Tumilaca aplicando modelos estocásticos autoregresivos.

3 0,828 m /s y la desviación estándar 0,239. Los valores de 0,253, desviación estándar del caudal generado = 0,142, tc = autocorrelación de la variable aleatoria εt son bajos y están -0,55, p = 0,580, g.l. = 905. Según los resultados de la prueba dentro de los límites de confianza, se consideran como inde- t, las medias son iguales al 0,05 de significancia, mostrando pendientes. que el modelo predice adecuadamente la media de los cauda- Los valores del estadístico de Anderson-Darling les. obtenidos para las distribuciones fueron: Normal (67,891), El ajuste de la tendencia de los datos en el período de Lognormal 3 parámetros (62,822), Gamma 3 parámetros calibración obtuvo los siguientes resultados de coeficientes (63,637), Exponencial 2 parámetros (467,353), Valor extre- de determinación (r2 ): Serie de Fourier (0,7916), Serie Gaus- mo inferior (276,534), Weibull 3 parámetros (157,792), siana (0,8193), Suma de funciones seno (0,8190). El modelo Valor extremo superior (142,172), Logística (26,928), Log de tendencia elegido es la serie Gaussiana con r2 = 0,8193. El logística 3 parámetros (26,487). La distribución Log logística ajuste a la serie Gaussiana se presenta en la siguiente figura. presenta el menor valor, considerándose como la distribu- ción que más se ajusta a los valores de la variable indepen- diente εt.. E l modelo autoregresivo AR(1) es el siguiente :

x=0.828 + 0,239zt

zt = 0,969825z t-1 + ε t

Donde εt sigue una distribución Log logística con 3 parámetros: Localización = 1,585, escala = 0,02073, Umbral = -4,889. En la figura 1 se presenta la comparación entre las series observadas y generadas. El coeficiente de correlación entre los caudales observados y generados con el modelo AR(1) fue de r = 0,157, el cual es estadísticamente significativo (r ≠ 0) al 95 por ciento de confianza. El gráfico de dispersión entre los caudales observados y generados se presenta en la figura 2 . Los resultados de la prueba t para comparar las Figura 3. Ajuste de la tendencia a la serie Gaussiana. medias de los caudales observados y generados fueron: media del caudal observado = 0,644, media del caudal gene- rado = 0,651, desviación estándar del caudal observado = El modelo general de serie Gaussiana es el siguiente:

tendencia(x) = a1*exp(-((x-b1)/c1)^2) + a2*exp(-((x- b2)/c2)^2) + a3*exp(-((x-b3)/c3)^2) + a4*exp(-((x- b4)/c4)^2) + a5*exp(-((x-b5)/c5)^2) + a6*exp(-((x- b6)/c6)^2) + a7*exp(-((x-b7)/c7)^2) + a8*exp(-((x- b8)/c8)^2).

Los coeficientes del modelo y sus límites de confian- za al 95 por ciento (en paréntesis) son:

a1 = 0,558 (0,5245; 0,5915), b1 = 1040 (1038; 1043), c1 = 55,88 (51,61; 60,16), a2 = 0,4508 (0,3931; 0,5084), b2 = 601,3 (598,8; 603,8), c2 = 37,15 (31,6; 42,71), a3 = 0,1193 (0,06322; 0,1753), b3 = 262,2 (256,1; 268,3), c3 = 16,21 Figura 1. Validación del modelo estocástico. (7,047; 25,38), a4 = 0,4576 (0,3903; 0,5248), b4 = 683,9 (682,2; 685,5), c4 = 16,62 (13,77; 19,48), a5 = 0,1561 (0,09274; 0,2194), b5 = 503 (498,7; 507,3), c5 = 13,72 (6,834; 20,61), a6 = 0,2501 (0,1727; 0,3275), b6 = 412,2 (374,2; 450,1), c6 = 280,6 (186,3; 374,9) a7 = 0,2857 (0,2419; 0,3294), b7 = 784,7 (780,2; 789,2), c7 = 40,36 (32,26; 48,46), a8 = 1,461 (-1,125; 4,046), b8 = -2298 (-9169; 4572), c8 = 3231 (-687,1; 7150).

La variable estándar zt obtenida para el modelo auto- regresivo con tendencia no lineal presenta un coeficiente de auto correlación de orden 1 de 0,839. Se buscó la distribu-

ción de la variable aleatoria independiente ε.t Los estadísticos de Anderson – Darling obtenidos Figura 2. Gráfico de dispersión entre los caudales por distribución fueron: Normal (49,728), Lognormal 3 observados y generados con modelo AR(1).

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:68-73 71 Ciencia & Desarrollo Flores, E. et al . Predicción de caudales diarios de la estación hidrométrica Tumilaca aplicando modelos estocásticos autoregresivos. parámetros (43,779), Gamma 3 parámetros (44,730), Expo- no predice adecuadamente la media de los caudales. El mode- nencial 2 parámetros (451,442), Valor extremo inferior lo autoregresivo de orden 1 AR(1) predice mejor que el (260,417), Weibull 3 parámetros (133,173), Valor extremo modelo autoregresivo con tendencia no lineal. superior (115,045), Logística (13,122), Log logística 3 pará- El modelo estocástico AR(1) genera una serie esta- metros (12,406); escogiéndose la distribución Log logística 3 cionaria. Los valores observados son extremadamente no parámetros como la que mejor se ajusta a la variable aleatoria estacionarios; sin embargo el modelo autoregresivo con independiente εt . El modelo autoregresivo que toma en tendencia no lineal no generó una media igual al caudal cuenta la tendencia no lineal es el siguiente: medio observado en el período de validación. La serie observada no es estacionaria y tendría que

x = tendencia + 0,239zt modelarse incluyendo variables exógenas como precipita-

zt = 0,839 z t-1 + ε t ción, operación de embalses y derivaciones de caudales aguas arriba, para representar su disminución, lo cual no fue

Donde εt sigue la distribución Log logística de 3 pará- objetivo de la presente investigación. metros Localización = 1,324, escala = 0,02681, Umbral = - Los caudales observados presentan eventos alta- 3,767. La serie sintética generada y la serie de caudales observa- mente aleatorios como los máximos extraordinarios que son dos para el período de validación se presentan en la f igura 4 . impredecibles. Estos eventos máximos pueden ser causados El coeficiente de correlación r = 0,104 entre los por precipitaciones extremas, además la tendencia a la dismi- nución puede explicarse por incremento de derivaciones de caudal arriba del sitio de medición.

CONCLUSIONES

El modelo autoregresivo de primer orden AR(1) es adecuado para los caudales diarios puesto que el autocorre- lograma de la variable estandarizada muestra altos valores de coeficiente de autocorrelación y el autocorrelogramas de la variable aleatoria independiente muestra valores de autoco- rrelación bajos, dentro de los límites al 95 por ciento de confianza. El componente independiente aleatori o del modelo AR(1) se ajusta de mejor forma a una distribución Log logística. AR(1) predice mejor los caudales diarios que Figura 4. Validación del modelo estocástico autoregresivo con tendencia no lineal. un modelo autoregresivo con tendencia no lineal. Las pruebas de bondad de ajuste validaron el modelo autoregresivo de primer orden AR(1) al 0, 05 de significancia. caudales observados y generados en el período de validación En la validación el coeficiente de correlación entre los cau- es estadísticamente significativo (r ≠ 0) al 95 por ciento de dales observados y generados con AR(1) fue estadísticamen- confianza. El gráfico de dispersión entre los caudales obser- te significativo (p < 0,05) y la prueba t muestra que las vados y generados se muestra en la f igura 5 . medias de los caudales observados y generados con AR(1) La prueba t en la validación dio como resultado: son estadísticamente iguales a 0, 05 de significancia.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Carvajal, L.F., Roldan, E. (2007). Calibración del modelo lluvia-escorrentía agregado GR4J. Aplicación: cuen- ca del río Aburrá. Dyna, Año 74, Nro. 152, pp 73-87. Medellín, Julio. Carvajal, L.F., Salazar J.E., Mesa, O.J., y Poveda, G. (1994). Aplicación del Análisis Espectral Singular a series hidrológi- cas en Colombia. Memorias del XVI Congreso Latino- Americano de Hidráulica e Hidrología, IAHS, San- tiago de Chile, Vol.3, 97-108. Chow, V., Maidment, D., Mays, L. (1994). Hidrología Aplicada. Figura 5. Gráfico de dispersión entre los caudales Santafé de Bogotá. Colombia: Mc Graw-Hill observados y generados con modelo AR(1). Interamericana. Pag. 8, Pag. 9, Pag. 495. Fajardo, C. H., Peña, D., Soto, B., Fernandez-Riverola, F. media del caudal observado = 0,644, media del caudal gene- (2008). Water flows modelling and forecasting using rado = 0,3147, desviación estándar del caudal observado = a RBF neural network. Sistemas & Telemática: 13-31.

0,253, desviación estándar del caudal generado = 0,0832, tc García, F. P. (2010). Modelación hidrológica estocástica: desarrollo = 29,70, p = 0,000, g.l. = 699. Las medias no son iguales al de un modelo de generación sintética de series temporales. 0,05 de significancia, mostrando que el modelo de tendencia Santa Cruz, Bolivia, 26 pag.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:68-73 72 Ciencia & Desarrollo Flores, E. et al . Predicción de caudales diarios de la estación hidrométrica Tumilaca aplicando modelos estocásticos autoregresivos. Georgakakos y Krzysztofowicz. (2001). Probabilistic & Dallas, Texas, 157-160, 10-15 enero. Ensemble Forecasting. Journal of hydrology . 249.1 Poveda, G., Mesa, O., Carvajal, L., Hoyos, C., Mejía, J., Cuar- Laqui, W. F. (2010). Aplicación de redes neuronales artificia- tas, A. & Pulgarin, A. (2002). Predicción de caudales les a la modelización y previsión de caudales medios medios mensuales en ríos colombianos usando mensuales del río Huancané. Revista Peruana Geo- métodos no lineales. Meteorol. Colomb. 6:1-8. Atmosférica RPGA (2), 30-44. Poveda, G., y Mesa, O.J. (1996). Las fases extremas del Mesa, O. J., Poveda, G., Carvajal, L.F y Salazar, J.E. (1994). ENSO - El Niño y La Niña - y su influencia sobre la Predicción hidrológica usando redes neuronales, hidrología de Colombia. Revista de Ingeniería Hidráulica Memorias del XVI Congreso Latinoamericano de Hidráuli- en México. Vol. XI, No. 1, 21-37. ca e Hidrología, IAHR, Santiago de Chile, Vol. 3, 385- Poveda, G., y. Penland, C. (1994). Predicción de caudales medios 396. en Colombia usando Modelación Lineal Inversa. Memorias Miller, I., Freund, J., Jonson, R. (1992). Probabilidad y Estadís- del XVI Congreso Latino-Americano de Hidráulica tica para Ingenieros. Primera Edición. México: Prenti- e Hidrología, IAHR, Santiago de Chile, Vol. 4, 119- ce-Hall Hispanoamericana, S.A. 129, 1994. Pierini, J. O., Gomez, E. A., Telesca, L. (2012). Prediction of Salas C., Ene L., Ojeda N. y Soto H. (2010). Métodos estadís- water flows in Colorado River, Argentina. Lat. Am. J. ticos paramétricos y no paramétricos para predecir Aquat. Res., 40(4): 872-880. variables de rodal basados en Landsat ETM+: una Poveda, G. (1994). Funciones ortogonales empíricas en el análisis de comparación en un bosque de Araucaria araucana en la relación entre los caudales medios en Colombia y las tempe- Chile. Bosque 31(3): 179-194. raturas de los Océanos Pacífico y Atlántico. Memorias del Salas, J. 2007. Manual del SAMS (2007). USA: Colorado State XVI Congreso Latinoamericano de Hidráulica e University, Colorado. Hidrología, IAHR, Santiago de Chile. Salas, J. D. (1979). Modelamiento estocástico de series hidro- Poveda, G. (1998). Retroalimentación Dinámica entre el Fenómeno lógicas. PUBLIDRAT Publicación N° 67, Lima, El Niño-Oscilación del Sur y la Hidrología de Colombia, Perú: UNALM, 95 p. Disertación Ph.D., Universidad Nacional de Colom- Salas, J. D. (2000). Stochastic Analisys Modeling and Simulation bia, Posgrado en Aprovechamiento de Recursos (SAMS) version 2000. User`s manual . Colorado State Hidráulicos, Medellín. University. Poveda, G. (2004). El clima de Colombia: Una síntesis desde la Salas, J. D. (2008). Notas de clase del I Curso Internacional escala inter–decadal hasta la escala diurna. Revista Aca- de Hidrología Estocástica. UNALM. Lima, Perú. demia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Salazar, J., Mesa, O., Poveda, G., Carvajal, L. (1994). Modela- XXVIII (107), p. 201–222. En: http://www.accefyn. miento del fenómeno ENOS en la hidrología Colombiana org.co/PubliAcad/Periodicas/Volumen28/107/201- mediante procesos autoregresivos dependientes del régimen. 222.pdf Memorias del XVI Congreso Latino Americano de Poveda, G., & A. Jaramillo. (2000). ENSO-related variability Hidráulica e Hidrología, IAHR, Santiago de Chile, of River Discharges and Soil Moisture in Colombia. 4:181-191. Biospheric Aspects of the Hydrologic Cycle. 8:3-6, IGBP, Sveinsson, O., Salas, J. D., Lane, W. and Frevert, D. (2007). diciembre. Stochastic Analysis, Modeling, and Simulation (SAMS) Poveda, G., & O. Mesa. (1993). Metodologías de predicción Version 2007 – User"s Manual. Colorado, USA: Colo- de la hidrología Colombiana considerando el evento rado State University, Fort Collins, 118 p. El Niño-Oscilación del Sur (ENOS). Revista Atmósfe- Villón B., M. G. (1983). Diseño de capacidad de embalses por el ra, 17. Sociedad Colombiana de Meteorología, Bogo- método experimental – Teoría del Rango. Tesis de Maes- tá. tría, Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima Poveda, G., M. Gil & N. Quiceno. (1999). The relationship – Perú. between ENSO and the annual cycle of Colombia ś hydro- Yevjevich, V. (1972). Stochastic Proceses in Hydrology. Water climatology. Proceedings 10th Symposium on Global Resources Publications. Colorado, U.S.A.: Fort Collins. Change Studies, American Meteorological Society,

Correspondencia: Eduardo Luis Flores Quispe: [email protected] Fecha de Recepción: 29/03/2015 Carlos Alberto Silva Delgado: [email protected] Fecha de Aceptación: 01/06/2015

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:68-73 73

Ciencia & Desarrollo

ARTÍCULOS DE REVISIÓN

75

Ciencia & Desarrollo Revista Ciencia & Desarrollo 2015; 19: 77-83 / ISSN 2304-8891 OPTIMIZACIÓN DE PROGRAMAS MATEMÁTICOS CON PROGRAMACIÓN DINÁMICA OPTIMIZATION OF MATHEMATICAL PROGRAMS WITH DYNAMIC PROGRAMMING

1 Jhony Alfonso Chávez Delgado, 2 Luis César Méndez Avalos, 3 Eduardo Rodríguez Delgado, 4 Luis Asunción López Puyc á n

RESUMEN

La programación dinámica determinística es un método de optimización muy útil para descomponer programas matemáticos grandes y complejos en etapas, en la que cada cual incluye un subproblema de una sola variable que es individualmente más fácil de resolver. El procedimiento que se siguió para la optimización del problema de la asignación de ambulancias médicas a un centro asistencial; de un programa matemático lineal y no lineal con programación dinámica, con cierto grado de certidumbre, fue el siguiente: se establecieron las etapas, definiendo las alternativas en cada etapa y los estados en cada etapa como cantidades de recursos que se asignan a la etapa actual y a las etapas subsecuentes; esto dio lugar a la realización de un algoritmo matemático para la obtención de un modelo matemá- tico o función recursiva para cada problema individual. A través del uso del principio de Optimalidad se pudo establecer una recurrencia en avance o en reversa, ya que varían en cuanto a naturaleza y complejidad, dependiendo de la estructura del problema. El resultado que se obtuvo fue la asignación de 1, 2, y 2, ambulancias médicas a cada centro asistencial y un punto óptimo con un valor óptimo para el problema lineal. Asimismo, en la optimización de programas no lineales con programación dinámica se hizo uso de un recurso muy útil en las matemáticas, extremo condicionado, necesario para la obtención de un punto óptimo.

Palabras clave: Programación dinámica determinística, función recursiva en avance o reversa.

ABSTRACT

The deterministic dynamic programming is an optimization method very useful for decomposing large complex mathematical pro- grams in stages, where each stage includes a subproblem of a single variable that is easier to solve individually. The procedure followed for the optimization problem of allocating medical ambulance to a hospital; of linear and nonlinear mathematical program with dynamic programming, with some degree of certainty, was the following: the stages were established, defining the alternatives at each stage and the states in each stage as amounts of resources allocated to the present stage and subsequent stages; this resulted in the completion of a mathematical algorithm to obtain a mathematical model or recursive function for each individual problem. By using the principle of optimality allowed to establish a recurrence forward or reverse since they vary in nature and complexity, depending on the structure of the problem. The result obtained was the allocation of 1, 2, and 2, medical ambulances to each health center and an optimal point with an optimal value for the linear problem. Also, in the optimization of nonlinear dynamic programming programs a very useful resource in mathematics, conditional end, was used necessary for obtaining an optimum point.

Keywords: Dynamic programming deterministic, recursive function in forward or reverse

INTRODUCCIÓN Richard Bellman abordó alrededor de 1952, y para los cuales fue pensada originalmente la Programación Dinámica. La primera gran disciplina que surgió a partir del Después de desarrollar el método en el área específica de los abordaje matemático de los problemas específicos de la problemas de decisión discretos, Bellman y sus colaborado- guerra fue, seguramente, la Investigación Operativa. El res se dedicaron a la ardua tarea de formular diferentes pro- término Operations Research fue utilizado por primera vez blemas en los términos de la Programación Dinámica. en Inglaterra, en 1941. En los años posteriores a la Guerra se Como resultado de esta labor, encontraron que las ideas abrieron nuevos temas de investigación y se plantearon centrales del método, en particular, el Principio de Optimali- nuevos problemas que fueron abordados desde una pers- dad, podían ser aplicadas satisfactoriamente en muchos de pectiva matemática. Entre estos nuevos temas se encontraba los problemas abordados. Descubrieron también las limita- la teoría de los p rocesos de decisión en múltiples pasos, que ciones de esta técnica y hallaron modos de sobreponerse a

1 Maestro en Ciencia con mención en Matemáticas. Docente de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Jorge Basadre Gronhmann. Tacna – Perú. 2 Licenciado en Matemáticas. Docente de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Jorge Basadre Gronhmann. Tacna – Perú. 3 Licenciado en Física. Docente de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Jorge Basadre Gronhmann. Tacna – Perú. 4 Licenciado en Estadística. Docente de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Jorge Basadre Gronhmann. Tacna – Perú.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:77-83 77 Ciencia & Desarrollo Chávez, J. et al. Optimización de programas matemáticos con programación dinámica. ellas, para algunos problemas puntuales. (Maurete & Ojea, formulación general con una función objetivo y un conjunto 2006). de restricciones, es decir: La programación dinámica se basa en el principio de Opt f(x ,..., x ) ü optimalidad, el cual establece que una política óptima está 1 n ï ï formada por subpolíticas. Pueden definirse como una técni- s.a : ( )= ï ca matemática que da solución a una serie de decisiones h1 x1,..., xn 0 ï secuenciales, cada una de las cuales afecta a las soluciones M ï ï futuras. Esto es importante, ya que raras veces se encuentra ( )= hm x1,..., xn 0 ý (P) ï una solución de operaciones en las que las implicaciones de g (x ,..., x ) £ 0 una decisión no se extienden hacia el futuro. Los ejecutivos 1 1 n ï M ï afrontan soluciones que requieren la toma de una serie de ï £ decisiones, en la que el resultado de cada una depende de los gk (x1,..., xn ) 0 ï resultados de una o unas decisiones previas de la serie. (Thie- r= Î Ì n ï x (x1,..., xn ) S R þ rauf, 1982). La programación dinámica encuentra la solución n ® = = < óptima de un problema con | n | variables descomponiéndo- donde f ,hi , g j : R R,i 1,m, j 1,k(m n) lo en | n | etapas, siendo cada etapa un subproblema de una sola variable. Sin embargo, como la naturaleza de la etapa Los elementos de un programa matemático son los difiere de acuerdo con el problema de optimización, la pro- siguientes: gramación dinámica determinística proporciona los detalles (x1 , …, x n ): Variables de decisión. para optimizar cada etapa. La programación dinámica es un f(x1 , …, x n ): Función objetivo. método que permite determinar de manera eficiente las Opt: Optimiza la función f que consiste en encontrar su decisiones que optimizan el comportamiento de un sistema máximo y mínimo. que evoluciona a lo largo de una serie de etapas (Taha, 1998). hm (x 1 , …, x n ) = 0: Restricciones de igualdad que han de cum- El objetivo fue optimizar programas matemáticos plir las posibles soluciones. con programación dinámica, con un cierto grado de certi- gk (x 1 , …, x n ) ≤ 0: Restricciones de desigualdad que han de dumbre, es decir, maximizar programas matemáticos linea- cumplir las posibles soluciones. les y no lineales con programación dinámica. Examinar el (x1 , …, x n ) Є S: Restricciones conjuntistas. gran potencial de la programación dinámica determinística debido al proceso de toma de decisiones en varias etapas y Los elementos básicos de la programación dinámica, presentar la estructura básica para la formulación de un con cierto grado de certeza, son los siguientes: programa lineal o no lineal como un modelo matemático de programación dinámica determinística. Definición de las etapas La programación dinámica es un método matemáti- Establece las etapas del proceso. En ocasiones, cada co obtenido mediante un algoritmo matemático de los pro- etapa es el resultado de una evolución natural del modelo a lo blemas de optimización. La idea básica del método es des- largo del tiempo y en otras ocasiones estas etapas tienen más componer el problema en subproblemas (más pequeños) los que ver con el razonamiento empleado para resolver el proble- cuales son algorítmicamente más manejables. El programa ma que con una verdadera evolución temporal del sistema. matemático lineal o no lineal es posible optimizarlo defi- niendo las etapas, las alternativas y los estados en cada etapa Definición de los Estados en cada etapa y formulando un modelo matemático o función recursiva Variable de la información necesaria para conocer la hacia adelante o en reversa, obtenida a partir de un algoritmo evolución del sistema a partir de ese momento. Dicha evolu- por el principio de optimalidad hasta obtener soluciones ción dependerá de los valores de estado y de los valores de la óptimas en cada etapa. variable de decisión. La programación dinámica determinística es un método de optimización utilizado para resolver diversos Definición de las Variable de decisión en cada etapa programas matemáticos. Este método llega a la solución Variable de decisión son oportunidades que pueden trabajando hacía atrás,.U partiendo del final del problema n tomarse en un determinado estado. Dependiendo del mode- problema enorme e inmanejable se convierte en una serie de lo matemático, el rango de valores que pueden tomar la problemas más pequeños y manejables. La optimización de variable de decisión puede depender del estado en que se programas matemáticos lineales y no lineales con programa- encuentre el sistema. ción dinámica determinística es, hoy en día, un recurso imprescindible de la matemática aplicada y, también, una Definición de la función recursiva. importante herramienta teórica. Función que no sólo busca optimizar , sino resolver el modelo de programación dinámica para que sea operativo MATERIAL Y MÉTODOS el modelo de recurrencia.

Materiales Principio de Optimalidad Se consideró como material de estudio programas El enunciado es el siguiente: “Una política óptima matemáticos lineales y no lineales que admiten la siguiente tiene la propiedad de que, sean cuales sea el estado inicial, las

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:77-83 78 Ciencia & Desarrollo Chávez, J. et al. Optimización de programas matemáticos con programación dinámica. decisiones restantes deben constituir una solución óptima Este problema tuvo 3 variables decisionales y como con respecto al estado resultante de la primera decisión” objetivo, una función que minimiza el tiempo total de res- (Bellman, 1957). puesta. En la tabla 2 se muestra el problema de las ambulan- Lo que significa que toda solución al problema total cias como un modelo de programación dinámica determi- (política óptima) está compuesta de subproblemas (subpolí- nística para una función en reversa y el resultado fue que a tica) que es también solución óptima de dicho subproblema. cada centro asistencial le asignaron 1, 2, 2 ambulancias médi- cas. Métodos Se utilizó el método recursivo en avance o en reversa , Tabla 2. Asignación de ambulancias medicas como un Se caracteriza porque el estado en la siguiente etapa queda modelo de programación determinística. completamente determinado por el estado y la política de d1 =1 d2 =2 d3 =2 decisión de la etapa actual. E l método recursivo en avance es x1 =5 Etapa 1 x2 =4 Etapa 2 x3 =2 Etapa 3 x4 =0 utilizado para desarrollar los cálculos de la etapa 1, hallando R1 (d 1 )=8 R2 (d 2 )=5 R3 (d 3 )=6 la solución óptima para esa etapa, hasta enc o ntr ar la solución óptima de la etapa n , ya que la solución óptima de un sub- Resolución de un programa lineal usando programa- problema se usa como dato para el siguiente subproblema. ción dinámica determinística El método recursivo en reversa comienza en la etapa n, hasta Usando la programación dinámica determinística se encontrar la solución óptima en la etapa 1. En cada etapa se resolvió el programa matemático lineal: define la variable de decisión, el valor de retorno de cada variable de decisión, el estado de entrada y de salida y la solu- max z = 2x + 3yü ï ción óptima en el estado de dicha etapa. Asimismo, en cada s.a : - 3x + 2y £ 6 ï etapa, la función recursiva en avance o en reversa es un mode- 2x + y £ 10ý lo matemático obtenido a partir de un algoritmo matemáti- - £ ï co. 2x y 6ï El modelo matemático de la función o ecuación x ³ 0, y ³ 0þï recursiva en reversa para el problema de las distribuciones de ambulancias es: En la tabla 3 se muestra el programa lineal como un modelo de programación dinámica determinística para una * min * f (x )= £ £ {R (d ) + f + (x + )} n n 1 dn 3 n n n 1 n 1 función recursiva en avance.

El modelo matemático de la ecuación recursiva en Tabla 3. Estructura de un modelo lineal con programación avance para el problema lineal es: dinámica determinística.

d2 =x 2 d1 =x 1 * * f (s ,t ,u )= max {R (d )+ f - (x - )º 0} i i i i di i i i 1 i 1 s2 =6 s1 =s 2 -2d 2 s0 =s 1 +3d 1

t2 =10 Etapa 2 t1 =t 2 -d 2 Etapa 1 t0 =t 1 -2d 1

Modelo matemático de la ecuación recursiva en u2 =6 u1 =u 2 +d 2 u0 =u 1 -2d 1 avance para el problema no lineal es: R2 (d 2 )=3x 2 R1 (d 1 )=2x 1

* =max { + * * º } fi (si ,ti ) Ri (di ) f - (si- 1,ti- 1), f - (si- 1,ti- 1) 0 di i 1 i 1 El resultado que se obtuvo fue de un punto óptimo de (2;6), con un valor de óptimo de 22.

RESULTADOS Resolución de un programa no lineal usando progra- mación dinámica determinística Distribución de ambulancias médicas con programa- Mediante la programación dinámica se resolvió el ción dinámica determinística programa matemático no lineal. Un proyecto del MS inisterio de alud requirió entre- max z = 7x2 + 6x + 5y 2 gar 5 ambulancias a 3 centros asistenciales en el interior del + £ país. En la tabla 1 se determinó la respuesta en tiempo pro- s.a : x 2y 10 medio de llegada a un punto de socorro, al contar con 1, 2 y 3 x - 3y £ 9 ambulancias. Se condicionó el reparto de las ambulancias x, y ³ 0 para que al menos un vehículo corresponda a cada centro asistencial. En la tabla 4 se muestra el programa no lineal como un modelo de programación dinámica determinística para una recursiva en avance: Tabla 1. Tiempo promedio de las ambulancias de llegar a un punto de socorro. Tabla 4. Estructura de un modelo no lineal con programa- Centros Asistenciales ción dinámica determinística. Ambulancias Médicas 1 2 3 d2 =x 2 d1 =x 1

1 8 10 12 s2 =10 Etapa 2 s1 =s 2 -2d 2 Etapa 1 s0 =s 1 -d 1

2 6 5 6 t2 =9 t1 =t 2 +3d 2 t0 =t 1 -d 1 2 2 3 3 4 5 R2 (d 2 )=5d 2 R1 (d 1 )=7d 1 +6d 1

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:77-83 79 Ciencia & Desarrollo Chávez, J. et al. Optimización de programas matemáticos con programación dinámica. El resultado que se obtuvo fue de un punto óptimo donde: = + * de (9,6; 0,2), con un valor óptimo de 702,92. fn (xn ,dn ) Rn (dn ) fn+1(xn+1) = - xn+1 xn dn DISCUSIÓN Cuarto paso. Cálculo de la ecuación recursiva en cada una Distribución de ambulancias médicas con programa- de las etapas: ción dinámica determinística n = 3 Un proyecto del MS inisterio de alud requiere entre- * = min { + *( )} f3 (x3) £ £ R3(d3) f x4 gar 5 ambulancias a 3 centros asistenciales en el interior del 1 d3 3 4 país. Se ha determinado que la respuesta en el tiempo pro- medio de llegada a un punto de socorro, según la tabla 5, al en donde : contar con 1, 2 y 3 ambulancias. Se ha condicionado el repar- = + * f3 (x3,d3 ) R3 (d3 ) f4 (x4 ) to de las ambulancias para que al menos un vehículo corres- x = x - d ponda a cada centro asistencial. Este problema tiene 3 varia- 4 3 3 = bles decisionales y como objetivo una función que minimiza x3 d3 el tiempo total de respuesta ¿cuántas ambulancias le toca a * cada centro asistencial? Tabla 6. Cálculos para f3 (x 3 ).

Tabla 5. Tiempo promedio de llegar a un punto de socorro. d3 f(x,d)=R(d)3 3 3 3 3 Solución Óptima * * Ambulancias Centros Asistenciales x3 1 2 3 f3 (x 3 ) d3 Médicas 1 2 3 1 12 - - 1 1 1 8 10 12 2 - 6 - 6 2 2 6 5 6 3 - - 5 5 3 3 3 4 5

n = 2 Para resolver el problema usando programación * min { * } f (x ) = £ £ R (d ) + f (x ) dinámica, con cierto grado de certidumbre, se debe tener en 2 2 1 d2 3 2 2 3 3 cuenta los siguientes pasos finitos consecutivos: en donde : f (x ,d ) = R (d ) + f *(x ) Primer paso. Se diagrama los tiempos promedios para una 2 2 2 2 2 3 3 = - ecuación recursiva en reversa la cual se muestra en la figura 1. x3 x2 d2 = Etapas: 1 2 3 4 x2 2 10 12 2 1 0 = = + * = + = d2 1: f2 (2,1) R2 (1) f3 (1) 10 12 22 = 5 6 x2 3 * 3 3 10 2 d = 1: f (3,1) = R (1) + f (2) = 10 + 6 = 16 5 2 2 2 3 6 = = + * = + = 4 5 d2 2 : f2 (3,2) R2 (2) f3 (1) 5 12 17 = x2 4 8 10 5 4 3 = = + * = + = d2 1: f2 (4,1) R2 (1) f3 (3) 10 5 15 Estados: x1 x2 x3 x4 = = + * = + = Figura 1. Tiempos promedios en reversa. d2 2 : f2 (4,2) R2 (2) f3 (2) 5 6 11 = = + * = + = d2 3 : f2 (4,3) R2 (3) f3 (1) 4 12 16 Segundo paso. Describimos el programa matemático con el objetivo de elegir d1 , d 2 , d 3 para: * Tabla 7. Cálculos para f2 (x 2 ). 3 ü d f(x,d)=R(d)+d* (x) Solución Óptima min å R (d ) = R (d ) + R (d ) + R (d ) 2 2 2 2 2 2 3 3 i=1 i i 1 1 2 2 3 3 ï * * x2 1 2 3 f (x ) d ï 2 2 2 3 = + + 2 22 _ _ 22 1 s.a : å di d1 d2 d3 ý i=1 ï 3 16 17 _ 16 1 di entero positivo ï 4 15 11 16 11 2 þï n = 1

* min * f (x )= £ £ {R (d ) + f (x )} Tercer paso. El m odelo matemático de la función o ecua- 1 1 1 d1 3 1 1 2 2 ción recursiva en reversa queda expresada como: en donde : f (x ,d ) = R (d ) + f *(x ) * = min { + * } 1 1 1 1 1 2 2 fn (xn ) 1£ d £ 3 Rn (dn ) fn+1(xn+1) = - n x2 x1 d1

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:77-83 80 Ciencia & Desarrollo Chávez, J. et al. Optimización de programas matemáticos con programación dinámica.

x = 5 Segundo paso. S e plantea el programa lineal como un 1 modelo matemático de programación dinámica determinís- = = + * = + = d1 1: f1(5,1) R1(1) f2 (4) 8 11 19 tica: = = + * = + = d1 2 : f1(5,2) R1(2) f2 (3) 6 16 22 = = + * = + = d1 3: f1(5,3) R1(3) f2 (2) 3 22 25 Tabla 10. Estructura de un programa lineal con programación dinámica determinística. * Tabla 8. Cálculos para f1 (x 1 ). d2 =x 2 d1 =x 1 * d1 f1 (x 1 ,d 1 )=R 1 (d 1 )+f 2 (x 2 ) Solución Óptima s2 =6 Etapa 2 s1 =s 2 -2d 2 Etapa 1 s0 =s 1 +3d 1 * * x1 1 2 3 f1 (x 1 ) d1 t2 =10 t1 =t 2 -d 2 t0 =t 1 -2d 1

5 19 22 25 19 1 u2 =6 u1 =u 2 +d 2 u0 =u 1 -2d 1

R2 (d 2 )=3x 2 R1 (d 1 )=2x 1 Quinto paso. Asignación de ambulancias médicas: Tercer paso. Se determina el m odelo matemático de la x = x - d ü x = x - d ü 2 1 1ï 3 2 2 ï x = x - d ü función o ecuación recursiva en avance: x = 5ü x = 5 - 1 ï x = 4 - 2 ï 4 3 3 ï 1 2 3 = - ý ý ý x4 2 2 ý * = { + * * º } d = 1þ x = 4 ï x = 2 ï ï fi (si ,ti ,ui ) maxdi Ri (di ) fi- 1(xi- 1); fi- 1(xi- 1) 0 1 2 3 x = 0 = ï = ï 4 þ = { + * * º } d2 2 þ d3 2 þ maxdi Ri (di ) fi- 1(si ,ti ,ui ); fi- 1(si ,ti ,ui ) 0

Sexto paso. En la tabla 9 se muestra la asignación de ambu- donde las ecuaciones de los estados o restricciones son: lancias médicas como un modelo matemático de programa- si-1 = s i – a 1i d i ción dinámica determinística: ti-1 = t i – a 2i d i

ui-1 = u i – a 3i d i Etapas: 1, 2,3.

Variable de decisión en cada etapa: d1, d 2, d 3. Cuarto paso. Se calcula la ecuación recursiva en cada una Estado de entrada y de salida en cada etapa: x1 , x 2 , x 3, x 4 . de las etapas: Valor generado por cada variable de decisión: R1 , R 2. i = 1 max f *(s ,t ,u )= {R (d ) + f *(s ,t ,u )} Tabla 9. Asignación de ambulancias médicas como un 1 1 1 1 d1 1 1 0 0 0 0 modelo de programación determinística. =max{2d }... (1) d1 1 d1 =1 d2 =2 d3 =2 x =5 Etapa 1 x =4 Etapa 2 x =2 Etapa 3 x =0 Se sabe que 1 2 3 4 ³ Þ + ³ Þ - £ £ R1 (d 1 )=8 R2 (d 2 )=5 R3 (d 3 )=6 s0 0 s1 3d1 0 s1 3 d1 0 ³ Þ - ³ Þ £ £ t0 0 t1 2d1 0 0 d1 t1 2 Un punto óptimo es (d1 , d 2 , d 3 ) = (1; 2; 2) y el valor u ³ 0 Þ u - 2d ³ 0 Þ 0 £ d £ u 2 óptimo del programa matemático es: 0 1 1 1 1 Ocurre un máximo en la ecuación (1) R1 (d 1 )+ R 2 (d 2 )+ R 3 (d 3 )=8+5+6=19 æ t u ö si d = minç 1 , 1 ÷, entonces Optimización de p rogramas lineales con programa- 1 è 2 2 ø ción dinámica determinística ì t u ü f *(s ,t ,u ) = 2* miní 1 , 1 ý Para resolver el programa lineal, usando programa- 1 1 1 1 î 2 2 þ ción dinámica, con cierto grado de certidumbre, se debe tener en cuenta los pasos finitos consecutivos siguientes : i = 2 max z = 2x + 3yü * =máx{ + * } ï f2 (s2,t2,u2) R2(d2) f1 (s1,t1,u1) s.a : - 3x + 2y £ 6 d2 ï + £ =máx{3d + 2*min{t 2,u 2}} 2x y 10ý d2 2 1 1 - £ ï máx 2x y 6ï = {3d + 2*min{(t - d ) 2,(u + d ) 2}} d2 2 2 2 2 2 x ³ 0, y ³ 0þï =máx{3d + 2*min{(10 - d ) 2,(6 + d ) 2}} d2 2 2 2 Primer paso. Se e stablece la estructura básica de un modelo con programación dinámica determinística: Quinto paso. Se calcula el valor óptimo

£ £ = Etapas: 1,2. Si 0 d2 10,entonces d2 6 Variable de decisión en cada etapa: d1, d 2. = - = = + = Se sabe que t1 10 6 4 ; u1 6 6 12 Estado de entrada y de salida en cada etapa: s,21 s, s 0,210 t, t, t, u, 2 u, 1 u 0. æ 4 12 ö Valor generado por cada variable de decisión: R2 , R 1. Luego ocurre un máximo si d = minç , ÷= 2 1 è 2 2 ø

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:77-83 81 Ciencia & Desarrollo Chávez, J. et al. Optimización de programas matemáticos con programación dinámica.

Ocurre un máximo en la ecuación (1) si d1 =min(s 1 , t 1 ),

Por lo tanto, un punto óptimo es (d1 , d 2 ) = (2;6). Finalmente entonces: el valor óptimo del programa matemático es: * = ( { })2 + { } f1 (s1,t1) 7* min s1,t1 6*min s1,t1 z = 2(2) + 3(6) = 22 i = 2 máx f * (s ,t )= {R (d ) + f * (s ,t )} Optimización de Programas no lineales con programa- 2 2 2 d2 2 2 1 1 1 ción dinámica determinística máx ì 2 ü Para resolver el siguiente programa no lineal usando ï { 2 + * { { - + }}} ï = í 5d2 7 min s2 2d2 ,t2 3d2 ý programación dinámica, con cierto grado de certidumbre, se ï + * { - + } ï î 6 min s2 2d2 ,t2 3d2 þ debe tener en cuenta los siguientes pasos finitos consecuti- d2 max z = 7x2 + 6x + 5y2 ü ï Quinto paso. Se reformuló el programa matemático no s.a : x + 2y £ 10ï ý lineal: x - 3y £ 9ï ³ ï max z = 7x2 + 6x + 5y 2 ü x, y 0þ ï vos: s.a : x + 2y £ 10 ï ý - £ . Se e stablece el elemento básico del modelo de x 3y 9 ï Primer Paso ï programación dinámica determinística: x, y ³ 0 þ

Etapas: 1,2. Para obtener los extremos condicionados sujeta a

Variable de decisión en cada etapa: d1, d 2. condiciones de enlace, se procede primero construyendo la

Estado de entrada y de salida en cada etapa: s2 , s 1 , s 0, t 2 , t 1 , t 0 . función de Lagrange:

Valor generado por cada variable de decisión: R2 , R 1. l l = 2 + + 2 + l + - + l - - L(x, y, 1, 2 ) 7x 6x 5y 1(x 2y 10) 2 (x 3y 9) Segundo Paso. S e plantea el programa matemático no ¶ L =14x + 6 + l + l = 0 ... (2) lineal como un problema de programación dinámica deter- ¶ x 1 2 minística: ¶ L = + l - l = 10y 2 1 3 2 0 ... (3) Tabla 11. Estructura de un programa no lineal con ¶ y programación dinámica determinística. ¶ L = x + 2y - 10 = 0 ... (4) ¶ l d2 =x 2 d1 =x 1 1 s2 =10 Etapa 2 s1 =s 2 -2d 2 Etapa 1 s0 =s 1 -d 1 ¶ L = x - 3y - 9 = 0 ... (5) t2 =9 t1 =t 2 +3d 2 t0 =t 1 -d 1 ¶ l 2 2 2 R2 (d 2 )=5d 2 R1 (d 1 )=7d 1 +6

Tercer paso. Se calcula el m odelo matemático de la ecua- Resolviendo (4) y (5) se tiene d2 =0,2. Se sabe que: ción recursiva en avance: s1 = 10-2d 2 = 10-2(0,2) = 9,6 y t 1 = 9+3d 2 = 9+3(0,2) = 9,6 * max * f (s ,t )= {R (d ) + f - (s - ,t - ), f - (s - ,t - ) º 0} 1 i 1 di i i i 1 i 1 i 1 i 1 i 1 i 1 Luego ocurre un máximo si d1 = min{s 1 ,t 1 } = 9,6. Por donde las ecuaciones de los estados, restricciones, son: lo tanto un punto óptimo es (d1 , d 2 ) = (x; y) = (9,6; 0,2). Final- si-1 = s-a i 1i d i mente el valor óptimo del programa no lineal es: ti-1 = t-a i 2i d i z=7(9,6)2 +6(9,6) + 5(0,2) 2 =702,92 Cuarto paso. Se calcula de la ecuación recursiva en cada una de las etapas: CONCLUSIONES = i 1 La programación dinámica es un método de optimi- * =máx { + * } zación que descompone los programas matemáticos de n f1 (s1,t1) R1(d1) f0 (s0 ,t0 ) d1 variable en n etapas, en que cada etapa incluye un subproble- =máx { 2 + + * } ma de una sola variable. 7d1 6d1 f0 (s0 ,t0 ) d1 La optimización de programas matemáticos con =máx { 2 + } programación dinámica determinística requiere de un méto- 7d1 6d1 ...(1) d1 do matemático o función recursiva en avance obtenida de un algoritmo matemático apropiado para cada problema indivi- Se sabe que: dual. s ³ 0 Þ s - d ³ 0 Þ 0 £ d £ s En la optimización de programas matemáticos no 0 1 1 1 1 lineales con programación dinámica, con cierto grado de ³ Þ - ³ Þ £ £ t0 0 t1 d1 0 0 d1 t1 certeza, la aplicación de los multiplicadores de Lagrange

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:77-83 82 Ciencia & Desarrollo Chávez, J. et al. Optimización de programas matemáticos con programación dinámica. linealizan el programa no lineal para encontrar valores ópti- Bronson R. (1996). Investigación de operaciones . México: mos. Schaum-McGraw-Hill. Maurette, M., Ojea, I. (2006). Programación Dinámica . Mono- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. grafía. Sasieni, M. (1982). Investigación de operaciones . México: Limusa. Ackoff, R. (1987). Fundamentos de Investigación de operaciones . Taha, A. (1998). Investigación de operaciones. Una introducción . México: Limusa. México: Prentice Hall.6°Edición. Bellman, R. (1957). Dynamic Programming. Princeton: Prince- Thierauf, R. (1986). Introducción a la investigación de operaciones . ton University Press México: Limusa.

Correspondencia: Jhony Alfonso Chávez Delgado: [email protected] Fecha de Recepción: 10/10/2014 Luis César Mendez Ávalos: [email protected] Fecha de Aceptación: 01/06/2015 Eduardo Rodríguez Delgado: [email protected] Luis Asunción López Puycán: [email protected]

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:77-83 83 Ciencia & Desarrollo Revista Ciencia & Desarrollo 2015; 19: 84-88 / ISSN 2304-8891 INMUNONUTRICIÓN EN LA SALUD Y LA ENFERMEDAD IMMUNONUTRITION IN HEALTH AND DISEASE

1 Carlos Cuya Mamani

RESUMEN

El sistema inmune cumple un rol esencial en la regulación de la homeostasis, junto con el sistema nervioso y el sistema endocrino, con- formando un macrosistema regulador. La nutrición tiene enorme implicancia en la respuesta inmunitaria a los agentes lesivos, así como en su inmunomodulación. El presente artículo describe la importancia que tienen los nutrientes en la programación del sistema inmuni- tario en las diferentes etapas de la vida, los cuales conducen a un estado óptimo de salud, especialmente en la gestación y en época infantil. Asimismo, se revisa las funciones que cumplen los nutrientes ante la respuesta inflamatoria en las diferentes enfermedades, especialmente en pacientes críticos y con cáncer, donde la inflamación se torna sumamente agresiva.

Palabras clave: nutrición, sistema inmunitario.

ABSTRACT

The immune system plays an essential role in the regulation of homeostasis, along with the nervous system and the endocrine system, forming a macro-regulator. Nutrition has huge implications in the immune response to harmful agents, as well as their immunomodulation. This article describes the importance of nutrients in the programming of the immune system at different stages of life, which lead to an optimal state of health, especially during pregnancy and childhood period. Also, the roles nutrients to the inflamma- tory response in various diseases, especially cancer patients critics and where inflammation becomes extremely aggressive is reviewed.

Keywords: nutrition, immune system.

INTRODUCCIÓN la inmunidad celular y humoral En la primera, ocurre una disminución en el tamaño del timo y alteración en la relación Los organismos vivos, dentro de ellos nosotros los CD8/CD4. En la inmunidad humoral se afectan los linfoci- seres humanos, se caracterizan por mantener una homeostasis1, 2 , tos T cooperadores. es decir, un equilibrio fisiológico que les permite mantener la Es importante destacar, la importancia de los vida. Tres son los sistemas homeostáticos por excelencia, que nutrientes con capacidad inmunomoduladora, tales como se encargan de ello: el sistema nervioso , el sistema endocrino y el los antioxidantes y los ácidos grasos omega-3, los cuales son sistema inmunitario . Este último, cuya función principal es capaces de disminuir la activación del factor nuclear kappa beta defendernos de las infecciones y tumores desde el inicio de la (NFkB), que junto a la proteína activadora – 1 , aumentan el vida, la ejerce en forma integrada, anatómica y funcionalmen- tiempo de respuesta inflamatoria, a nivel genético. te, tanto con el sistema nervioso como con el sistema endocri- De esta manera, el estado nutricional de un ser huma- no.3 De esta manera la homeostasis, y por ende la salud, se no repercute en el estado inmunológico. Ahora se investiga mantiene gracias a un macrosistema regulador: el neuroinmunoendo- las implicancias de este conocimiento científico, especial- crino. Un ejemplo palpable de esta integración es el hecho mente la inmunomodulación que ejercen los nutrientes en comprobado ya, de cómo situaciones de ansiedad, depresión las diferentes etapas de la vida, tanto en la salud como en la y estrés emocional se acompañan, muchas veces, de mayor enfermedad. Han surgido nuevos conceptos que están rela- susceptibilidad a padecer infecciones, cánceres y enfermeda- cionados a la inmunonutrición, tales como alimentos fun- des autoinmunes.4 cionales (aquellos que actúan en forma benéfica sobre una o Se denomina inmunonutrición a la capacidad que más funciones del organismo, más allá de su efecto nutricio- tienen los nutrientes de influir en la fisiología del sistema nal), probióticos (“microorganismos vivos” que, cuando se inmune. En los seres humanos un buen estado nutricional administran en cantidades adecuadas, confieren un benefi- repercute en un buen funcionamiento inmunológico y una cio a la salud del consumidor), prebióticos (glúcidos no buena salud. En personas desnutridas la respuesta inmuno- digeribles, que estimulan el crecimiento o la actividad de los lógica esta disminuida y ante un proceso de inflamación microorganismos autóctonos, resultando en un beneficio aguda y/o crónica el gasto energético y el estado nutricional para la salud), simbióticos (mezclas de probióticos y prebió- se alteran. La desnutrición afecta las diferentes barreras ticos que generan una acción saludable sinérgica).5 defensivas, tales como la piel y mucosas. También se alteran

1 Maestro en Medicina, Médico Cirujano General. Jefe del Departamento de Cirugía del Hospital III Yanahuara ESSALUD Arequipa. Docente de la Facultad de Medicina de la Universidad Nacional de San Agustín. Arequipa – Perú.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:84-88 84 Ciencia & Desarrollo Cuya , C . Inmunonutrición en la salud y la enfermedad. FISIOLOGÍA BÁSICA DEL SISTEMA INMUNITARIO inflamatorias, porque se producen ante una lesión tisular de cualquier tipo. Hay otras interleucinas, como IL-10 e IL-13 , Durante millones de evolución, el ser humano ha que tienen efecto contrario. Es importante destacar que hay desarrollado un arsenal de defensas, el sistema inmunitario, interleucinas que tienen funciones muy concretas. que le permite responder a diferentes agentes invasivos; su Se ha desarrollado gran evidencia respecto a la pola- accionar va desde simples barreras físicas (piel, mucosas), rización funcional de los linfocitos T4+, basados en la pro- hasta células especializadas (leucocitos), además de otros ducción de diferentes tipos de citocinas. Concretamente, hay componentes biológicos, químicos y nucleares (anticuerpos, un grupo de linfocitos T4 helper de tipo 1 (Th1) que produ- citocinas y radicales libres). Los mecanismos de defensa ce interferón gamma (INF-γ ), IL-2 y factor de necrosis tumoral alfa frente a los microorganismos son de dos tipos, los cuales son (TNF-β), los cuales activan macrófagos y están involucrados interactivos, a saber: la inmunidad innata y la inmunidad en la inmunidad celular. En el otro lado, los linfocitos T4 de adquirida. tipo 2 (Th2) producen IL-4, IL-5, IL-10 e IL-13 median una
La inmunidad innata está disponible desde el naci- intensa respuesta por anticuerpos e inhiben muchas accio- miento, y constituye la primera defensa, Esencialmente son nes de los macrófagos.7 la piel, la secreción de las mucosas y la acidez del estómago. La segunda barrera, la inmunidad adaptativa, se adquiere ya Células más tarde en la vida, luego de una infección que es vencida Macrófago B con éxito o luego de una vacunación. Tenemos una memoria inmunológica, guardada en grupos de linfocitos, producién- Células NK dose rápidamente anticuerpos en una siguiente infección. IL-12 IFN-γ Disponemos de un sistema inmunitario humoral (linfocitos Antígeno IL-2 IL-2 B), y otro celular (linfocitos T). Th1 IFN-γ CTL Células Los antígenos son las sustancias que nuestro orga- Célula de Th0 antígeno Th nismo las reconoce como extrañas, produciendo respuestas presentado IL-5 Eosinófilos inmunitarias específicas. Los linfocitos T y B se especializan Th2 en el timo y la médula ósea respectivamente, adquiriendo IL-2 proteínas de superficie características, y de esta manera IL-4 Células B inmunocompetencia, es decir capacidad de producir res- puestas inmunitarias ante estímulos apropiados. Algunas de Figura 2. Funciones de los linfocitos T4 ayudadores. dichas proteínas actúan como receptores de antígenos, que son moléculas capaces de reconocer antígenos específicos como CD4+ y CD8+. Esta es la razón por la que los linfoci- tos T se llaman T4 y T8.6 BASES FISIOLÓGICAS DE LA INMUNONUTRICIÓN

El intestino es el órgano inmunitario más grande del Agente infeccioso organismo humano, de ahí la importancia, dada su función, de la inmunonutrición en la homeostasis. Dispone de más Barrera fisicoquímica del 80% de linfocitos B, que producen inmunoglobulinas y Infección del 65% del tejido inmunitario. Tiene características peculia- Presentación de antígenos res respecto al resto del sistema inmune en general. El tejido citocinas Sistema Complemento linfático asociado al intestino (“gut association linfatic tissue”: inmune Macrófagos Macrófagos adquirido células T Neutrófilos GALT), dispone de inmunocitos especializados, como Citocinas células B linfocitos T intraepiteliales y células epiteliales presentado- 8 Mediadores de inflamación: citocinas, eicosanoides, ras de antígenos, que no existen en otros tejidos. oxígeno reactivo, óxido nítrico La respuesta inflamatoria que se produce en el intes- tino, debe ser localizada y regulada enteramente en el mismo. Daño Órganos sistemáticos: Cerebro (fiebre, anorexia), músculo Destrucción esquelético (proteólisis), Tejido Adiposos (lipólisis); Hígado patógena tisular local (síntesis proteica de fase aguda) La exacerbación de la misma puede ser causa de inmunosu- presión y esta está específicamente relacionada con linfoci- tos residentes totales bajos en las placas de Peyer, capa Eliminación patógena, reparación de tejido, memoria inmunológica intraepitelial y lámina propia. Esta disminución de linfocitos se acompaña con alteración proporcional de células T, pro- Figura 1. Panorama general de la respuesta inmunitaria. medio bajo de CD4 y CD8, y baja expresión de receptor de las células T y niveles reducidos de inmunoglobulina A intes- Por otro lado, las citocinas son pequeñas hormonas tinal. Todo ello tiene como consecuencia una proliferación proteicas que cumplen funciones, en el crecimiento y dife- microbiana, lo cual lleva a un estado de inmunoparálisis, es renciación celular, ya sea estimulando o inhibiéndolas. En decir a una incapacidad del sistema inmunitario para llevar a suma, los linfocitos son células presentadoras de antígenos cabo sus funciones. Aquí es importante la contrarregulación que producen citocinas. Hay un buen número de ellas, como de la respuesta inmunoinflamatoria que debe darse con la el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α ), y otras denominadas participación del sistema endocrino, nervioso e inmunológi- interleucinas (IL) como IL-1 o IL-6 , llamadas también pro- co que debe dar fin a la respuesta inflamatoria.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:84-88 85 Ciencia & Desarrollo Cuya , C . Inmunonutrición en la salud y la enfermedad. INMUNONUTRICIÓN EN LA SALUD citocinas (interleucina 8, resistente a las enzimas digestivas del lactante), quimioquinas y factores de crecimiento. La Programación temprana del sistema inmune y su papel regulación de los componentes de la leche humana están sobre la nutrición bajo el control de factores metabólicos, neuroinmunes y La investigación actual nos muestra cuan importan- hormonales. tes son las atenciones que recibe un ser humano en los pri- Como vemos, la leche humana tiene componentes meros años de vida, tanto en el aspecto fisiológico y psicoló- que juegan un papel esencial en el desarrollo del sistema gico, que repercuten en su futuro, y hacen de él un ser saluda- inmunitario del niño. Estos se encuentran en niveles bastan- ble. Pero también, se están haciendo cada vez más importan- te elevados, ya sea en el calostro o en la leche inicial, en com- tes las interrelaciones gen-medioambiente que se dan en el paración con los niveles encontrados en el plasma de la transcurso del embarazo, las cuales pueden ocasionar modi- madre. Dependiendo de la fase y etapa de lactancia, también ficaciones permanentes en los procesos fisiológicos y la hay componentes celulares que están presentes en la leche susceptibilidad a la enfermedad, alterando la expresión materna, y estos son principalmente diversas variedades de genética y la predisposición a la enfermedad mediante meca- leucocitos, y todos ellos se encuentran en forma activada. nismos epigenéticos. Prueba de ello son el aumento epidé- Se ha encontrado que la leche materna no es estéril, al mico de patologías alérgicas y autoinmunes. contrario es una fuente excelente de bacterias comensales En humanos, se produce un desarrollo importante para el intestino del recién nacido y una forma de defensa del sistema inmunitario ya en el útero materno y también en contra las infecciones. Las bacterias encontradas son los las primeras semanas y meses luego del nacimiento, y ahí lactobacilos, estreptococos, estafilococos y enterococos. tiene una enorme importancia la nutrición. Estudios en Fue a inicios de este siglo, que dos grupos europeos, de modelos animales recientes nos muestran que la alteración forma independiente, descubren la existencia de bacterias en de la dieta materna, a través de cambios epigenéticos en la la leche materna y su potencial probiótico. expresión génica, pueden modificar el riesgo de enfermedad El equilibrio fisiológico del sistema inmunitario del alérgica respiratoria en los descendientes. Hay además evi- recién nacido depende también de la colonización microbia- dencias de que agentes medioambientales como los factores na intestinal. Las bacterias intestinales propician las respues- dietéticos, el tabaco y la exposición a bacterias, pueden modi- tas linfocitarias Th1, compensando el desequilibrio Th2, ficar la respuesta inmunitaria del neonato. típico de los recién nacidos. Se han determinado propiedades inmunomodulado- ras en muchos nutrientes de la dieta que parecen actuar a Micronutrientes y sistema inmunitario través de rutas metabólicas conocidas. Entre estos nutrien- Las células que integran el sistema inmunitario, así tes tenemos a los ácidos grasos poliinsaturados, antioxidan- como otras que también participan en la respuesta inmune, tes y otras vitaminas. Se ha demostrado que la disminución necesitan ser alimentadas, es decir, requieren de aporte ópti- en el consumo de ácidos grasos antiinflamatorios n-3 , por la mo de energía, macronutrientes y micronutrientes. Estas madre, los cuales se encuentran en el aceite de pescado, actúan en las diversas rutas metabólicas de la respuesta inmu- origina un aumento de enfermedades alérgicas. Están en nológica. Hoy en día, se reconoce que el estado nutricional estudios otros nutrientes como la vitamina D, vitamina E y el de una personal modula su inmunidad, por lo que es necesa- cinc. No debemos dejar de considerar otros factores como la rio suministrar los adecuados niveles de nutrientes para exposición bacteriana materna (a productos patogénicos garantizar el adecuado funcionamiento del mismo. como no patogénicos), el entorno de citocinas en el que se Los micronutrientes tienen su función en el sistema encuentra el feto, y hasta influencias endocrinas, pero todas inmunitario en tres niveles: 1. reforzando las barreras físicas ellas durante la gestación.9 (piel y mucosas), 2. en la inmunidad celular y 3. en la inmuni- dad humoral (producción de anticuerpos). Las vitaminas A, Influencia de la leche humana en la salud del lactante C, E y el oligoelemento cinc ayudan a mejorar la función de

La leche humana es la vía de comunicación entre el la barrera cutánea. Las vitaminas A, B6 , B 12 , C, D, E y los sistema inmunitario de la madre y el de su bebé. Así, el papel folatos, así como los oligoelementos hierro, cinc, cobre y beneficioso de la lactancia materna sobre la función inmuni- selenio, actúan en conjunto para mejorar las actividades de taria del recién nacido se ha estudiado profusamente. Ya defensa de las células inmunitarias. Además, todos estos vemos, por lo pronto, la diferencia que tiene en la salud aquel micronutrientes, excepto, la vitamina C y el hierro, son niño que recibe lactancia materna del que no lo hace. El importantes en la producción de anticuerpos.11 sistema inmunitario requiere maduración y esta se caracteri- za por el desarrollo de una respuesta equilibrada Th1/Th2. Antioxidantes y sistema inmune La madurez de este sistema comprende también los meca- Las biomoléculas son susceptibles de deterioro bajo nismos de regulación de la tolerancia y activación de la res- el influjo de las especies reactivas de oxígeno (ROS) , de los que los puesta inmune. Si ellos no funcionan adecuadamente pue- radicales libres son componentes; éstas se producen por la den propiciarse enfermedades como alergias alimentarias, utilización de oxígeno en las vías metabólicas del organismo. problemas de autoinmunidad y enfermedades inflamatorias De allí que se hace necesario un equilibrio entre oxidantes y del intestino.10 sustancias antioxidantes para el mantenimiento de la salud, La leche materna es una secreción inmunonutricio- el cual cobra mayor importancia en el sistema inmunitario. nal sui-géneris que contiene muchas moléculas de defensa El desequilibrio, es decir el estrés oxidativo , es la base de (inmunoglobulina A secretora, lactoferrina y lisozima), muchas enfermedades así como del envejecimiento.12

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:84-88 86 Ciencia & Desarrollo Cuya , C . Inmunonutrición en la salud y la enfermedad. Los antioxidantes pueden ser: endógenos (genera- lar. Otras proteínas que produce el tejido adiposo se agrupan dos en el organismo), y estos a su vez enzimáticos (superóxi- bajo el nombre de adipoquinas, y sus funciones abarcan la do dismutasa, catalasa, glutatión peroxidasa, glutatión regulación del metabolismo, presión sanguínea, inmunidad, reductasa y las tiorredoxinas, y no enzimáticos (glutatión); hemostasia, angiogénesis o inflamación.14 también tenemos los antioxidantes exógenos (incorporados Los adipocitos poseen también funciones semejan- desde el exterior, generalmente en la dieta), entre ellos vita- tes a diversas células inmunitarias, como por ejemplo, pro- mina C o ácido ascórbico, vitamina E o tocoferoles, polife- ducción de citocinas y activación del complemento. La con- noles y los carotenoides. centración elevada de citocinas proinflamatorias (IL-6, IL- En diversos estudios, se ha demostrado la importan- 1β y TNF-α), así como de algunas proteínas de la inflama- cia de la ingestión de dietas o suplementos con más de un ción, se han relacionado con la masa grasa en adultos. Se ha oxidante. Por ejemplo, la combinación de vitamina C y E ha logrado evidenciar que los precursores de adipocitos tienen resultado ser eficaz para disminuir la prevalencia e incidencia la capacidad de fagocitar y pueden convertirse en células de la enfermedad de Alzheimer, aunque ello no se corroboró parecidas a los macrófagos. Recientes estudios muestran que cuando se administró una sola de ellas. También se ha la acumulación de tejido graso origina la sobreexpresión de encontrado que la vitamina C, E y el β-caroteno protegen los numerosos genes relacionados con la respuesta inmunitaria lípidos de las membranas celulares y neutralizan las especies y la inflamación, lo que lleva a la producción de citocinas reactivas de oxígeno (ROS) y especies reactivas de nitrógeno (RNS), especialmente proinflamatorias. De esta manera, se hace ya mediante acción cooperativa sinérgica, aún en pequeñas comprensible como es que la obesidad está relacionada a cantidades como las que se encuentran en la dieta. múltiples enfermedades.

Ácidos grasos y sistema inmune Situación nutricional en pacientes infectados por Los ácidos grasos tienen funciones importantes en VIH+ y con sida las células por ser una fuente importante de energía, son Los trastornos nutricionales están presentes en este componentes esenciales de las membranas celulares, y tam- tipo de pacientes, y los primeros estudios nos mostraron bién actúan como moléculas señalizadoras y reguladoras de pérdida de peso y disminución de las proteínas corporales. la expresión génica. También se ha encontrado evidencias, El tratamiento antirretroviral de alta eficacia ha propiciado desde hace tiempo, de que son capaces de regular la función una disminución de los niveles de desnutrición y una mejora inmune. de la supervivencia y en las funciones inmunológicas, aun- Por ejemplo, los ácidos grasos poliinsaturados omega-3, que también tiene sus complicaciones como la lipodistrofia, como el eicosapentanoico (EPA) y el docosahexanoico (DHA), han que se relaciona a su vez con resistencia a la insulina y altera- mostrado efectos beneficiosos en una serie de enfermeda- ciones en el metabolismo, tales como hipertrigliceridemia, des inflamatorias crónicas, como la arteriosclerosis y la obe- intolerancia a la glucosa y diabetes.15 sidad.13 Actualmente, es evidente que la educación alimenta- ria y la asistencia nutricional son necesarias en los pacientes INMUNONUTRICIÓN EN LA ENFERMEDAD con SIDA. Además, se hace necesaria la evaluación bioquí- mica en esta enfermedad, la cual debe incluir, al menos, Obesidad, sistema inmunitario y respuesta inflamato- niveles séricos de albumina, transferrina, proteínas totales, ria colesterol, hemoglobina y hematocrito. En la actualidad estamos frente a una creciente explosión epidemiológica de enfermedades no transmisi- Nutrición e inmunidad en el cáncer bles, entre ellas la obesidad, debido a un estilo de vida equi- Un estilo de vida saludable y una dieta adecuada vocado. Tanto el sobrepeso como la obesidad se caracteri- pueden prevenir del 30 a 40% de todos los cánceres según zan por un estado inflamatorio crónico de grado leve. estudios epidemiológicos. Es clara la evidencia científica que La inflamación es una poderosa respuesta de los muestra que el exceso de peso corporal (sobrepeso, obesi- tejidos vivos ante un agente lesivo, y es tan potencialmente dad) es un factor de riesgo para el desarrollo y pronóstico de destructiva que muchas veces puede tornarse inmanejable, diversos cánceres como el de colon, mama, endometrio, como ocurre en la sepsis, cuando se trata de una respuesta riñón, esófago y próstata; aguda, y que en el caso de enfermedades crónicas, juega un Son numerosos los estudios en los que se muestra la papel importante en las patologías cardiovasculares, cáncer, importancia que tiene la dieta y el estilo de vida (que incluye diabetes, asma e, inclusive, en la enfermedad de Alzheimer. la actividad física) en la protección contra el desarrollo del El tejido adiposo es altamente sensible a la hipoxia, y la falta cáncer, así como en el de las enfermedades crónicas. Tal de oxígeno provoca respuesta inflamatoria con un aumento protección puede ocurrir a través de acción directa en el de la producción de señales cuyo objetivo esencial sería sistema inmune (potenciándolo o suprimiéndolo); también estimular la vascularización local. sobre el desarrollo mismo del tumor, modulando la expre- El tejido adiposo es un órgano endocrino por su sión genética, o por actividad antioxidante. capacidad de producir hormonas como la leptina (factor La protección contra el desarrollo del cáncer se logra adelgazante de la sangre); la adiponectina , la proteína más con una ingesta adecuada de vitaminas A y C, beta- abundante secretada por el adipocito y cuyas funciones más carotenos, selenio, cinc, probióticos y ácidos grados poliin- destacadas son la sensibilización a la insulina y una acción saturados n-3. Estos modulan la respuesta inmunitaria o antiinflamatoria y de protección ante la lesión cardiovascu- actúan como antioxidantes. Además, muchos componentes

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:84-88 87 Ciencia & Desarrollo Cuya , C . Inmunonutrición en la salud y la enfermedad. dietéticos pueden actuar como agentes quimiopreventivos, ramificada, nucleótidos, ácidos grasos de cadena larga n-3, vita- modulando la apoptosis o muerte celular programada, inte- minas antioxidantes, elementos traza, taurina. ractuando a nivel celular o molecular, a través de la activa- ción o inactivación selectiva de la expresión génica. Al res- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS pecto, es importante recordar que consumimos varios nutrientes en la dieta, y estos tienen diferente acción en la 1. Dvorkin M, Cardinali D, Iermoli R. Bases Fisiológicas de expresión génica, por lo que resulta ideal hacer una adecuada la Práctica Médica 14ava ed. Editorial Médica Panameri- combinación de nutrientes en la alimentación. Por ejemplo, cana 2010. tanto la ingesta baja de fibra y alta de carnes rojas, que origina 2. Mezquita C. Fisiología Médica. Del razonamiento fisioló- un desequilibrio entre los ácidos grasos poliinsaturados n-3 gico al razonamiento clínico 1ra. ed. Editorial Médica y n-6, han sido relacionados con un incremento en el riesgo Panamericana 2011. de cáncer.16 3. Campillo J. El mono estresado 1ra. ed. Drakontos 2012. Respecto al tratamiento mismo del cáncer, la investi- 4. Gardner D, Shoback D. Endocrinología básica y clínica gación científica también muestra datos favorables, respecto 9a. ed. McGraw Hill 2012. a la inmunonutrición, en la potenciación del sistema inmune 5. Suárez J. Microbiota autóctona, probióticos, prebióticos. luego del tratamiento quirúrgico. Esta se lleva a cabo con la Nutr Hosp. 2015; 31(Supl. 1):3-9. administración de ácidos grasos poliinsaturados n-3, argini- 6. Crabtree U. Inmunonutrición. Revista Gastrohnup Año na y nucleótidos. Además, ha resultado esencial el uso de la 2010 Volumen 12 Número 3: 113-119. inmunonutrición preoperatoria, la cual mejora el resultado 7. Abbas A, Lichtman A, Pillai S. Inmunología celular y del tratamiento quirúrgico del cáncer del tracto gastrointes- molecular 7ma. ed. Elsevier 2012. tinal superior, reduciendo el número de complicaciones. 8. Feldman M, Friedman L, Brandt L. Enfermedades diges- tivas y hepáticas. Fisiopatología, diagnóstico y tratamiento Inmunonutrición en pacientes quirúrgicos y en estado 8va. ed. Elsevier 2012. crítico 9. Prescott S. Implicación de los acontecimientos in útero Los traumatismos, las quemaduras, las heridas y la en el desarrollo de las enfermedades alérgicas. En: Inmu- cirugía producen una respuesta inflamatoria que puede nonutrición en la salud y enfermedad 1ra. ed. Editorial llegar a ser inmanejable y perjudicial en algunos pacientes. El Médica Panamericana 2011. nombre que toma esta respuesta inflamatoria es el síndrome 10. Mujico J, Marcos A. Factores inmunológicos de la leche de respuesta inflamatoria sistémica (SIRS, sistemic inflamatory materna. En: Inmunonutrición en la salud y enfermedad response syndrome) y su característica principal es que produce 1ra. ed. Editorial Médica Panamericana 2011. niveles excesivos de citocinas inflamatorias, especialmente 11. Maggini S, Beveridge S. Vitaminas y oligoelementos que factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), interleucina 1 beta (IL-1β), mejoran la función inmunitaria mediante el refuerzo de interleucina 6 (IL-6) e interleucina 8 (IL-8). A esta hiperinflama- las barreras epiteliales y las respuestas celular y humoral. ción le puede seguir un estado de inmunosupresión, en el En: Inmunonutrición en la salud y enfermedad 1ra. ed. cual se incrementa la susceptibilidad a la infección y luego un Editorial Médica Panamericana 2011. estado de sepsis y shock séptico, que se conocen como síndro- 12. De la Fuente M. Los antioxidantes y la función inmuni- mes sépticos y son causa de muerte en pacientes gravemente taria. En: Inmunonutrición en la salud y enfermedad 1ra. enfermos.17 ed. Editorial Médica Panamericana 2011. En estos casos, la inmunonutrición tiene que ver con 13. Yaqoob P. Efecto regulador de los ácidos grasos poliin- la administración de nutrientes específicos o su combina- saturados n-3: mecanismos responsables. En: Inmuno- ción de éstos en este tipo de pacientes. Generalmente los nutrición en la salud y enfermedad 1ra. ed. Editorial afectados suelen recibir nutrición artificial vía parenteral o Médica Panamericana 2011. enteral. La idea básica es que los nutrientes pueden mejorar 14. Warnberg J, Romeo J, Marcos a. Obesidad en inflama- las respuestas inmunológicas mediadas por células en forma ción en el adolescente. En: Inmunonutrición en la salud y significativa. Desde el punto de vista de nutrición artificial, enfermedad, 1ra. ed. Editorial Médica Panamericana este concepto se amplia para incluir modificación de los 2011. procesos hiperinflamatorios (que incluye el estrés oxidativo) 15. Slobodianik N, Stambullian M, Feliu M. Situación nutri- y la mejora de la función intestinal con la finalidad de preve- cional en pacientes infectados con VIH y con SIDA. En: nir la translocación bacteriana. Inmunonutrición en la salud y enfermedad, 1ra. ed. Es importante tener en cuenta que la nutrición artifi- Editorial Médica Panamericana 2011. cial, al igual que la natural, tiene como fundamento el consu- 16. Valdés-Ramos R, Benítez-Arciniega A. Nutrición e mo de macronutrientes (proteínas, carbohidratos, lípidos) y inmunidad en cáncer. En: Inmunonutrición en la salud y también micronutrientes (vitaminas y minerales). La nutri- enfermedad, 1ra. ed. Editorial Médica Panamericana ción artificial contiene nutrientes añadidos o cantidades más 2011. elevadas de nutrientes que los que están presentes en la dieta 17. Calder P. Inmunonutrición en pacientes quirúrgicos y en habitual. Los nutrientes más importantes comprenden: estado crítico. En: Inmunonutrición en la salud y enfer- glutamina, arginina, N-acetilcisteína, aminoácidos de cadena medad, 1ra. ed. Editorial Médica Panamericana 2011.

Correspondencia: Fecha de Recepción: 03/04/2015 Carlos Cuya Mamani: [email protected] Fecha de Aceptación: 12/06/2015

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:84-88 88 Ciencia & Desarrollo Revista Ciencia & Desarrollo 2015; 19: 7-10 / ISSN 2304-8891 NIVEL ALTO DEL ARSÉNICO Y SU REPERCUSIÓN EN LA SALUD * BHIGH LEVEL OF ARSENIC AND ITS IMPACT ON HEALTH

1 Darwin Wiliams Enriquez Castro

RESUMEN

El arsénico se encuentra ampliamente distribuido en la corteza terrestre. Está presente en rocas, suelos, agua y aire. Su mayor amenaza para la salud pública reside en la utilización de agua contaminada para beber, preparar alimentos y regar cultivos alimentarios de manera crónica pudiendo causar cáncer, lesiones cutáneas, problemas de desarrollo, enfermedades cardiovasculares, neurotoxicidad y diabetes. Según la OMS, los niveles de arsénico en el agua potable no deben exceder los 0,01 mg/L. En el presente trabajo que es descriptivo, transversal, que se realizó recolectando datos a nivel local, regional y nacional, e internacional. Se observó que en la localidad de Tacna hay incrementados niveles de arsénico en promedio es de 0,056 mg/dL, que supone estar hasta cuatro veces lo normal en los caños de agua potable en diferentes distritos. Además hay un incremento del tipo de cáncer que está relacionado con los originados por el arsénico como son los canceres de Piel, estomago, vesícula, entre otras. Se recomienda Instalar sistemas de eliminación del arsénico ya que la ciudad de Tacna por ser zona volcánica tiene alto nivel de arsénico. Otra opción puede ser recolectar agua con bajos niveles de arsénico provisoriamente.

Palabras clave: Arsénico, agua potable, salud.

ABSTRACT

Arsenic is widely distributed in the earth's crust. It is present in rocks, soil, water and air. His biggest threat to public health is the use of contaminated water for drinking, food preparation and water chronically food crops can cause cancer, skin lesions, developmental problems, cardiovascular disease, neurotoxicity and diabetes. According to OMS, arsenic levels in drinking water should not exceed 0,01 mg / L. In the present work is descriptive, transversal, conducted by collecting data at local, regional and national level, and international. It was noted that in the town of Tacna there are increased levels of arsenic average is 0,056 mg / dL, which means being up to four times normal in water pipes in different districts. There is also an increasing type of cancer that is associated with those caused by arsenic as are skin cancers, stomach, bladder, among others. Install recommended arsenic removal systems as the city of Tacna to be volcanic area it has a high level of arsenic. Another option may be collecting water with low levels of arsenic provisionally.

Keywords: Arsenic, drinking water, health.

INTRODUCCION físico (gas, solución, o polvo) y factores como la solubilidad, tamaño de la partícula, velocidad de absorción y eliminación, El arsénico es un metal que en nuestro medio y presencia de impurezas. El consumo de arsénico (As) en presenta un grave problema en la salud pública pues se aguas de bebida durante largos períodos de tiempo se ha encuentra en un notorio elevado nivel por encima de lo asociado a una enfermedad denominada Hidroarsenicismo permitido por la OMS. Según los estándares de la OMS, los Crónico Regional Endémico (HACRE), que se caracteriza niveles de arsénico en el agua potable no deben exceder los por presentar lesiones en piel y alteraciones sistémicas 0,01 mg por litro, en nuestro país también dado como dato cancerosas y no cancerosas. 2 en el 2011 (D.S. N°031-2010-SA). 1 El arsénico existe en 4 estados de valencia: As (-III) El arsénico está presente de forma natural en niveles As (0) (arsénico metaloide, estado de oxidación 0) As (III) altos en las aguas subterráneas de varios países. (estado trivalente, arsenitos) As (V) (estado pentavalente, El arsénico se encuentra ampliamente distribuido en arseniatos). El arsénico es muy tóxico en su forma la corteza terrestre con una concentración media de 2 inorgánica. mg/kg. Está presente en cantidades ínfimas en todo tipo de Su mayor amenaza para la salud pública reside en la rocas, suelos, agua y aire. Los compuestos del arsénico varían utilización de agua contaminada para beber, preparar en su toxicidad para los mamíferos de acuerdo a su estado de alimentos y regar cultivos alimentarios. valencia, la forma química (inorgánico u orgánico), el estado La exposición prolongada al arsénico a través del

1 Interno de Medicina Humana de la Facultad de Ciencias de la Salud de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann. Tacna – Perú. * Trabajo de investigación ganador del premio “Daniel Alcides Carrión”, como mejor trabajo de investigación a nivel estudiantil, organizado por Academia Nacional de Investigadores Médicos – ANDIMED, otorgado en el Congreso Internacional de Investigación Médica y II Congreso Nacional de Investigación Médica celebrado en Lima - Colegio Médico de Lima. 2014.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:89-90 89 Ciencia & Desarrollo Enriquez, D . Nivel alto del arsénico y su repercusión en la salud. consumo de agua y alimentos contaminados puede causar Se observó que en varios distritos del Perú, también cáncer y lesiones cutáneas. También se ha asociado a se muestra un incremento del nivel del arsénico en el agua problemas de desarrollo, enfermedades cardiovasculares, potable, lo cual se complementara haciendo más trabajos de neurotoxicidad y diabetes. 3,4,5 investigación. La intervención más importante en las comunidades Se observó que hay un incremento del tipo de cáncer afectadas consiste en prevenir que se prolongue la que está relacionado con los originados por el arsénico como exposición al arsénico implantando un sistema seguro de son los canceres de Piel, estomago, vesícula, entre otras. abastecimiento de agua potable. Hay múltiples estudios que muestran un relación El arsénico representa una amenaza importante para entre el nivel de arsénico superior a los 0,05 mg de arsénico la salud pública cuando se encuentra en aguas subterráneas por litro de a desarrollar cáncer. contaminadas. El arsénico inorgánico está naturalmente presente en altos niveles en las aguas subterráneas de RECOMENDACIONES diversos países, entre ellos la Argentina, Bangladesh, Chile, China, la India, México y los Estados Unidos de América. Se recomienda Instalar sistemas de eliminación del Las principales fuentes de exposición son: el agua destinada arsénico ya que la ciudad de Tacna por ser zona volcánica a consumo humano, los cultivos regados con agua tiene alto nivel de arsénico, ya sea de manera centralizada o a contaminada y los alimentos preparados con agua nivel doméstico. contaminada. 1 Sustituir las fuentes de abastecimiento con elevados En Tacna Ticona y Cols, realizaron un estudio en la niveles de arsénico, por ejemplo aguas subterráneas, por cual en contraron que el arsénico en el agua potable superaba fuentes de abastecimiento con bajos niveles de arsénico y hasta 4 vces el limite superio la concentración media era de microbiológicamente seguras, por ejemplo agua de lluvia o 54,5 ug/l. El 56% de las muestras superó el umbral de aguas superficiales debidamente tratadas. Otra opción Bangladesh de 50 ug/L. 6 puede ser recolectar agua con bajos niveles de arsénico En otros distritos del pais como Juliaca y Caracoto, provisoriamente mientras utilizan el agua con alto nivel de en el 96% de las muestras de agua subterránea la arsénico para lavar ropa y bañarse. concentración de arsénico superaba el límite establecido por Crear una comisión que tenga como meta disminuir la OMS. Asimismo, todas las muestras de agua recogidas en el nivel del arsénico al evaluarlo periódicamente en el agua la sección del río Rímac, que atraviesa Lima, tenían potable. concentraciones de arsénico superiores al límite de la OMS. Al validarlo en comparación con los valores de laboratorio, REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS el kit EQ identificó de forma correcta contaminación por arsénico respecto al límite en el 95% (106/111) de las aguas 1. Ministerio de Salud del Perú, Reglamento de la calidad del subterráneas y en el 68% (19/28) de las muestras de agua agua para el consumo humano, Decreto Supremo N° 031- superficiales. 7 2010-SA, 2011. Por tener impacto a nivel nacional, regional y local, es 2. Ministerio de Salud de la Nación, Hidroarsenicismo un trabajo de investigación ético pues no se irrumpe con los Crónico Regional Endémico HACRE: Módulo de derechos de personas, es actual en el ámbito de las Capacitación. García, Susana Isabel - 1a ed. - Buenos investigaciones médicas en la localidad. Aires. Programa Nacional de Prevención y Control de las Intoxicaciones. , 2011. MATERIAL Y MÉTODOS 3. Chen, Y., & Ahsan, H. (2004). Cancer burden from arsenic in drinking water in Bangladesh. American Journal Es un trabajo descriptivo, transversal, que se realizó of Public Health, 94 (5), 741–744. recolectando datos a nivel local, regional y nacional, e 4. Chen, Y., Graziano, J. H., Parvez, F., Liu, M., Slavkovich, internacional. V., Kalra, T., … Ahsan, H. (2011). Arsenic exposure from Entre las tecnologías que permiten eliminar el drinking water and mortality from cardiovascular disease arsénico destacan la oxidación, la coagulación-precipitación, in Bangladesh: prospective cohort study. BMJ : British la absorción, el intercambio de iones y diversas técnicas de Medical Journal, 342 , d2431. doi:10.1136/bmj.d2431 membranas. Existe un número cada vez mayor de opciones 5. Wasserman, G. A., Liu, X., Parvez, F., Ahsan, H., Factor- eficaces y económicas para eliminar el arsénico en las fuentes Litvak, P., Kline, J., … Graziano, J. H. (2007). Water de abastecimiento de agua a pequeña escala o de tipo Arsenic Exposure and Intellectual Function in 6-Year- doméstico. Old Children in Araihazar, Bangladesh. Environmental Health Perspectives, 115 (2), 285–289. doi:10.1289/ehp.9501 RESULTADOS 6. Ticona, M. Contaminación del agua potable con arsénico Se observó que en la localidad de Tacna hay y frecuencia del cáncer en la ciudad de Tacna 2010-2011. incrementados niveles de arsénico en promedio es de 0,056 7. Organización Mundial de la Salud, Exposición al arsénico mg/dL, que supone estar hasta cuatro veces por encima del en el agua potable: una gran amenaza inadvertida para la nivel permitido por la OMS. salud en Perú, 2014.

Correspondencia: Fecha de Recepción: 10/03/2015 Darwin Williams Enriquez Castro: [email protected] Fecha de Aceptación: 01/06/2015

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 19:89-90 90 Ciencia & Desarrollo

NORMAS EDITORIALES Y GUÍA DE PRESENTACIÓN DE ARTÍCULOS CIENTÍFICOS PARA LA REVISTA CIENCIA & DESARROLLO

La Revista Científica Ciencia & Desarrollo pone a consideración de la comunidad científica y académica, sus normas editoriales y guía de presentación de los artículos científicos, con la finalidad de lograr que la publicación de la revista sea un espacio abierto para la divulgación de nuevos conocimientos.

1. CRITERIOS DE PUBLICACIÓN, CITACIÓN Y REPRODUCCIÓN La revista Ciencia & Desarrollo es una publicación semestral de carácter científico tecnológico, orientada a promover y difundir la investigación en campos multidisciplinarios. Su publicación es impresa y en idioma español. Para la publicación en la revista Ciencia & Desarrollo los artículos presentados deben ser inéditos y pueden ser: artículo científico original, artículo de revisión, carta al editor, reporte de caso clínico, artículo de opinión, reseña de libro, ensayos, artículo breve. Los artículos publicados en esta revista pueden ser citados en otros documentos, siempre y cuando se indique la siguiente información: Revista Científica Ciencia & Desarrollo. Tacna (Perú): Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, número de la revista, página(s) y año de publicación. ISSN 2304-8891. Si la reproducción de artículos publicados en la revista, es con fines académicos y sin ánimo de lucro, puede realizarse si se incluye la información establecida en el párrafo anterior. Si su reproducción implica otros usos, debe solicitarse autorización escrita al Director de la Revista científica Ciencia & Desarrollo. La revista señala que la publicación de artículos no da derecho a remuneración alguna y que la responsabilidad del contenido de los artículos es de los autores, inclusive en lo relacionado con la propiedad intelectual de otros autores y/o fuentes. La revista científica Ciencia & Desarrollo recibe artículos de las ciencias básicas y aplicadas, tecnológicas y de ingeniería.

2. TIPOS DE ARTÍCULOS 2.1. Artículo científico original: La extensión del desarrollo no debe ser más de 12 páginas o caras. La redacción es en tercera persona. Dado que la finalidad de un artículo científico es comunicar los resultados de investigaciones, ideas y debates de una manera clara, concisa y fidedigna, se tomará en cuenta los principios fundamentales de la redacción científica: precisión, claridad y brevedad. Además de los componentes del artículo científico deben cumplir con las siguientes características. Su estructura es del siguiente tipo Título: Debe contener en esencia el problema que está planteado, ser claro y preciso. Consta de 10 a 15 palabras, en caso de ser muy largo utilizar un subtítulo conciso. Su redacción es en mayúscula, respetando la redacción de las denominaciones de nombres científicos. Title: Es el título traducido correctamente en idioma inglés. Autor/es: Si el trabajo ha sido realizado en equipo, debe colocarse como primer autor, el que tuvo mayor responsabilidad en la realización del trabajo. Afiliación. Institución a la cual pertenecen los autores (especificar departamento o área por cada autor) Resumen: Debe contener en forma escueta los objetivos, planteamiento del problema, materiales y métodos, y resultados. El resumen y abstract se redactan en un promedio de 200 a 250 palabras. Se redacta en tiempo pasado. Debe ser escrito en un solo párrafo, separando las oraciones con punto seguido. Sólo las palabras clave deben ir como punto aparte. Palabras clave. No deben ser menores a dos ni mayores a cinco, ordenadas alfabéticamente. Abstract. Es el resumen con una correcta traducción al inglés. Key Word. Palabras clave correctamente traducidas al inglés. Introducción: El autor debe procurar que todo el trabajo forme una unidad desde el inicio hasta el final, coherente y relacionado. En esta parte se expone el problema, se informa lo que se conoce del mismo, se hará una revisión bibliográfica pertinente, se discute el objetivo general, fin principal y la hipótesis (si lo hubiera). Material y Métodos: Descripción de los recursos humanos, materiales físicos, financieros y técnico administrativos empleados; explicación detallada del método empleado, señalando las técnicas estadísticas, si se utilizaron. Resultados: Se expondrá en forma clara siguiendo una secuencia lógica. Se exponen mediante figuras o tablas, donde se exponen la información resumida que confirman o no la(s) hipótesis y objetivos específicos planteados en la investigación. Deben limitarse a describir los propios hallazgos encontrados, evitando adelantar interpretaciones o comparaciones. Se redacta en pasado. Discusión: En esta parte el autor podrá comparar, discutir, argumentar sus resultados con el de otros autores. Tomar en cuenta que los resultados se exponen y no se recapitulan. De esta discusión se originarán puntos de partida para nuevas investigaciones. Se redacta en presente. Conclusiones: Deberán ser redactadas en forma clara y concisa. Agradecimiento: Incluirlos solamente si los hubiera, y solo se menciona a quienes contribuyeron con un apoyo muy importante (técnico) o las instituciones que han financiado la investigación (si fuera el caso). Referencias Bibliográficas: Deben aparecer solamente las referencias bibliográficas utilizadas por el autor en la realización de la investigación y que son mencionadas en la redacción del artículo científico. Serán presentadas en el orden correspondiente al estilo bibliográfico. Considerar que si en el artículo hay quince citas, también debe haber quince referencias bibliográficas. 2.2. Artículo de Revisión: Debe contener: Título en español e inglés; Autor(es); Resumen; Palabras Clave; Abstract; Key Word; Introducción, Método utilizado para localizar y seleccionar los artículos relevantes sobre el tema. Análisis y comparación de los resultados encontrados, coincidencias y discrepancias; conclusiones; recomendaciones; referencias bibliográficas. 2.3. Reporte de Caso Clínico: Debe contener: Título en español y en inglés, Autor(es), Resumen, Palabras clave, Abstract, Key Word, Introducción, Anamnesis, Examen clínico, Exámenes auxiliares (laboratorio y gabinete), Etiología, Diagnóstico preliminar (presuntivo), Tratamiento, Evolución y complicaciones (si las hubiera), Diagnóstico definitivo, Histopatología (si las tuviera), Discusión, Referencias Bibliográficas, Fotografías antes y después del tratamiento. En las fotos del rostro de una persona debe cubrirse los ojos para preservar su identidad, para mostrar el rostro completo se debe contar con el consentimiento escrito, firmado por el paciente y con impresión dactilar de su dedo índice. 2.4. Artículo de Opinión: Debe contener: Título en español y en inglés; nombre y apellidos del Autor(es), Introducción, Conclusiones, Referencias Bibliográficas. 2.5. Reseña de Libro: De contenido abierto en cuanto al contenido de la reseña. Sin embargo, será obligatorio considerar: Título del libro en mayúsculas, el nombre del autor o autores (en minúsculas, excepto las primeras letras del nombre y apellido), la edición, la editorial, el año de publicación, el ISBN (si tuviera) y el número de páginas. Así mismo, la carátula del libro, la editorial (escaneado a colores). El contenido no debe exceder de dos páginas. Al final de la reseña se debe colocar el nombre del autor de la reseña, indicando además, la licenciatura y los grados académicos (si los tuviera), así como los principales cargos académicos o institucionales que desempeña. 2.6. Ensayo Científico y Artículo Informativo: La estructura es: Título en español o inglés; nombre y apellidos del Autor(es); Resumen y Palabras Clave;

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 18:91-92 91 Ciencia & Desarrollo

Abstract y Key Words; Introducción; Desarrollo Temático; Conclusiones; Referencias Bibliográficas. 2.7. Carta al Editor: Debe contener: Título en español y en inglés, Autor y filiación institucional, Inicio mencionando la razón objetivo de la carta; si fuera necesario, sólo una tabla o una figura; Razón del planteamiento de la opinión, Discusión de resultados y/o recomendaciones, Referencias Bibliográficas, no más de seis referencias bibliográficas. Correo electrónico.

3. ESTILO DE PRESENTACIÓN Los artículos a ser publicados, deberán cumplir los requisitos que a continuación se detalla: DE LA PRESENTACIÓN: Se presentará 01 ejemplar impreso de un aproximado de 12 páginas y un CD. Los artículos deber ser preparados en formato MS Word utilizando la fuente Times New Romas de tamaño 10, a espacio sencillo. La primera página del artículo debe incluir; El Título (español e inglés), nombre de autor (es), afiliaciones, abstract y palabras clave. Y utilizarán la misma fuente con distinto tamaño y estilo. DEL TAMAÑO Y MÁRGENES: En tamaño A4 (210 x297 cm). Los márgenes deben ser configurados de la siguiente manera: superior e izquierdo: 2.5 cm; inferior y derecho: 2cm. No se permite agregar pie de página ni encabezados. Las referencias y la bibliografía se agregarán al finalizar el texto. DEL TÍTULO: El título será escrito en español y en inglés, en tamaño 16 y 14 respectivamente; nombre(s) de autor(es) en tamaño 12 ; la afiliación o institución/área a la que pertenece, dirección y correo electrónico (tamaño 12). El título y autor(es) van en negrita y deben estar centrados. DEL RESUMEN: Resumen (Abstract) del artículo y palabras clave, español y en inglés. Cada artículo debe incluir un resumen de no más de 200 palabras en la primera página, seguido por una lista de palabras clave. El resumen debe ser conciso y las palabras clave deben estar justificadas de ambos lados (izquierdo y derecho). DEL TEXTO: Estará escrito en dos columnas. DE LAS REFERENCIAS Y CITAS: Utilizar el estilo de referencias bibliográficas acorde a su investigación. El formato de las citas y referencias bibliográficas que se utilizará será: en las ciencias de la salud (con excepción de Psicología) la norma Vancouver; y en las ciencias sociales, ciencias humanas, ciencias naturales y Psicología, la norma APA. DE LAS SECCIONES: El título de una sección debe estar en fuente Times New Roman, tamaño 10 y en negrita, escrito con letras mayúsculas. Debe estar alineado a la izquierda. DE LAS SUBDIVISIONES: El título de las subdivisiones debe estar alineado a la izquierda. La fuente a utilizar es Times New Romas tamaño 10 y en negrita y sólo las letras iniciales serán escritas en mayúscula. DE LAS FIGURAS O TABLAS: Podrá incluirse fotografías, gráficos, tablas o imágenes, etiquetándolos únicamente como figuras o tablas según convenga. Las figuras serán identificadas con la etiqueta Figura , numeradas con números arábigos de manera consecutiva, la cual será ubicada al pie de la figura. Las figuras, deberán adjuntarse adicionalmente como archivo de imagen (jpg o png). Las tablas serán identificadas con la etiqueta Tabla , numeradas con números arábigos de manera consecutiva y ubicada en la cabecera de la tabla de forma centrada. Las figuras y tablas a utilizar deberán ser insertadas en el punto apropiado del texto, debe ser mencionada en el texto al menos una vez y antes de su aparición. DEL IDIOMA, ESTILO Y CONTENIDO: Los artículos deben presentarse en español. El título y el resumen están inscritos en español e inglés. La ortografía y puntuación deben escribirse con estilo sencillo y directo. Utilice estructuras simples para las oraciones, así como vocabulario común y básico. Defina o explique el vocabulario técnico con sencillez. Explique acrónimos cuando aparezcan en el texto por primera vez. La presentación de unidades de medida y valores numéricos se realizará conforme al Sistema Internacional de Unidades, asimismo, debe utilizarse la coma “,” para la separación decimal. IMPORTANTE: Los autores son responsables de asegurarse que su trabajo sea conducido de una manera responsable y ética. La estructura y estilo son tan importantes como el contenido. Antes de escribir su artículo, le recomendamos que lea la amplia literatura disponible para informarse respecto a cómo escribir un buen artículo técnico.

4. PROCESO DE RECIBO, SELECCIÓN Y EVALUACIÓN 4.1. Recepción de los artículos Las convocatorias para la recepción de artículos se cierran el 30 de abril y 30 de setiembre de cada año. Los artículos se entregan en formato impreso en la Oficina General de Investigación de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann sito en Ciudad Universitaria Av. Miraflores s/n, Tacna, Perú, o son enviados mediante correo electrónico a la cuenta [email protected] . Junto al artículo (construido en un procesador de textos y guardado en formato .doc o .docx) se envían las figuras presentadas en él, debidamente identificadas (en formato jpg o png con alta calidad), los datos de los autores debidamente diligenciados. El formato impreso debe enviarse mediante carta de presentación acompañada del original impreso en papel, más un CD en formato de procesador de textos. 4.2. Proceso de selección Para que un artículo sea admitido en la revista Ciencia & Desarrollo debe cumplir con los parámetros de forma establecidos por la revista. Los autores que decidan retirar sus artículos del proceso de selección, no implica que pierdan la posibilidad de presentarlo para ediciones futuras. En los artículos que a pesar de ser aceptados, se detecte algún tipo de plagio no serán admitidos para la impresión final. Después de un tiempo prudencial, el director del comité editorial comunicará al autor sobre la aceptación de su artículo. 4.3. Proceso de Evaluación La primera evaluación la realiza el Comité Editorial, sobre el cumplimiento de los requisitos formales y la adecuación al interés temático de la Revista, de la cual se envía un mensaje a los autores donde se señala su resultado. En caso de corresponder al interés de la revista, se indican a los autores que aquellos aspectos a ajustar y la fecha límite para hacer la nueva entrega. Comprobado el cumplimiento de los requisitos formales, el artículo es enviado a evaluación por parte de árbitros expertos, integrantes del Comité Científico de la revista. Este arbitraje se hace de forma confidencial (doble ciego; los árbitros desconocen los nombres de los autores y viceversa), mediante el diligenciamiento de un formato específico, que solicita su concepto sobre la conveniencia o no de su publicación, y las recomendaciones para mejoramiento del artículo. El resultado de la evaluación se informa a los autores oportunamente mediante correo electrónico, y en caso de requerirse, se indica la fecha para la entrega de los documentos ajustados, con el fin de que los árbitros emitan su concepto definitivo sobre la condición de publicable o no.

Cienc.desarro.(Tacna) ISSN 2304-8891; 2015; 18:91-92 92

Ciudad Universitaria - Av. Miraflores s/n Teléfono: (051)(052) 583000 Anexo 2335 [email protected] Tacna - Perú

http://ogin.unjbg.edu.pe