DISEÑO DE UNA ARQUITECTURA SOFTWARE PARA EL …
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DISEÑO DE UNA ARQUITECTURA SOFTWARE PARA EL CALCULO DE LA
E.E MULTIDIMENSIONAL EN UN SISTEMA AGRÍCOLA DE CAFÉ.
ALBEIRO MENDEZ VELASCO
JOSE DAVID JOAQUI PAREDES
Trabajo de grado para optar al título de:
Ingeniero de Sistemas
Director:
MSc. CRISTIAN MENDEZ RODRIGUEZ
Fundación Universitaria de Popayán
Facultad de Ingeniería
Línea de Investigación Ingeniera de Investigación
Popayán, octubre de 2019
ALBEIRO MENDEZ VELASCO
JOSE DAVID JOAQUI PAREDES
DISEÑO DE UNA ARQUITECTURA SOFTWARE PARA
EL CALCULO DE LA E.E MULTIDIMENSIONAL EN UN
SISTEMA AGRÍCOLA DE CAFÉ.
Trabajo de grado presentado a la Facultad de Ingeniería
de la Fundación Universitaria de Popayán
para obtener el título de
Ingeniero de Sistemas
Director:
MSc. CRISTIAN MENDEZ RODRIGUEZ
Popayán
2019
TRABAJO DE GRADO
DISEÑO DE UNA ARQUITECTURA SOFTWARE PARA EL
CALCULO DE LA E.E MULTIDIMENSIONAL EN UN SISTEMA
AGRÍCOLA DE CAFÉ.
Autores:
ALBEIRO MENDEZ VELASCO
Director:
MSc. CRISTIAN MENDEZ RODRIGUEZ
Director: _________________________________________
Jurado 1: ________________________________________________
Jurado 2: ________________________________________________
Popayán, 02, de septiembre de 2019
DEDICATORIA
Ha sido un período de aprendizaje intenso y formativo, no solo en el campo de la
investigación, sino también a nivel personal, es por eso que queremos agradecer a
todas aquellas personas que nos ayudaron y apoyaron durante este largo proceso
universitario.
Primero que todo, agradecer a Dios por prestarnos la vida, darnos salud y
proveernos de gran sabiduría para finalizar con éxito la presente monografía.
De igual manera, es importante reconocer el gran papel de nuestro director el Ing.
Cristian Méndez Rodríguez, pues nos brindó todas las herramientas necesarias para
completar este trabajo de grado. Además, agradezco a mi esposa e hijos que
siempre me brindaron su apoyo incondicional para no decaer y poder seguir adelante
en este proceso, agradezco a mis padres y hermanos los cuales siempre me dieron
su voz de aliento en la trayectoria de la carrera, por otro lado agradezco al parque
tecnológico del café Tecnicafé quien nos dio la oportunidad de poder llevar a cabo
nuestra proceso de investigación y así concluir con éxito nuestro trabajo de grado
como Ingenieros de Sistemas.
RESUMEN
En Colombia el café es reconocido por la calidad y suavidad de tasa, además se
sitúa como el mayor productor de café arábico lavado en el mundo, con una
exportación mayor a los 14.5 millones de sacos de 60 kg de café (equivalente al
9.4% de la producción mundial, la cual fue de 153,8 millones de sacos) para el año
2017 según cifras de la International Coffee Organization [1] . El departamento del
Cauca, junto a Huila y Nariño, se consolida como el nuevo eje cafetero en el país,
por su café de alta calidad y denominación de origen; donde se procura generar un
producto con niveles de alta calidad, para brindar un café reconocido como excelso a
nivel internacional. Para cumplir con los criterios, es clave disponer de una adecuada
línea de producción de café trillado que asegure el proceso idóneo con una humedad
del grano entre 10-12% y una granulometría que los filtre desde 0.9cm a 1.3cm[2] ,
para una posterior selección manual y empaquetado; cabe recalcar que esta labor
inicia desde la recolección directa del grano, la selección, el despulpado, la
fermentación, el lavado y el secado de los mismos; finalmente el trillado, el tostado y
la molienda para la obtención del producto final consumible.
Por esta razón se desarrolla el siguiente documento, el cual es un trabajo de
investigación que habla acerca de las fases y del tipo de energías que contribuyen en
el desarrollo del producto del café, entre estas energías se encuentran las de la
naturaleza y de la economía las cuales se dividen en renovables, no renovables,
servicios y materiales. Con el buen uso de estas energías se logra la obtención de un
buen producto.
Esta monografía propone la sistematización de los diferentes flujos energéticos
que hacen parte de las etapas en el proceso del café, con esta sistematización
podemos calcular la eficiencia energética en un cultivo de café.
Para lograr esta propuesta se realiza un trabajo investigativo en el parque
tecnológico del café (Tecnicafé), profundizando en cada etapa que contiene un
cultivo de café hasta llegar al producto final tipo exportación, de esta forma
conocimos cada una de las energías para poder clasificarlas de una manera correcta
y así poder calcular la emergía total del producto.
Finalmente se realizó una arquitectura software la cual nos permitió realizar el
cálculo energético de la finca los Naranjos ubicada en el parque tecnológico del café
(Técnicafé), este cálculo se realizó con información recolectada en el año 2017.
Palabras clave:
Flujos energéticos, Emergy, Arquitectura software
ABSTRACT
In Colombia, coffee is recognized for the quality and smoothness of the rate, and is
also the largest producer of washed Arabica coffee in the world, with an export of
more than 14.5 million bags of 60 kg of coffee (equivalent to 9.4% of world
production, which was 153.8 million bags) for 2017 according to figures from the
International Coffee Organization[1] . The department of Cauca, along with Huila and
Nariño, is consolidated as the new coffee axis in the country, for its high quality coffee
and designation of origin; where it is sought to generate a product with high quality
levels, to provide a coffee recognized as excellent internationally. To meet the criteria,
it is essential to have an adequate threshed coffee production line that ensures the
ideal process with a grain moisture between 10-12% and a grain size that filters them
from 0.9cm to 1.3cm[2] , for a subsequent manual selection and packaging; It should
be noted that this work starts from the direct harvest of the grain, the selection, the
pulping, the fermentation, the washing and the drying of the same; finally threshing,
roasting and grinding to obtain the final consumable product.
For this reason the following document is developed, which is a research paper
that talks about the phases and the type of energies that contribute to the
development of the coffee product, among these energies are those of nature and the
economy which are divided into renewable, non-renewable, services and materials.
With the good use of these energies it is possible to obtain a good product.
This monograph proposes the systematization of the different energy flows that are
part of the stages in the coffee process; with this systematization we can calculate the
energy efficiency in a coffee crop.
To achieve this proposal, a research project is carried out in the coffee technology
park (Tecnicafé), deepening in each stage that contains a coffee crop until reaching
the final export type product, in this way we met each of the energies to be able to
classify them a correct way and thus be able to calculate the total emergence of the
product.
Finally, software architecture was made which allowed us to perform the energy
calculation of the Naranjos farm located in the coffee technology park (Tecnicafé), this
calculation was made with information collected in 2017.
Keywords:
Energy flows, emergy, software architecture.
Tabla de contenido
DEDICATORIA................................................................................................. 2.1-4
RESUMEN ....................................................................................................... 2.1-5
Palabras clave: ............................................................................................. 2.1-6
ABSTRACT...................................................................................................... 2.1-7
Keywords: .................................................................................................... 2.1-8
LISTA DE TABLAS ..........................................................................................2.1-15
CAPÍTULO I – PROBLEMA Y OBJETIVOS ....................................................2.1-18
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................2.1-18
1.2 OBJETIVOS........................................................................................2.1-21
1.2.1 Objetivo General ..........................................................................2.1-21
1.2.2 Objetivos Específicos ...................................................................2.1-21
CAPÍTULO II – ESTADO DEL ARTE Y MARCO TEÓRICO ............................2.1-22
2.1 ESTADO DEL ARTE ...........................................................................2.1-22
2.2 MARCOS DE REFERENCIA ..............................................................2.2-26
2.2.1 Marco Teórico – Conceptual ......................................................... 2.2.1-26
2.2.2 Definiciones. ................................................................................. 2.2.1-26
2.2.2.1 Plataforma: ................................................................................ 2.2.1-26
2.2.2.2 Plataformas comerciales. .......................................................... 2.2.1-27
2.2.2.3 Plataforma de software libre. ..................................................... 2.2.1-28
2.2.2.4 Plataforma de desarrollo propio. ................................................ 2.2.1-29
2.2.2.5 Arquitecturas: ............................................................................ 2.2.1-29
2.3 Sistema Cafetero: ............................................................................ 2.2.1-31
2.4 Energía multidimensional: ................................................................ 2.2.1-33
CAPÍTULO III- METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN ................................ 2.2.1-34
3.1 Metodología de investigación. .......................................................... 2.2.1-34
3.1.1 Relaciones emergentes básicas: ............................................... 2.2.1-35
3.2 Área de Estudio (Tecnicafé – Finca los Naranjos) ............................ 2.2.1-40
CAPITULO IV - CARACTERIZACIÓN DE FLUJOS ENERGETICOS EN LA
CADENA PRODUCTIVA AGRICOLA DE CAFÉ – Finca los Naranjos. ............. 2.2.1-41
4.1 Caracterización de flujos energéticos. ............................................. 2.2.1-41
4.1.1 Etapa de siembra: ........................................................................ 2.2.1-43
4.1.2 Etapa de cosecha: ........................................................................ 2.2.1-45
4.1.3 Etapa de beneficio: ....................................................................... 2.2.1-45
4.1.4 Etapa de Trillado: .......................................................................... 2.2.1-46
CAPITULO V – DISEÑO DE LA PLATAFORMA........................................... 2.2.1-47
5.1 Diseño de la base de datos. ............................................................. 2.2.1-47
5.2 Diseño de la arquitectura software. .................................................. 2.2.1-48
5.2.1 Definiciones: ................................................................................. 2.2.1-49
5.2.1.1 PHP: ...................................................................................... 2.2.1-49
5.2.1.2 JAVA SCRIPT: ........................................................................ 2.2.1-49
5.2.1.3. BOOTSTRAP:........................................................................ 2.2.1-50
5.2.1.4 MySQL: ..................................................................................... 2.2.1-50
CAPITULO VI- RESULTADOS Y DISCUSIÓN ............................................. 2.2.1-51
6.1 Resultados y discusión. ................................................................... 2.2.1-51
6.1.1 Resultados de emergy: ................................................................. 2.2.1-51
6.2 Resultados de la plataforma ............................................................ 2.2.1-52
6.2.1 Vista principal ............................................................................... 2.2.1-53
6.2.2 Datos ............................................................................................ 2.2.1-53
6.2.3 Recursos de la naturaleza ............................................................ 2.2.1-54
6.2.4 Materiales de la economía ............................................................ 2.2.1-55
6.2.5 Financiamiento ............................................................................. 2.2.1-56
6.2.6 Infra-estructura ............................................................................. 2.2.1-57
6.2.7 Servicio de la economía. .............................................................. 2.2.1-57
6.2.8 Productos de la agricultura ........................................................... 2.2.1-58
6.2.8 Productos del área de protección. ................................................ 2.2.1-59
6.2.9 Sub productos .............................................................................. 2.2.1-60
6.2.10 Resultados finales ..................................................................... 2.2.1-61
6.3 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................... 2.2.1-64
6.4 Conclusiones. .................................................................................. 2.2.1-64
6.5 Recomendaciones. .......................................................................... 2.2.1-64
Entrevista ................................................................................................. 2.2.1-87
Registro fotográfico .................................................................................. 2.2.1-88
LISTA DE FIGURAS
ILUSTRACIÓN 1: ESQUEMA DE CLASIFICACIÓN TEXTOS CIENTÍFICOS .....2.1-24
ILUSTRACIÓN 2: DIAGRAMA VISUALIZACIÓN DEL MAPEO SISTEMÁTICO ..2.1-25
ILUSTRACIÓN 3: ETAPAS DEL PROCESO PRODUCTIVO AGRÍCOLA DE CAFÉ
................................................................................................................. 2.2.1-31
ILUSTRACIÓN 4: DIAGRAMA DE FLUJOS DE ENERGÍA EN RELACIÓN A LAS
ETAPAS DEL SISTEMA AGRÍCOLA DE CAFÉ ......................................... 2.2.1-34
ILUSTRACIÓN 5: METODOLOGÍA DESIGN THINKING .................................. 2.2.1-38
ILUSTRACIÓN 6: PLANTA DE TECNICAFÉ .................................................... 2.2.1-41
ILUSTRACIÓN 7: FINCAS QUE CONFORMAN TECNICAFÉ ......................... 2.2.1-41
ILUSTRACIÓN 8: DIAGRAMA SIMPLIFICADO DE UN SISTEMA PRODUCTIVO
AGRÍCOLA [17]) ....................................................................................... 2.2.1-42
ILUSTRACIÓN 9: DIFERENTES FLUJOS DE ENERGÍA QUE INTERACTÚAN EN
LAS ETAPAS DE PRODUCCIÓN DE CAFÉ. ............................................ 2.2.1-43
ILUSTRACIÓN 10: PREPARACIÓN DE LA TIERRA (SEMILLEROS) .............. 2.2.1-44
ILUSTRACIÓN 11: SIEMBRA DE ÁRBOL DE CAFÉ........................................ 2.2.1-44
ILUSTRACIÓN 12: SELECCIÓN DEL CAFÉ EN COSECHA ........................... 2.2.1-45
ILUSTRACIÓN 134: PROCESO DE BENEFICIO ............................................ 2.2.1-46
ILUSTRACIÓN 14: PROCESO DE BENEFICIO .............................................. 2.2.1-46
ILUSTRACIÓN 15: PROCESO DEL TRILLADO DEL CAFÉ ............................ 2.2.1-46
ILUSTRACIÓN 16: DISEÑO DE LA BASE DE DATOS PARA EL ANÁLISIS
ENERGÉTICO EN UN SISTEMA CAFETERO .......................................... 2.2.1-47
ILUSTRACIÓN 17: DISEÑO DE LA ARQUITECTURA SOFTWARE ................ 2.2.1-49
ILUSTRACIÓN 18: VISTA PRINCIPAL DE LA PLATAFORMA .......................... 2.2.1-53
ILUSTRACIÓN 19: RECOLECCIÓN DE DATOS ............................................. 2.2.1-53
ILUSTRACIÓN 20: RECAUDO DE LOS RECURSOS NATURALES ............... 2.2.1-54
ILUSTRACIÓN 21: RECAUDO DE LOS RECURSOS NATURALES ............... 2.2.1-54
ILUSTRACIÓN 22: RECAUDO DE RECURSOS NATURALES........................ 2.2.1-55
ILUSTRACIÓN 23: RECAUDO DE INFORMACIÓN DE MATERIALES DE LA
ECONOMÍA .............................................................................................. 2.2.1-55
ILUSTRACIÓN 24: RECAUDO DE INFORMACIÓN DE MATERIALES DE LA
ECONOMÍA .............................................................................................. 2.2.1-56
ILUSTRACIÓN 25: RECAUDO DE INFORMACIÓN FINANCIERA .................. 2.2.1-56
ILUSTRACIÓN 26: RECAUDO INFORMACIÓN DE LA INFRA-ESTRUCTURA ..2.2.1-
57
ILUSTRACIÓN 27: RECAUDO INFORMACIÓN DE LOS SERVICIOS DE LA
ECONOMÍA .............................................................................................. 2.2.1-57
ILUSTRACIÓN 28: RECAUDO INFORMACIÓN DE LOS SERVICIOS DE LA
ECONOMÍA .............................................................................................. 2.2.1-58
ILUSTRACIÓN 29: RECAUDO INFORMACIÓN DE PRODUCTOS DE LA
AGRICULTURA ........................................................................................ 2.2.1-58
ILUSTRACIÓN 30: RECAUDO INFORMACIÓN DE PRODUCTOS DE LA
AGRICULTURA ........................................................................................ 2.2.1-59
ILUSTRACIÓN 31: RECAUDO INFORMACIÓN DE PRODUCTOS DE LA
AGRICULTURA ........................................................................................ 2.2.1-59
ILUSTRACIÓN 32: RECAUDO INFORMACIÓN DE PRODUCTOS DE LA
AGRICULTURA ........................................................................................ 2.2.1-60
ILUSTRACIÓN 33: RECAUDO INFORMACIÓN DE LOS SUBPRODUCTOS .. 2.2.1-60
ILUSTRACIÓN 34: RESULTADOS FINALES DELA EMERGY......................... 2.2.1-61
ILUSTRACIÓN 35: RESULTADOS FINALES DELA EMERGY......................... 2.2.1-62
ILUSTRACIÓN 36: RESULTADOS FINALES DELA EMERGY......................... 2.2.1-62
ILUSTRACIÓN 37: RESULTADOS FINALES DELA EMERGY......................... 2.2.1-63
ILUSTRACIÓN 38: RESULTADOS FINALES DELA EMERGY......................... 2.2.1-63
ILUSTRACIÓN 39: EVIDENCIA FOTOGRÁFICA ............................................. 2.2.1-88
ILUSTRACIÓN 40: EVIDENCIA FOTOGRÁFICA ............................................. 2.2.1-88
ILUSTRACIÓN 41: EVIDENCIA FOTOGRÁFICA ............................................. 2.2.1-88
ILUSTRACIÓN 42 : EVIDENCIA FOTOGRÁFICA ............................................ 2.2.1-88
ILUSTRACIÓN 43: EVIDENCIA FOTOGRÁFICA ............................................. 2.2.1-88
LISTA DE TABLAS
TABLA 1 RESULTADO DE LA BÚSQUEDA (DOCUMENTOS FILTRADOS). ......2.1-23
TABLA 2: TIPOS DE ENERGÍA PRESENTES EN UN SISTEMA, SEGÚN LA
METODOLOGÍA DE EMERGÍA ................................................................ 2.2.1-37
TABLA 3: RESULTADOS DE EMERGY ........................................................... 2.2.1-51
TABLA 4: RESULTADOS DE EMERGY ........................................................... 2.2.1-52
TABLA 5: RESULTADOS DE EMERGY ........................................................... 2.2.1-52
TABLA 6: FORMULA ENERGÍA SOLAR .......................................................... 2.2.1-67
TABLA 7: FORMULA ENERGÍA DE LLUVIA QUÍMICA .................................... 2.2.1-68
TABLA 8: FORMULA ENERGÍA DE LLUVIA .................................................... 2.2.1-69
TABLA 9: FORMULA DE COMBUSTIBLES ..................................................... 2.2.1-69
TABLA 10: FORMULA FERTILIZANTES NITRÓGENO.................................... 2.2.1-70
TABLA 11:FORMULA FERTILIZANTES FOSFORÓ ......................................... 2.2.1-70
TABLA 12. FORMULA FERTILIZANTES POTASIO ......................................... 2.2.1-70
TABLA 13: FORMULA DEL LA UREA .............................................................. 2.2.1-71
TABLA 14: FORMULA DE PESTICIDAS .......................................................... 2.2.1-71
TABLA 15: FORMULA DEL AGUA ................................................................... 2.2.1-72
TABLA 16: FORMULA DE LA SEMILLA ........................................................... 2.2.1-72
TABLA 17: FORMULA DE LA MAQUINARIA .................................................... 2.2.1-72
TABLA 18: FORMULA PARA LOS EDIFICIOS ................................................. 2.2.1-73
TABLA 19: FORMULA PARA EDIFICIOS ......................................................... 2.2.1-73
TABLA 20: FORMULAS PARA EDIFICIOS ....................................................... 2.2.1-73
TABLA 21: FORMULAS PARA EDIFICIOS ....................................................... 2.2.1-74
TABLA 22: FORMULA PARA EL TRABAJO ..................................................... 2.2.1-74
TABLA 23: FORMULA DE COMBUSTIBLES Y LUBRICANTES ...................... 2.2.1-74
TABLA 24: FORMULA PRODUCTOS QUÍMICOS ............................................ 2.2.1-75
TABLA 25: FORMULA PARA EL AGUA ............................................................ 2.2.1-75
TABLA 26: FORMULA PARA SEMILLA ............................................................ 2.2.1-75
TABLA 27: FORMULA MAQUINARIA Y EQUIPOS .......................................... 2.2.1-75
TABLA 28: FORMULAS PARA EDIFICIOS ....................................................... 2.2.1-76
TABLA 29: FORMULA PARA TRANSPORTE DE COSECHA .......................... 2.2.1-76
TABLA 30: FORMULA DE ASISTENCIA TÉCNICA .......................................... 2.2.1-76
TABLA 31: FORMULA DE MANTENIMIENTO Y REPARACIONES ................. 2.2.1-77
TABLA 32: FORMULA PARA EL CAFÉ CERESA ............................................. 2.2.1-77
TABLA 33: FORMULA PARA EL AGUA ............................................................ 2.2.1-77
TABLA 34: FORMULA MAQUINARIA, EQUIPO ............................................... 2.2.1-78
TABLA 35: FORMULA EDIFICIOS ................................................................... 2.2.1-78
TABLA 36:FORMULA EDIFICIOS .................................................................... 2.2.1-78
TABLA 37: FORMULA TRABAJO ..................................................................... 2.2.1-79
TABLA 38: FORMULA PARA ELECTRICIDAD ................................................. 2.2.1-79
TABLA 39: FORMULA MAQUINARIA , EQUIPOS ............................................ 2.2.1-79
TABLA 40: FORMULA EDIFICIOS ................................................................... 2.2.1-80
TABLA 41: FORMULA CAFÉ VERDE .............................................................. 2.2.1-80
TABLA 42: FORMULA PARA GASOLINA Y DIÉSEL ........................................ 2.2.1-80
TABLA 43: FORMULA PARA ELECTRICIDAD ................................................. 2.2.1-81
TABLA 44: FORMULA PARA EL AGUA ............................................................ 2.2.1-81
TABLA 45:FORMULA MAQUINARIA, EQUIPOS.............................................. 2.2.1-81
TABLA 46: FORMULAS PARA EDIFICIOS ....................................................... 2.2.1-82
TABLA 47: FORMULAS PARA EDIFICIOS ....................................................... 2.2.1-82
TABLA 48: FORMULA PARA EL TRABAJO ..................................................... 2.2.1-82
TABLA 49: FORMULA PARA LA ELECTRICIDAD ............................................ 2.2.1-82
TABLA 50: FORMULA PARA EL AGUA ............................................................ 2.2.1-83
TABLA 51: FORMULA DE MAQUINARIA Y EQUIPOS ..................................... 2.2.1-83
TABLA 52: FORMULA PARA EDIFICIOS ......................................................... 2.2.1-83
TABLA 53: FORMULA PARA EL CAFÉ TOSTADO........................................... 2.2.1-84
TABLA 54: FORMULA GASOLINA Y DIÉSEL .................................................. 2.2.1-84
TABLA 55: FORMULA ELECTRICIDAD ........................................................... 2.2.1-84
TABLA 56: FORMULA DEL AGUA ................................................................... 2.2.1-85
TABLA 57: FORMULA MAQUINARIA Y EQUIPOS .......................................... 2.2.1-85
TABLA 58: FORMULAS EDIFICIOS ................................................................. 2.2.1-85
TABLA 59: FORMULAS EDIFICIOS ................................................................. 2.2.1-85
TABLA 60: FORMULA DE TRABAJO ............................................................... 2.2.1-86
TABLA 61: FORMULA DE ELECTRICIDAD ..................................................... 2.2.1-86
TABLA 62: FORMULA DEL AGUA ................................................................... 2.2.1-86
TABLA 63: FORMULA MAQUINARIA Y EQUIPOS .......................................... 2.2.1-86
TABLA 64: FORMULA EDIFICIOS ................................................................... 2.2.1-87
TABLA 65: FORMULA CAFÉ INSTANTÁNEO .................................................. 2.2.1-87
CAPÍTULO I – PROBLEMA Y OBJETIVOS
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En Colombia se requieren propuestas integrales sobre Eficiencia Energética (E.E)
multidimensional que vayan de la mano o sean soportadas en las tecnologías de la
información y las comunicaciones, que propicien toma de decisiones y/o acciones
que permitan generar soluciones que aporten a la sustentabilidad ambiental. La
ausencia de este tipo de propuestas influye directamente en los costos del consumo
energético, la demanda de recursos para la producción de energía, el incremento en
el costo de los servicios básicos, una degradación de los ecosistemas, una
disminución en los servicios ambientales, y finalmente un potencial deterioro en la
calidad de vida del pueblo colombiano. Abordar estas problemáticas por parte de la
sociedad moderna, implica desarrollar procesos metodológicos, que generen
innovación y así impactar en áreas del conocimiento de las ciencias ambientales por
medio de métodos de valoración ambiental integral (Emergy) apoyada en
herramientas tecnológicas principalmente de software, que permita comprender y
medir los flujos de la energía multidimensional. Es precisamente la búsqueda de una
nueva visión de E.E multidimensional apoyados en herramientas tecnológicas que
aporten a el proceso productivo agrícola de café, centro de la presente investigación.
En los últimos años, la mayoría de investigaciones sobre E.E. multidimensional,
han centrado sus esfuerzos en ofrecer soluciones tecnológicas [3], y herramientas de
buenas prácticas y mejoras técnicas para la E.E. multidimensional, generando
grandes conocimientos y aportes en campos como la industria, el transporte y la
construcción principalmente [4]. A pesar de los grandes avances realizados, las
demandas de recursos energéticos por parte de la sociedad van en aumento,
además, no se evidencia una aproximación conceptual que permita evaluar y
examinar el impacto de la E.E. multidimensional a nivel territorial (dentro de sus
respectivas prácticas, como por ejemplo: los sistemas agrícolas), de este modo, es
necesario indicar que las problemáticas ligadas a la energía, deben ser abordadas
desde un paradigma sistémico e interdisciplinar, cuyo fundamento sea el respeto por
los límites que proveen los sistemas naturales[5].
Dado el contexto anterior nos centramos en la agricultura moderna, la cual en
gran parte ha invertido sus esfuerzos en medir e incrementar la productividad (en
términos monetarios), sin valorar el coste energético, ambiental de estos sistemas
contribuyendo así a minimizar los aportes a los ecosistemas. Para el caso de
Colombia, la complejidad de su agricultura, requiere de análisis sistémicos para
comprender y proponer alternativas o soluciones tecnológicas que ayuden a la
sustentabilidad de las comunidades. Es por ello, que el abordaje del proceso
productivo agrícola de café necesita de un enfoque tecnológico que permita generar
herramientas para la optimización que desencadene en buena toma de decisiones en
estos procesos desde una visión de E.E multidimensional.
En este sentido y dada la importancia del café en nuestro país por su trayectoria en
calidad y producción que se ha desarrollado comercialmente desde finales del siglo
XIX [6]. Esta producción de café se incrementó en 56% entre 2012 y 2014 (de 7.5
millones de sacos a 12 millones aproximadamente), viéndose reflejado en el
crecimiento del producto interno bruto (PIB) del sector cafetero de 27% en 2013 y
18% en 2014, y contribuyendo para el año 2014 con el 19% del crecimiento de todo
el sector agropecuario, que fue de 3.5% (Federación Nacional de Cafeteros de
Colombia, 2014). Además, para el año 2014 vinculó a 563.000 familias que se
dedican a esta actividad. En el 2016, Colombia fue el tercer productor de café en el
mundo con 14 millones de sacos aproximadamente (equivalente al 9.23% de la
producción mundial), antecedido por Brasil y Vietnam[7] Estos datos permiten
consolidar al café como el principal producto de la locomotora agropecuaria y
demuestran el gran aporte a la economía rural colombiana, es por estos motivos que
se ha observado una gran necesidad de buscar alternativas en el desarrollo de
herramientas tecnológicas que permitan medir la eficiencia en estos, tomar buenas
decisiones y así optimizar estas cadenas productivas del agro.
No obstante, en la cotidianidad de estos sistemas productivos, existen diversos
problemas que afectan la E.E multidimensional. Por ejemplo, en el sistema
productivo agrícola de café es común encontrar las siguientes fallas: i) estructurales:
no producir los colinos o almácigos de café en la finca; no contar con herramientas
de registro y análisis de costos; no contar con un buen sistema de renovación de
cultivos; uso de tecnologías inadecuadas; ii) funcionales: malas decisiones en la
fecha de siembra; no tener un manejo integrado de arvenses; fertilizar sin análisis
previos de suelo; no tener un manejo integrado de enfermedades como broca [8].
Esta situación requiere de un análisis sistémico del proceso productivo agrícola de
café; que aporte una comprensión real de la E.E multidimensional en todo este
proceso.
En este contexto, el problema de investigación es:
En los procesos productivos agrícolas (Café u otros) se requieren herramientas
tecnológicas (software) para realizar el cálculo de la E.E multidimensional, donde
esta herramienta permita analizar los múltiples flujos de energía en una cadena
productiva agrícola de café, y así estimar su eficiencia.
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo General
Diseñar una arquitectura software para calcular la E.E multidimensional en un
sistema agrícola de café.
1.2.2 Objetivos Específicos
Caracterizar el sistema agrícola de café en relación a sus flujos energéticos.
Establecer la arquitectura para el desarrollo de la plataforma.
Desarrollar y evaluar técnicamente la plataforma software que entregue
indicadores del comportamiento de un sistema cafetero en relación a sus
flujos energéticos.
CAPÍTULO II – ESTADO DEL ARTE Y MARCO TEÓRICO
2.1 ESTADO DEL ARTE
Se usó la técnica de mapeo sistemático planteada en[9] con la cual se pudo
profundizar en el tema de la E.E multidimensional en un proceso productivo agrícola
de café, ordenar en categorías las investigaciones publicadas, y encontrando las
brechas del conocimiento que no han sido abordadas hasta el momento. Para hacer
el mapeo, se emplearon 3 fuentes de información científica: Science Direct, Google
Scholar y IEEE Xplore; esta base de datos fue elegida debido a que el Centro
Nacional de Investigaciones de Café (Cenicafé) desde el año 1938 ha invertido
esfuerzos en la investigación, con el objeto de estudiar los aspectos relacionados con
la producción en las fincas, la cosecha, el beneficio, la calidad del grano, el manejo y
la utilización de subproductos de la explotación cafetera, y la conservación de los
recursos naturales de la zona cafetera colombiana. Para la revisión, usamos las
siguientes 3 cadenas de búsqueda: “Plataforma/software/aplicaciones de E.E”, “E.E +
agricultura”, “E.E + café” y “Plataforma de E.E. + café”. Inicialmente analizamos 40
textos científicos, a los cuales se les aplicaron los siguientes criterios: i) inclusión:
trabajos que aborden el tema de producción de café y los subproductos del café; los
cuáles propongan conclusiones sobre el uso de estos. ii) Exclusión: estudios donde
el uso de subproductos del café no sea tenido en cuenta o no aporten información útil
para el proyecto.
Tabla 1 Resultado de la búsqueda (documentos filtrados).
CADENA DE BUSQUEDA
ARTICULOS POR FUENTE DE
BUSQUEDA TOTAL
SCIENCE
DIRECT
SCHOLAR
IEEE
Xplore
Plataforma/software/aplicaciones
de E.E 3 4 3 10
E.E + agricultura 1 6 0 7
E.E + café 1 0 0 1
Plataforma de E.E. + café 4 3 3 10
TOTAL 9 13 6 28
Una vez fueron seleccionados los trabajos relevantes, definimos tres facetas de
clasificación, con sus respectivas categorías: i) Faceta temática: Producción de café
y subproductos; Optimización y desperdicios de café; Subproductos de café e
impacto ambiental. ii) Faceta de Investigación: Validación de la investigación;
Evaluación de la investigación; Artículos teóricos. iii) Faceta de Contribución: Buenas
prácticas agrícolas; Mitigación de la contaminación; Uso de subproductos para
generación energética; Uso de subproductos para alimentación animal o abonos;
Uso de subproductos para consumo humano; Uso de subproductos para otras
aplicaciones.
Ilustración 1: Esquema de clasificación textos científicos
Se empleó un diagrama de dispersión x-y en forma de burbujas para informar la
frecuencia de las publicaciones en cada categoría, identificando los énfasis de
investigaciones anteriores, brechas y posibilidades para futuros estudios. El tamaño
de una burbuja es proporcional al número de artículos que están en el par de
categorías que correspondan a las coordenadas de la burbuja. El diagrama permite
visualizar: i) en el cuadrante 1 la relación entre la faceta temática (eje y) y la faceta
de contribución (eje x-); ii) en el cuadrante 2 la relación existente de la faceta
temática (eje y) y la faceta de investigación (eje x+).
Ilustración 2: Diagrama visualización del mapeo sistemático
En el cuadrante 1 se observa que la mayoría de investigaciones sobre la temática
de plataforma de E.E. contribuyen a plantear soluciones tecnológicas. Se aprecia
también que los estudios sobre E.E. y agricultura están contribuyendo a una mirada
integral de la E.E., estas investigaciones son entorno a la herramienta de evaluación
ambiental EMERGY (Se entiende por toda la energía útil que de una manera u otra
aporta en la transformación de productos o servicios). Por otra parte, los artículos
sobre E.E. y café en su mayoría han contribuido al análisis desde una perspectiva de
agro-ecosistemas. Finalmente, la brecha del conocimiento identificada es que no
existen plataformas de E.E. en el sistema agrícola de café que estén contribuyendo a
un análisis integral de la E.E. multidimensional. En el cuadrante 2 se evidencia que la
mayoría de estudios han centrado sus esfuerzos en realizar validaciones y
evaluaciones de la investigación.
2.2 MARCOS DE REFERENCIA
2.2.1 Marco Teórico – Conceptual
Este trabajo se centra en el diseño de una arquitectura para el cálculo de la E.E
multidimensional en un sistema agrícola de café, en primer lugar, se ofrecen unas
definiciones o conceptos básicos. Posteriormente, dado que la plataforma depende
en gran parte o se puede ver favorecida por los estándares de programación, se
dedicará una sección a la revisión de los estándares más reconocidos a nivel
mundial. Finalmente se muestran algunos casos de estudios.
2.2.2 Definiciones.
2.2.2.1 Plataforma:
Es un sistema que se utiliza como base para el funcionamiento de módulos de
software o hardware determinados que sean compatibles. Cuando se definen las
plataformas se establecen los tipos de arquitectura, sistema operativo, lenguajes de
programación e interfaces de usuario.
En la actualidad existe un número bastante amplio de plataformas, las cuales
pueden agruparse en: comerciales, de software libre y desarrollo propio (Rodríguez,
2005). A continuación, se explicarán estás:
2.2.2.2 Plataformas comerciales.
Para su utilización se debe realizar pagos a empresas, ya sea las desarrolladoras
del sistema, o aquellas que lo distribuyen, entre las más conocidas esta Blackboard,
WebCT, QSMedia, Saba, entre otras. Estos son sistemas enormemente robustos con
una gran documentación, con diversas funcionalidades que se pueden expandir de
acuerdo a la necesidad y del presupuesto que se tiene para la ejecución del proyecto
(Rodríguez, 2009). Para la adquisición de estas plataformas es necesario comprar la
licencia.
Dentro de estas se encuentran:
FirstClass
eCollege
Blackboard
WebCet
Este tipo de plataforma cuenta con un tipo de ventajas y desventajas.
Ventajas:
Fácil instalación.
Asistencia técnica ágil y rápida.
Derecho a actualizaciones por nuevas versiones del software.
Desarrollo de implementación para módulos específicos.
Alta fiabilidad y confianza en el sistema.
Desventajas:
Implica ciertos costes monetarios
Si quieres tener un aspecto más personal debería tener ciertas cualidades
en diseño, conocer a alguien que lo haga o estar dispuesto a pagar a
alguien para que lo haga.
Una de las principales frustraciones de estas plataformas es lo limitado que
resulta a la hora de personalizarlo. Estas limitaciones varían de una
plataforma a otra.
2.2.2.3 Plataforma de software libre.
Como su propio nombre lo indica son plataformas de código abierto a la
comunidad, son distribuidas bajo la licencia GPL (Licencia Pública General). Entre las
ventajas que ofrece este tipo de plataformas tecnológicas es la posibilidad de
acceder al código fuente, para realizar ajustes, crear nuevas funcionalidades que
permitan satisfacer las necesidades o requisitos propios. Diferente a las plataformas
comerciales, en las libres generalmente no hay que pagar por sus licencias ni sus
actualizaciones. Una ventaja adicional de las plataformas libres, es la de reutilizar
código para la creación de otras aplicaciones. Finalmente, las actualizaciones y
versiones de las funcionalidades para las plataformas libres, surgen gracias a las
decisiones que toman los usuarios y no una empresa concretamente[10]. Igual que
las plataformas comerciales, en las libres hay una gran variedad de desarrollos, entre
ellas se encuentran:
Bazaar.
Claroline.
Moodle.
Ilias.
Dokeos.
Sakeos.
Ventajas del software libre:
No tenemos que pagar
Queda bajo nuestro buen criterio el uso que le demos
La gran comunidad existente
El desarrollo de código abierto produce programas con menos errores
Programas más eficientes en el uso de recursos que el software propietario
Capacidad para modificar el software de modo que se adapte a las
necesidades específicas del usuario.
Desventajas:
Sigue siendo una opción minoritaria entre los consumidores particulares
No se ven hileras de paquetes de atractivos colores en los estantes de las
tiendas de computación
La inexistencia de cursos de capacitación de los mismos
2.2.2.4 Plataforma de desarrollo propio.
Este tipo de plataformas se diferencia de las anteriormente mencionadas porque
no están dirigidas a su comercialización, ni pretende una distribución masiva a un
conjunto de organizaciones como las de software libre. Estas surgen en instituciones
y grupos de investigación, con el objetivo de responder a necesidades propias.
2.2.2.5 Arquitecturas:
Una arquitectura es una descripción de las estructuras del sistema o en si es una
descomposición de los módulos, procesos, despliegues, capas, etc. La arquitectura
es el primer artefacto que se puede analizar para determinar qué tan bien se están
logrando sus atributos de calidad, también es pertinente al plan del proyecto. Una
arquitectura sirve como vehículo para la comunicación, es la manifestación de las
primeras decisiones de diseño y es una abstracción reutilizable que se puede
transferir a nuevos sistemas. Estas son las cosas que se quieren decir cuando se
utiliza la palabra arquitectura.[11]
Según [12] la conceptualización de la arquitectura del sistema, tal como se
expresa en una descripción de arquitectura, ayuda a la comprensión de la esencia y
las propiedades clave relativas a su comportamiento, composición y evolución, que a
su vez afectan a cuestiones como la viabilidad, la utilidad y el mantenimiento del
sistema.
Esta norma internacional nos provee una visión de cómo establecer una buena
práctica coherente para el desarrollo de arquitecturas, frameworks (convenciones,
principios y prácticas para la descripción de marco de trabajo o estructura
establecida dentro de un dominio específico de aplicación y / o comunidad de partes
interesadas) y lenguajes de descripción de arquitectura.
Es la estructuración del sistema que se crea en etapas tempranas del desarrollo y
representa un diseño de alto nivel del sistema, el cual tiene dos propósitos primarios:
satisfacer los atributos de calidad (desempeño, seguridad, modificabilidad), y servir
como guía en el desarrollo.
Dentro de un proyecto software, e independientemente de la metodología que se
utilice, se puede hablar de “desarrollo de la arquitectura de software”, esta precede a
la construcción del sistema, está dividido en las siguientes 4 etapas: requerimientos,
diseño, documentación y evaluación. Cabe señalar que las actividades relacionadas
con el desarrollo de la arquitectura de software generalmente forman parte de las
actividades definidas dentro de las metodologías de desarrollo [13].
2.3 Sistema Cafetero:
Ilustración 3: Etapas del proceso productivo agrícola de café
Siembra: Según la guía ambiental para el sector cafetero [14] en esta etapa es
recomendable considerar las siguientes prácticas: construcción del germinador,
construcción del almácigo, preparación del terreno, trazado ahoyado y siembra,
fertilización, control de arvenses, control de plagas, manejo de enfermedades,
conservación de suelos y aguas.
Cosecha: esta etapa en Colombia, en su mayoría se realiza de manera manual,
aquí se debe recoger, en su totalidad, sólo los frutos maduros, para garantizar la
mayor productividad de café pergamino seco y reducir infestaciones de broca [14].
Además, se sugiere: minimizar siempre el contacto de los frutos con el suelo; sólo
recoger frutos sin daño; en el caso de recoger café inmaduro o con algún tipo de
deterioro, beneficiar y procesar por separado; verificar que los utensilios de
recolección y transporte de café, estén limpios y en buen estado [15].
Beneficio: Es la etapa donde a través de una serie de actividades se convierte el
café cerezo obtenido en la cosecha, en café pergamino. Existen dos tipos de
beneficio:
El beneficio seco (poco practicado en Colombia), que consiste en poner a
sobre madurar la café cereza en la planta, y luego hacer una deshidratación
del fruto (de 15 a 20 días) mediante exposición solar o de forma mecánica,
con el objetivo de secar completamente la cereza, y poder realizar la
remoción de la piel seca y el mucílago, obteniendo así el café pergamino.
El beneficio húmedo (más usado en Colombia, en particular con tipos de
café de procedencia arábica), consiste en la eliminación mecánica del
exocarpio mediante uso de agua y del mesocarpio por fermentación,
seguido del lavado para producir café pergamino (según la Norma Técnica
Colombiana 3314).
Secado: Es la etapa del beneficio del café, donde el café pergamino se deja secar
para reducir su contenido de humedad. El secado puede hacerse de manera natural
empleando la energía solar: en patios, en infraestructuras simples como paseras,
camas africanas, marquesinas, carros o silos, etc. O se puede usar un secado
mecánico con ayuda de secadoras estáticas (silos), rotativas (Guardiola), o
verticales[16].
Trillado: Es una de las etapas finales del proceso de beneficio, donde a partir del
café pergamino se obtiene el café almendra o verde listo para su venta o tostión
según sea el caso. El trillado consiste en separar del grano el pergamino o
“cascarilla”, generalmente se lleva a cabo en una máquina de trilla[15].
Las etapas de Tostión y Molienda son las últimas en el proceso productivo de café
la primera de ellas consiste en exponer el café almendra a altas temperaturas,
durante un período de tiempo determinado, en hornos de torrefacción especiales; y la
molienda es el proceso que usa el café tostado para la extracción de componentes
solubles (café instantáneo).
2.4 Energía multidimensional:
En los procesos productivos agrícolas es necesario hacer visible la existencia y los
aportes de los recursos naturales, requiriendo para ello de herramientas de
valoración integral, donde se adopte un enfoque sistémico del proceso. Para este fin,
se han generado enfoques alternativos [17];[18]). Por ejemplo, en el marco de la
Evaluación Ambiental del Milenio [19], se ha redescubierto el papel de la física sobre
el concepto de valor, llevando a la posibilidad de analizar cualquier sistema agrícola
bajo las implicaciones de las leyes de la termodinámica [20].
Para esta investigación, se entenderá por energía multidimensional, a todas las
fuentes de entrada de energía útil en un sistema agrícola, estás pueden ser: energía
solar, recursos naturales (renovables, no renovables), insumos requeridos en el
proceso (fertilizantes, semillas, pesticidas, combustibles), bienes y servicios
(maquinaria, mano de obra, servicios públicos), etc. Para lograr que este sistema sea
eficiente, es necesario maximizar la entrada de energía útil y encauzarla a la
producción de bienes y servicios, para nuestro caso la producción de café.
CAPÍTULO III- METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN
3.1 Metodología de investigación.
Para el desarrollo de esta investigación se usaron dos fases metodológicas.
Fase I: se empleó la herramienta de “Emergy Analysis” [17] aplicada al sistema
agrícola de café. En primera instancia, se realizó una revisión de la literatura sobre
los conceptos de E.E integral y energía multidimensional. En este sentido, se
observó que la Emergía ofrece un marco teórico y conceptual que permite analizar la
E.E. de un sistema agrícola de forma integral [21]. El concepto de Emergía es: “la
energía útil que se ha usado directa o indirectamente para generar un producto o
servicio”. Para el sistema agrícola de café, encontramos diferentes fuentes
energéticas (ver Fig. 4), tales como la energía solar, recursos naturales (renovables,
no renovables), los insumos requeridos para el proceso, fertilizantes, semillas,
pesticidas, combustibles), bienes y servicios (maquinaria, mano de obra, servicios
públicos). Para lograr que este sistema sea eficiente, es necesario maximizar la
entrada de energía útil y encauzarla a la producción de bienes y servicios, en este
caso café.
Ilustración 4: Diagrama de flujos de energía en relación a las etapas del sistema agrícola de café
3.1.1 Relaciones emergentes básicas:
Las contribuciones provenientes de la sociedad (economía): F = M + S
Contribuciones de la naturaleza: I = N + R
Producción energética del sistema: Y = I + F
Los flujos colocados en el diagrama se enumeran a continuación:
I: La naturaleza proporciona energía renovable (R) y no renovable (N).
R: Flujo de recursos naturales renovables (trabajo del medio ambiente).
Energía solar directa (lluvia, viento e irradiación derivada de la luz del sol);
Mares (la fuerza gravitacional de la Luna actúa en los sistemas ubicados en la
orilla del mar);
Seguimiento geológico (producido por la energía interna de la Tierra);
Productos de los ecosistemas naturales que contribuyen al bienestar de la
población local y la producción rural, si se consumen a tasas por debajo de la
velocidad de reposición.
N: Flujo de recursos naturales no renovables (desgaste del ambiente).Suelo,
depósitos de agua, biomasa vegetal y animal de ecosistemas naturales
consumidos por el hombre a tasas por encima de la velocidad de reposición.
F: Contribución de la economía, que retroalimenta materiales (M) y servicios (S).
M: Flujo de materiales, combustibles y bienes provenientes de la actual economía.
Insumos agrícolas (fertilizantes, pesticidas, calcáreos); Agua para irrigación (en
conductos, canales y surcos); Energéticos (combustibles y electricidad); Máquinas
para la producción agrícola y agroindustrial (bienes de capital); Animales de
labranza;
S: Flujo de servicios y mano de obra. Trabajo humano directo e indirecto
(administración, información); Acciones gubernamentales (control de precios,
educación, salud, comunicaciones, impuestos, infraestructura); Subsidios directos
o compensaciones económicas del gobierno; Recursos financieros (proyecto,
capital inicial); Impacto económico de las leyes y normas reguladoras (medio
ambiente, trabajo, etc.); Determinación de precios por las fuerzas del mercado:
organización de los países (mercados regionales), de los intermediarios, de los
productores de alimentos (cooperativas, sociedades, etc.), organización de los
consumidores de alimentos; Cultura (imagen de la calidad y valor de los
alimentos).
Y: Producción deseada y no deseada del sistema. Producto principal y productos
secundarios (subproductos); Residuos del cultivo, del beneficiamiento
agroindustrial y del tratamiento de residuos (sino se reciclen); Lixiviación
(desperdicios de fertilizantes, plaguicidas); Biodiversidad; Gases; Suelo perdido;
El diagrama posibilita clasificar los diferentes flujos según su origen, ya sean
producto de la naturaleza (I) o de la economía (F), además para cada flujo es posible
distinguir una parte renovable (R) y no renovable (N). La Tabla I resume esta
clasificación.
Tabla 2: Tipos de energía presentes en un sistema, según la metodología de Emergía
Entradas al Sistema Descripción
I: Contribución de la naturaleza Recursos locales gratuitos, I= R + N
R: Recursos renovables provenientes de la naturaleza
Sol, lluvia, viento, marea (%RR=100%)
N: Recursos no renovables provenientes de la naturaleza
Recursos con renovabilidad lenta, como por ejemplo el suelo y la biodiversidad
(%RN=0%)
F: Recurso económico Recursos pagados, F = M + S
M: Materiales M = MR + MN
MR: Materiales de energía renovable Parte renovable del material (%RM)
MN= Materiales de energía no renovable Parte no renovable del material (100-%RM)
S: Servicios S = SR + SN
SR= Servicios renovables Parte renovable de servicios (%RS)
SN= Servicios no renovables Parte no renovable de servicios (100-%RS) Y: Emergía Total Y = I + F
Los flujos de energía que interactúan en cada una de las etapas de producción,
fueron identificados gracias a un análisis bibliográfico exhaustivo sobre el sistema
productivo de café, y a entrevistas y trabajo de campo realizado en la finca
experimental (Los Naranjos), ubicada en el Parque Tecnológico del Café –
TECNICAFÉ, en Cajibío, Cauca, Colombia (21 ° 35'08 "N, 76 ° 32'53” W) [22].
Fase II: en segunda instancia se utilizó “design thinking”[23] para diseñar una
arquitectura software, que permita realizar los cálculos de emergía en una finca
cafetera. Para el desarrollo de esta fase se realizó: levantamiento de requerimientos,
recolección de datos, elaboración de la base de datos, y la definición de la
arquitectura software. Las fases propuestas en [23] son (ver figura 2):
Ilustración 5: Metodología design thinking
Empatizar (busca conocer el problema de cerca e interiorizarlo): sitio de estudio
finca experimental (Los Naranjos), ubicada en el Parque Tecnológico del Café –
TECNICAFÉ, en Cajibío, Cauca, Colombia. Dentro de los principales objetivos de
este lugar, está la producción de café verde excelso que cumple con los requisitos de
calidad para ser exportado. Para ello, cuentan con las 4 etapas principales de
producción: siembra, cosecha, beneficio, y trillado. Para conocer en detalle el
proceso, se realizaron diferentes visitas al lugar, se tomaron audios y grabaciones de
las entrevistas hechas a mayordomos, operarios, y administradores de la finca.
Finalmente, esta información recolectada fue contrastada con bibliografía existente.
Definir (busca interpretar el problema): posterior a la fase de empatía, se vio la
necesidad de crear una herramienta que permita sistematizar inventarios
energéticos. Se requiere que está solución sea de fácil acceso, uso, y que tenga una
retroalimentación real acerca de los flujos de energía que están aportando en cada
una de las etapas del proceso del café.
Idear (etapa de creatividad para ofrecer soluciones): para esta fase cada
integrante del equipo (multidisciplinar, donde se cuenta con expertos en informática,
ciencias ambientales, y ciencias agrícolas) dio posibles soluciones a este problema.
Este aporte multidisciplinar condujo a la idea de diseñar una arquitectura software
que realice el inventario de las energías que están interactuando en cada una de las
etapas de proceso productivo agrícola de café. Para ello es necesario inicialmente
definir la base de datos.
Prototipar (construir las ideas): para el desarrollo de la plataforma se dividió en dos
fases la primera fue la creación de la arquitectura de software la cual se estableció
bajo la estructura de modelo, vista, controlador, en la parte del modelo se hace el
POOL DE CONEXIONES para el almacenamiento en la base de datos, para la capa
de vista se creó la INTERFAZ DE USUARIO y la LOGICA DE INTERFAZ, la cual
permite hacer las peticiones que el usuario desee al sistema y así mismo ver su
respuesta en XML y para la parte de controlador se tiene la LOGICA DE NEGOCIO y
el ACCESO A LOS DATOS, donde recibe todos los eventos de entrada que son todas
las etapas del café y los flujos de energía que influyen en su proceso, contiene las de
gestión de eventos como las formulas, cálculos y algoritmos, la cual define que datos
se deben ingresar y sus medidas, para realizar los las transformidades de la energía
y tener como resultado la emergía en el sistema cafetero, para esto se usa como
herramienta PHP, MYSQL, JAVASCRIPT Y BOOTSTRAP, como segunda fase se
tiene la base de datos desarrollada en MYSQL, la cual tiene diferentes tablas donde
contiene la trazabilidad de todo el proceso del sistema cafetero en cada una de sus
etapas y sus fases, con este se define la estructura para el desarrollo de la
plataforma, para una tercera fase se plantea el desarrollo de la herramienta que
permite ver como resultado la emergía e indicadores de la misma
Evaluar (Probar prototipo), en esta etapa que será desarrollada en una tercera
fase se pretende llevar a los usuarios la plataforma de cálculo de eficiencia
energética en un sistema cafetero para que ingresen los datos de sus sistemas y
puedan tener una retroalimentación real de los flujos de energía y como resultado de
su transformidad puedan ver la emergía.
3.2 Área de Estudio (Tecnicafé – Finca los Naranjos)
Tecnicafé es el primer parque tecnológico de innovación en agricultura que tiene
Colombia y el primero en Café, del mundo, se encuentra ubicado en el municipio de
Cajibío en el departamento del cauca, este lo conforman numerosas fincas cafeteras
entre ellas la finca los Naranjos (lote 10) donde se tomo como referencia una
hectárea para realizar nuestra investigación.
Ilustración 6: planta de Tecnicafé
Ilustración 7: fincas que conforman Tecnicafé
CAPITULO IV - CARACTERIZACIÓN DE FLUJOS ENERGETICOS EN LA
CADENA PRODUCTIVA AGRICOLA DE CAFÉ – Finca los Naranjos.
4.1 Caracterización de flujos energéticos.
El siguiente diagrama [24] ilustra, de manera simplificada, el funcionamiento de un
sistema productivo agrícola:
Ilustración 8: Diagrama simplificado de un sistema productivo agrícola [17])
Para la identificación de los flujos energéticos en un sistema agrícola de café, es
necesario caracterizar las etapas que se realizan en este proceso productivo (ver Fig.
17). De esta manera, es posible detallar los flujos de energía que están aportando al
sistema en cada una de estas etapas.
Ilustración 9: Diferentes flujos de energía que interactúan en las etapas de producción de café.
4.1.1 Etapa de siembra:
Esta etapa nos permite preparar el suelo ya que de ella depende la rapidez de
crecimiento y desarrollo de los árboles, la iniciación de la producción, la cantidad y
calidad de ésta, la resistencia al ataque de plagas y enfermedades y la duración de
su vida productiva, Con el fin de contrarrestar los efectos negativos que ocasione la
manipulación del suelo se recomienda adoptar una serie de prácticas para la
conservación de los suelos, como son: adecuada localización del cultivo del café,
desagües naturales, zanjillas de absorción, zanjillas de desagüe, acequias de ladera,
canales de desviación, uso de barreras vivas, siembras en contorno, barreras
muertas, establecimiento de sombrío, incorporación de materia orgánica, cultivos
intercalados o asociados al café.
Ilustración 10: preparación de la tierra (semilleros)
Ilustración 11: siembra de árbol de café
4.1.2 Etapa de cosecha:
En esta etapa se cosechan manualmente sólo los granos de café que alcanzan el
estado de madurez completa, reconocidos por el color rojo y amarillo, para el caso de
la variedad Colombia.
Ilustración 12: selección del café en cosecha
4.1.3 Etapa de beneficio:
Proceso en el cual se logra la transformación de café en cereza a café pergamino
seco mediante la separación de las partes del fruto y secado de los granos, con el fin
de conservar su calidad física, organoléptica y sanitaria.
Ilustración 14: proceso de beneficio
4.1.4 Etapa de Trillado:
El trillado o curado consiste en el descascarado o pelado de la cubierta del grano,
eliminando por pulimento las cáscaras plateadas y finalmente su clasificación
Ilustración 15: proceso del trillado del café
Ilustración 134: proceso de beneficio
CAPITULO V – DISEÑO DE LA PLATAFORMA
5.1 Diseño de la base de datos.
Se definió la estructura de la base datos para el análisis de los flujos de energía en
un sistema cafetero, desde la etapa de siembra hasta el trillado (ver Figura 4).
Ilustración 16: Diseño de la base de datos para el análisis energético en un sistema cafetero
Dentro de la base de datos se tienen relacionados una serie de elementos los
cuales estas divididos en diferentes tablas, en estas se almacena la información de
una forma ordenada y concisa, para una mejor descripción, estas están divididas de
la siguiente forma: tabla de usuario relaciona las personas que tienen a cargo la
manipulación de la plataforma con sus respectivos permisos para la manipulación de
la información que se maneja, la tabla finca se describe el nombre de la finca o
terreno al que se le realiza el procesos de emergía y otros datos como son su
ubicación, propietario entre otros, en la tabla elementos se almacenas las fases que
tiene un cultivo de café (siembra, cosecha, beneficio, trillado) y las diferentes
energías que alimentan estas etas etapas, estas energías se denominan como
contribuyentes de la naturaleza y recursos de la economía, para los de la naturaleza
se conocen como energías renovables y las no renovable y los de la economía son
los servicios y materiales, por ultimo estala tabla de resultados, es la que almacena
los valores obtenidos durante las diferentes fases del cultivo del café y nos permite
recopilar los valores necesarios para realizar la transformada y poder calcular la
emergía.
5.2 Diseño de la arquitectura software.
La arquitectura de software que se empleara en la plataforma de medición de
flujos de energía facilitará la comunicación entre todas las partes interesadas, esta
muestra también como está estructurado el sistema y de cómo trabajan juntos los
componentes, esta arquitectura permite a la lógica de interfaz creada en PHP, JAVA
SCRIPT y BOOTSTRAP, conectar con la lógica de negocio la cual realizara todas las
operaciones y cálculos de eficiencia energética y nos permitirá acceder a los datos
almacenados en la base de datos creada en MySQL a través de un pool de
conexiones creadas en PHP con sentencias SQL conectadas con servicios
REST(GET, PUT, UPDATE, DELETE).
Ilustración 17: Diseño de la arquitectura software
5.2.1 Definiciones:
5.2.1.1 PHP:
(Acrónimo recursivo de PHP: Hypertext Preprocessor) es un lenguaje de código
abierto muy popular especialmente adecuado para el desarrollo web y que puede ser
incrustado en HTML[25].
5.2.1.2 JAVA SCRIPT:
Es un lenguaje ligero e interpretado, orientado a objetos con funciones de primera
clase, más conocido como el lenguaje de script para páginas web, pero
también usado en muchos entornos sin navegador, tales como node.js, Apache
CouchDB y Adobe Acrobat. Es un lenguaje script multi-paradigma, basado en
prototipos, dinámico, soporta estilos de programación funcional, orientada a objetos e
imperativa[26].
5.2.1.3. BOOTSTRAP:
Es una biblioteca multiplataforma o conjunto de herramientas de código
abierto para diseño de sitios y aplicaciones web.
Bootstrap contiene plantillas de diseño, tipografías, tablas, imágenes, formularios,
botones y otros elementos de presentación basados en HTML y CSS. Se desarrolló
como un proyecto interno de la empresa Twitter para agilizar los desarrollos.
5.2.1.4 MySQL:
MySQL es un sistema de gestión de bases de datos que cuenta con una doble
licencia. Por una parte es de código abierto, pero por otra, cuenta con una versión
comercial gestionada por la compañía Oracle. Actualmente, es la base de datos de
código abierto más famosa y utilizada en el mundo entero.
Como él, podemos encontrar otras como la propia Oracle o Microsoft SQL Server.
Todas tienen la misma finalidad y se utilizan en el mismo entorno, que no es más que
el desarrollo web, y son las que más se utilizan actualmente para dar forma y facilitar
la comunicación entre webs y servidores[27].
CAPITULO VI- RESULTADOS Y DISCUSIÓN
6.1 Resultados y discusión.
6.1.1 Resultados de emergy:
En las tablas (ver tabla 3,4,5) se puede observar los resultados obtenidos de la
investigación que se realizo sobre la eficiencia energética en un cultivo de café, este
se realizo en las instalaciones del parque tecnológico del café (Tecnicafé), tomando
como muestra una hectárea de producción de la finca los naranjos.
Tabla 3: resultados de emergy
Tabla 4: resultados de emergy
Tabla 5: resultados de emergy
6.2 Resultados de la plataforma
Se realiza la arquitectura software para realizar el cálculo de las diferentes
energías que alimentan un cultivo de café y esta se divide de la siguiente forma:
La siguiente grafica es la vista principal del software, en esta podemos realizar la
recolección de la información de cada una de las energías que contribuyen en un
sistema cafetero.
6.2.1 Vista principal
Ilustración 18: vista principal de la plataforma
6.2.2 Datos
En la grafica () se toman los registros del sistema cafetero y el área a la que se le
realiza el análisis de emergy.
Ilustración 19: recolección de datos
6.2.3 Recursos de la naturaleza
En las graficas (20) se toman los valores de los recursos de la naturaleza.
Ilustración 20: recaudo de los recursos naturales
Ilustración 21: recaudo de los recursos naturales
Ilustración 22: recaudo de recursos naturales
6.2.4 Materiales de la economía
En la grafica (23) se detalla y se toma cada dato que provenga de la economía.
Ilustración 23: recaudo de información de materiales de la economía
Ilustración 24: recaudo de información de materiales de la economía
6.2.5 Financiamiento
En figura (25) se suministra la información de la parte financiera.
Ilustración 25: recaudo de información financiera
6.2.6 Infraestructura
Figura (26) suministra la información de lo que conforma la infra-estructura en todo
el proceso del cultivo de café.
Ilustración 26: recaudo información de la infra-estructura
6.2.7 Servicio de la economía.
Grafica (27) se recolecta la información de los servicios de la economía.
Ilustración 27: recaudo información de los servicios de la economía
Ilustración 28: recaudo información de los servicios de la economía
6.2.8 Productos de la agricultura
Grafica (29) toma los valores que hacer parte de la agricultura.
Ilustración 29: recaudo información de productos de la agricultura
6.2.8 Productos del área de protección.
Grafica (30) toma la información de los productos que se utilizan para mantener la
biodiversidad.
Ilustración 30: recaudo información de productos de la agricultura
Ilustración 31: recaudo información de productos de la agricultura
Ilustración 32: recaudo información de productos de la agricultura
6.2.9 Sub productos
En la grafica (33) se registra los trabajos realizados fuera del área de trabajo.
Ilustración 33: recaudo información de los subproductos
Esta plataforma nos permite registrar y alimentar la base de datos donde se
almacena los diferentes registras de cada una de las energías que componen un
sistema cafetero, luego de tener estos registros se calcula internamente la emergy
para poder mostrarla en la tabla de resultados.
6.2.10 Resultados finales
Ilustración 34: resultados finales dela emergy
6.3 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.4 Conclusiones.
Se concluye que en el territorio Colombiano carece de estrategias
tecnológicas que vayan más de la mano con los cultivos agrícolas entre
ellos el del café, notando que son unos de los mayores productores en sur
américa y el más apetecido por los países europeos.
La implementación de tecnologías en la parte agrícola es una herramienta
que permite ayudar al medio ambiente, logrando una mejor sostenibilidad
ambiental y mejorar la producción de los cultivos entre ellos el del café.
Por la falta de estas herramientas se pudo concluir en crear una
arquitectura software para calcular la eficiencia energética en un cultivo de
café, para la realización de esta arquitectura se propusieron unos objetivos
(general, específicos).
Se concluye que gracias a estos objetivos (específicos) propuestos se pudo
realizar la caracterización de los flujos energéticos que componen cada una
de las etapas de un cultivo de café, llegando a si un producto final que es la
arquitectura software para poder medir cada una de estas energías.
Se logra con éxito los resultados esperados por la plataforma donde se
pudo calcular la eficiencia energética en un cultivo de café y de esta
manera se logra cumplir con el objetivo general.
6.5 Recomendaciones.
Ampliar investigación a otras herramientas de evaluación ambiental, con el
objetivo de tener una plataforma integral.
Incorporar Sistemas de Información Geográfica (SIG) a la plataforma
Bibliografía
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[3] A. Trianni, E. Cagno, and A. De Donatis, “A framework to characterize energy efficiency measures,” Appl. Energy, vol. 118, pp. 207–220, 2014.
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[19] M. E. A. Board, “Ecosystems and human well-being: desertification synthesis,”
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[21] C. M. Rodríguez, C. F. Rengifo Rodas, J. C. Corrales Muñoz, and A. F. Casas, “A multi-criteria approach for comparison of environmental assessment methods in the analysis of the energy efficiency in agricultural production systems,” J. Clean. Prod., vol. 228, pp. 1464–1471, 2019.
[22] “TECNICAFÉ - Parque tecnológico de innovación del café.” .
[23] A. M. F. León and R. T. Fernández, “DESIGN THINKING EDUCATIONAL INNOVATION AND METHODOLOGICAL RESEARCH,” p. 6.
[24] M. Cuadra and T. Rydberg, “Emergy evaluation on the production, processing and export of coffee in Nicaragua,” Ecol. Modell., vol. 196, no. 3–4, pp. 421–433, 2006.
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[26] “Замыкания - JavaScript | MDN.” .
[27] Neoattack, “¿Qué es MySQL y para que sirve?” 2014.
[28] H. T. Odum, Environmental accounting: emergy and environmental decision making. Wiley, 1996.
Anexos
Para comprobar los resultado de emergy se realizo la descomposición de 62
formulas, para cada una de las energías que alimentan cada etapa del proceso del
café.
Formulas:
1. Energía solar: área de tierra = 8.08E + 04 m2. Insolación = 5.43 kWh / m2 / día
(Universidad de Massachusetts, 2004).Duración del ciclo de cultivo = 365 días.
Cultivo de albedo = 0.225(Romo y Arteaga, 1989). Energía (J) = (área) × (promedio)
insolación / día en kWh, m2) × (días) × (1-albedo) (3.6E +06 J / kWh) = Energía (J)
= 4.47E + 14 J / año = 1.64E + 13 J / t / año.Transformidad = 1 por definición [28].
Tabla 6: formula energía solar
2. Energía eólica: velocidad del viento en superficie = 2.6 m / s (INETER,
1999).Área = 8.08E + 04 m2. Fórmula de energía eólica de Tilley(1999) = energía del
viento absorbida dentro de cada intervalo de altura, J / m3 = E, E = [(velocidad en el
ntervalo superior, m / s) en el intervalo inferior, m / s) 2] × (1.23 kg / m3 / 2).
Intercambio de aire (volumen) = (velocidad del viento en el nivel superior - velocidad
del viento en el nivel inferior) × área de superficie × s / año. Energía media anual
absorbida dentro de cada intervalo de altura en J / año = (E,J / m3) × (diferencia
area 8,08,E+04 m2
insolacion 1,84,E-07 kwh/m2/dia
dias 365
albedo 0,225
constante 3,6,E+06
total energy 4,47,E+20
año 1,63,E+23
energia solar
de velocidad en el intervalo, m / s) × (área de superficie,m2) × (3.154E + 07 s / año).
Duración del ciclo de cultivo = 365 días Energía = 3.33E + 12 J / año = 1.22E + 11 J /
t / año. Transformidad de [28]
3. Lluvia, energía potencial química: área de tierra = 8.08E + 04 m2. PTE
(evapotranspiración potencial) = 1.88 m / año (Salinas y Rodríguez, 1998). Kc
(coeficiente de cultivo) = 0.9 (para los cafés Doorenbos y Kassam, 1979). Longitud
del ciclo del cultivo = 365 días. Cultivo ET = ETP × Kc = 1.69 m / año Energía =
(área) × (cultivo ET) × (energía libre de Gibbs en aguas pluviales, 4.94E + 03 J / kg)
(1000) = 6.75E + 11 J / año = 2.47E + 10 J / t / año. Transformidad de Odum (1996).
En Para evitar el doble conteo de renovables, solo Tomó el flujo de energía química
en la lluvia, que es la El mayor flujo de emergia renovable individual. Este flujo
representa la contribución global de la emergia renovable para el produccion de café
Tabla 7: formula energía de lluvia química
4. Lluvia, energía geopotencial: área = 8.08E + 04 m2. Promedio Elevación =4.55E
+ 02 m (Aguilar, 2001). Escorrentía = 2.90E-02 m / año (Rivas, 1993). Energía (J)
=(área) (escorrentía) (elevación promedio) (gravedad) = (8.08E + 04 m2) (2.90E-
area 8,08,E+04 m2
evaporacion 1,88,E+00 m/año
coef de cultivo 0,9
long cultivo 365
cult et 1,69 m/año
energ libre 4,94,E+03 j/kg
total energy 6,75,E+11 j/año
año 2,46,E+14 j/t/año
Lluvia, energía potencial química
02m)(1000 kg / m3) (4.55E + 02 m) (9.8 m / s2) (marrón yMcClanahan, 1996) =1.04E
+ 10 J / año = 3.83E + 08 J / t / año.Transformidad de [28]
Tabla 8: formula energía de lluvia
5. Combustibles y lubricantes: consumo total = 46.68 l / ha / año(Conrado, A.,
comunicación personal, 2001). Energiapor litro = 3.95E + 07 J / l. Energía (J) = (46.68
l) × (3.95E + 07 J / l) =1.85E + 09 J / ha / año = 5.49E + 08 J / t / año. Transformidad
de Odum y Odum (1983), pp. 394, sin servicios.
Tabla 9: formula de combustibles
6. Fertilizante nitrogenado: consumo = 5.49E + 01 kg / ha / año (Conrado, A.,
comunicación personal, 2001) = 5.49E + 04 g / ha / año = 1.62E + 04 g / t / año.
Transformidad de Odum y Odum (1983), 453 p., Sin servicios.
area 8,08,E+04 m2
prom elevacion 4,55,E+02 m
escorrentia 2,90,E-02 m/año
gravedad 9,8 m/s^2
total energy 1,04,E+10 j/año
año 3,81,E+12 j/t/año
Lluvia, energía geopotencial
cons total 46,68 l/ha/año
por litro 3,95,E+07 j/l
total energy 1,84,E+09 j/año
año 6,73,E+11 j/t/año
Combustibles y lubricantes:
Tabla 10: formula fertilizantes nitrógeno
7. Fertilizante de fosfato: consumo = 1.37E + 02 kg / ha / año (Conrado, A.,
comunicación personal, 2001) = 1.37E + 05 g / ha / año = 4.06 E + 04 g / t / año.
Transformidad de Brandt-Williams (2001), Tabla 22, sin servicios.
Tabla 11:formula fertilizantes fosforó
8. Fertilizante de potasio: consumo = 4.57E + 01 kg / ha / año (Conrado, A.,
comunicación personal, 2001) = 4.57E + 04 g / ha / año = 1.35E + 04 g / t / año.
Transformidad de Odum y Odum (1983), 447 p., sin servicios.
Tabla 12. Formula fertilizantes potasio
9. Urea: consumo = 6.53E + 02 kg / ha / año (Conrado, A.comunicación personal,
2001) = 6.53E + 05 g / ha / año = 1.93E + 05 g / t / año. Transformando de Odum y
Odum (1983), 453 p., Sin servicios.
consumo 5,49,E-01 kg/ha/año
comun personal 5,49,E+04 g/ha
año 1,62,E+04 j/t/año
Fertilizante nitrogenado
consumo 1,37,E+02 kg/ha/año
1,37,E+05 g/ha/año
año 4,06,E+04 g/t/año
Fertilizante de fosfato
consumo 4,57,E+01 kg/ha/año
4,57,E+04 g/ha/año
año 1,35,E+04 g/t/año
Fertilizante de potasio
Tabla 13: formula del la urea
10. Pesticidas y fungicidas: consumo de líquidos = 8.54E-01 l / ha / año (Conrado,
comunicación personal,2001). Energía por litro = 3.95E + 07 K / l (Odum, 1996).
Energia(J) = (8.54E-01 l) × (3.95E + 07 J / l) = 3.37E + 07 J / ha / año. Consumo de
sólidos = 1.96E + 00 kg / ha / año. Energía (J) =(1.96E + 00 kg) × (5.6E + 07 J / kg) =
1.10E + 08 J / ha / año. Total energía = 1.43E + 08 J / ha / año = 4.25E + 07 J / t /
año. Transformado para productos refinados de aceite de Odum (1996), sin servicios
Tabla 14: formula de pesticidas
11. Agua: consumo = 19.72 m3 / ha / año (Conrado, A., comunicación personal,
2001). Energía (J) = (19.72 m3 / año) ×(1000 kg / m3) × (4940 J / kg, energía libre de
Gibbs del agua de lluvia) = 9.74E + 07 J / ha / año = 2.88E + 07 J / t / año.
Transformidad para la entrada de agua dulce de Odum (1996), 120 p., sin servicios
consumo 6,53,E+02 kg/ha/año
6,53,E+05 g/ha/año
año 1,93,E+05 g/t/año
Urea
consumo liquido 8,54,E-01 l/ha/año
energiapor litro 3,95,E+07 k/l
energia 3,37,E+07 j/ha/año
consumo de solidos 1,96,E+00 kg/ha/año
5,60,E+07 j/kg
energia 1,10,E+08 j/ha/año
total energia 1,43,E+08 j/ha/año
año 5,24,E+10 j/ha/año
Pesticidas y fungicidas
Tabla 15: formula del agua
12. Semillas: consumo = 0,67 kg / ha / año (Conrado, A., comunicación personal,
2001). Energía (J) = (0.67 kg) × (3.0E + 3 kcal / kg) × (4186 J / kcal) = 8.39E + 06 J /
ha / año = 2.48E + 06 J / t / año Transformidad para semillas de Odum y Odum
(1983),p. 414, sin servicios.
Tabla 16: formula de la semilla
13. Maquinaria y equipo: peso = 8.83E + 00 kg / ha / año. Masa = 8.83E + 03 g /
ha / año = 2.61E + 03 g / t / año. Transformidad de Buranakarn (1998), p. 142, sin
servicios.
Tabla 17: formula de la maquinaria
14. Edificios, madera = 7.43E-03 m3 / ha / año. Energía (J) = (0.007 m3) (5.0 E +
05 g / m3) (3.6 kcal / g) (4186 J / kcal) (Marrón y McClanahan, 1996) = 5.60E + 07 J /
consumo 19,72 m3/ha/año
1,E+03 kg/m3
energia libre de lluvia 5,E+03 j/kg
energy 9,74,E+07 j/ha
año 3,56,E+10 j/t/año
Agua
consumo 0,67 kg/ha/año
3,0E+03 kcal/kg
4186 j/kcal
energy 8,41E+06 j/ha/año
año 3,07E+09 j/t/año
Semillas
peso 8,83,E+00 kg/ha/año
masa 8,83,E+03 g/ha/año
año 2,61,E+03 g/t/año
Maquinaria y equipo
ha / año = 1.66 E +07 J / t / año. Transformidad de Doherty et al. (2002), p. 58,sin
servicios.
Tabla 18: formula para los edificios
15. Edificios, concreto = 2.47E + 02 kg / ha / año = 2.47E + 05 g / ha /año = 7.31E
+ 04 g / t / año. Transformidad para premezclado. hormigón de Buranakarn (1998), p.
142, sin servicios.
Tabla 19: formula para edificios
16. Edificios, vidrio = 2.03E-01 kg / ha / año = 2.03E + 02 g / ha / año = 6.01E + 01
g / t / año. Transformidad para vidrio plano de Buranakarn (1998), p. 143, sin
servicios.
Tabla 20: formulas para edificios
17. Edificios, chapas de acero = 5.20E-02 kg / ha / año = 5.20E + 01g / ha / año =
madera 7,43,E-03 m3/ha/año
0,007 m3
5,0,E+05 g/m3
3,6 kcal/g
4186 j/kcal
emergy 5,27,E+07 j/ha/año
año 1,93,E+10 j/t/año
Edificios
concreto 2,47,E+02 kg/ha/año
2,47,E+05 g/ha/año
año 7,31,E+04 g/t/año
Edificios
vidrio 2,03,E-01 kg/ha
año 2,03,E+02 g/ha
año 6,01,E+01 g/t/año
edificios
1.54E + 01 g / t / año. Transformidad para arrabio. alto horno de Buranakarn (1998),
p. 142, sin servicios.
Tabla 21: formulas para edificios
18. Trabajo: valor en dólares = 2.80E + 02 USD / ha / año = 8.28E + 01USD / t /
año (Conrado, A., comunicación personal, 2001).Transformidad de Cuadra y Rydberg
(2000).
Tabla 22: formula para el trabajo
19. Combustibles y lubricantes: valor en dólares = 3.19E + 01 USD / ha / año
=9.43E + 00 USD / t / año (Conrado, A., comunicación personal, 2001).
Transformidad de Cuadra y Rydberg (2000).
Tabla 23: formula de combustibles y lubricantes
20. Productos químicos (notas 6-10): valor en dólares = 2.92E + 01 USD / ha /año
= 2.64E + 00 USD / t / año (Conrado, A., comunicación personal,
2001).Transformidad de Cuadra y Rydberg.(2000).
chapas de acero 5,20E-02 kg/ha
año 5,20E+01 g/ha
año 1,54E+01 g/t/año
edificio
valor en dolares 2,80E+02 usd/ha
año 8,28E+01 usd/t/año
trabajo
valor en dolares 3,19E+01 usd/ha
año 9,43E+00 usd/t/año
combustibles y lubricantes
Tabla 24: formula productos químicos
21. Agua: valor en dólares = 7.36E + 00 USD / ha / año = 2.18E + 00 USD / t / año
(Conrado, A., comunicación personal, 2001). Transformidad de Cuadra y Rydberg
(2000).
Tabla 25: formula para el agua
22. Semillas: valor en dólares = 6.81E + 00 USD / ha / año = 2.01E + 00 USD / t /
año (Conrado, A., comunicación personal, 2001). Transformidad de Cuadra y
Rydberg (2000).
Tabla 26: formula para semilla
23. Maquinaria y equipo: valor en dólares = 7.50E + 01 USD /ha / año = 2.22E +
01 USD / t / año (Conrado, A., comunicación personal, 2001). Transformidad de
Cuadra y Rydberg.(2000).
Tabla 27: formula maquinaria y equipos
valor en dolares 2,92E+01 usd/ha
año 2,64E+00 usd/t/año
productos quimicos
valor en dolares 7,36E+00 usd/ha
año 2,18E+00 usd/t/año
agua
valor en dolares 6,81E+00 usd/ha
año 2,01E+00 usd/t/año
semillas
valor en dolares 7,50E+01 usd/ha
año 2,22E+01 usd/t/año
maquinaria y equipo
24. Edificios: valor en dólares = 2.78E + 01 USD / ha / año = 8.24E + 00USD / t /
año (Conrado, A., comunicación personal, 2001).Transformidad de Cuadra y Rydberg
(2000).
Tabla 28: formulas para edificios
25. Transporte de cosecha: valor en dólares = 7.88E + 01 USD / ha / año = 2.33E
+ 01 USD / t / año. Transformidad de Cuadra y Rydberg (2000).
Tabla 29: formula para transporte de cosecha
26. Asistencia técnica: valor en dólares = 2.12E + 00 USD / ha / año = 6.27E-01
USD / t / año. Transformidad de Cuadra y Rydberg (2000).
Tabla 30: formula de asistencia técnica
27. Mantenimiento y reparación: valor en dólares = 2.26E + 01 USD / ha /año =
6.7E + 00 USD / t / año (Conrado, A., comunicación personal, 2001).Transformidad
de Cuadra y Rydberg.(2000).
valor en dolares 2,78E+01 usd/ha
año 8,24E+00 usd/t/año
edificios
valor en dolares 7,88E+01 usd/ha
año 2,33E+01 usd/t/año
transporte de cosecha
valor en dolares 2,12E+00 usd/ha
año 6,27E-01 usd/t/año
asistencia tecnica
Tabla 31: formula de mantenimiento y reparaciones
28. Café cereza: producción = 3,38 t / ha / año peso seco =3.38E + 03 kg de peso
seco café cereza / ha / año (Conrado, A., comunicación personal, 2001). Energia (J)
= (3.38E + 03 kg) × (1951.3 kJ / 100 g), cálculos basados en datos de Pandoy et al.
(2000) y Senser y Scherz (1991) × (10) = 6.59E + 10 J / ha / año = 1.95E + 10 J / t /
año. Transformado para café cerezas calculado en este estudio. (3.35E + 05 seg / J).
Tabla 32: formula para el café ceresa
29. Agua: consumo = 1.73E + 02 m3 (Ram'ırez, A., personal Comunicación, 2003).
Energía (J) = (1.73E + 02 m3 / año) ×(1000 kg / m3) × (4940 J / kg, energía libre de
Gibbs del agua de lluvia) = 8.53E + 08 J / año = 1.74E + 06 J / t / año. Transformidad
para Entrada de agua dulce de Odum (1996), pp. 120.
Tabla 33: formula para el agua
30. Electricidad: uso de electricidad = 1.40E + 04 kWh / año (Ram'ırez,A.,
valor en dolares 2,26E+01 usd/ha
año 6,7E+00 usd/t/año
mantenimiento y reparacion
produccion 3,38,E+00 t/ha
año peso seco 3,38E+03 kg
emergy 6,60,E+04
año 2,41,E+07
café cereza
consumo 1,73E+02 m3
1,00E+03 kg/m3
enrgia libre de gibbs de agua de lluvia4,94E+03 j/kg
emergy 8,55E+08 j
año 3,12E+11
agua
comunicación personal, 2003). Energía (J) = (kWh / año) × (3.6E + 06 J / kWh)
(Odum, 1996) = 5.04E + 10 J / año = 1.03E + 08 J / t / año. Transformity de Odum
(1996), pp. 305.
31. Maquinaria y equipo: peso = 6.49E + 05 g / año = 1.33E + 03 g / t / año.
Transformidad de Odum et al. (1987). Cálculos completos disponibles de los autores.
Tabla 34: formula maquinaria, equipo
32. Edificios, hormigón = 7.99E + 06 g / año = 1.63E + 04 g / t /
año.Transformación para hormigón premezclado (convencional) de Buranakarn
(1998).
Tabla 35: formula edificios
33. Edificios, chapas de acero = 7.27E + 05 g / año = 1.49E + 03 g / t /
año.Transformidad para hierro y acero de Odum (1996), p. 186. Cálculos completos
disponibles de los autores.
Tabla 36:formula edificios
34. Trabajo: valor en dólares = 7.30E + 03 USD / año (Ram'ırez, A.comunicación
peso 6,49E+05 g
año 1,33E+03 g/t/año
maquinaria y equipo
hormigon 7,99E+06 g
año 1,63E+04 g/t/año
edificio
chapas de acero 7,27E+05 g
año 1,49E+03 g/t/año
edificio
personal, 2003) = 1.49E + 01 USD / t / año. Transformidad de Cuadra y Rydberg
(2000).
Tabla 37: formula trabajo
35. Electricidad: valor en dólares = 1.37E + 03 USD / año (Ram'ırez,A.,
comunicación personal, 2003) = 2.80E + 00 USD / t / año. Transformidad de Cuadra
y Rydberg (2000).
Tabla 38: formula para electricidad
36. Maquinaria y equipo: valor en dólares = 3.93E + 2 USD /año = 8.03E-01 USD /
t / año. Cálculos completos disponibles de los autores. Transformidad de Cuadra y
Rydberg.(2000).
Tabla 39: formula maquinaria , equipos
37. Edificios: valor en dólares = 1.62E + 03 USD / año = 3.32E + 00 USD /
t / año Cálculos completos disponibles de los autores. Transformidad de Cuadra y
Rydberg (2000).
valor en dólar 7,30E+03 usd
año 1,49E+01 usd/t/año
trabajo
valor en dolares 1,37E+03 usd
año 2,80E+00 usd/t/año
electricidad
valor en dolares 3,93E+02 usd
año 8,03E-01 ust/t/año
maquinaria y equipo
Tabla 40: formula edificios
38. Café verde: producción = 489 t / año peso seco = 4.89E +05 kg de peso seco /
año (Ram'ırez, A., comunicación personal, 2003). Energía (J) = (4.89E + 05 kg / año)
× (2.14E +07 J / kg peso seco del café verde) = 1.04E + 13 J / año = 4.06E +09 J / t /
año. Transformado para café verde calculado en este estudio (1.77E + 06 sej / J).
Tabla 41: formula café verde
39. Gasolina y diesel: consumo total = 1.44E + 04 l / año.Energía por litro = 3.95E
+ 07 J / l. Energía (J) = (1.44E + 04 l / año) × (3.95 J / l) = 2.15E + 12 J / año = 1.64E
+ 09 J / t / año. Transformidad de Odum (1996), p. 186
Tabla 42: formula para gasolina y diésel
40. Electricidad: uso de electricidad = 3.45E + 05 kWh / año. Energía (J) =(kWh /
año) × (3.6E + 06 J / kWh) (Odum, 1996) = 1.24E + 12J / año = 9.46E + 08 J / t / año.
Transformity de Odum (1996),pp. 305.
valor en dolares 1,62E+03 usd
año 3,32E+00 usd/t/año
edificios
produccion 489 t/año
peso seco 4,89E+05 kg
peso seco café verde 2,14E+07 j/kg
emergy 1,05E+13 j
año 3,82E+15
café verde
consumo total 1,44,E+04 l/año
energia por litro 3,95,E+07 j/l
emergy 5,69,E+11
2,08,E+14
gasolina y diesel
Tabla 43: formula para electricidad
41. Agua: consumo = 3.76E + 03 m3. Energía (J) = (3.76E +03 m3 / año) × (1000
kg / m3) × (4940 J / kg, energía libre de Gibbsde agua de lluvia) = 1.86E + 10 J / año
= 1.41E + 07 J / t / año. Transformidad para la entrada de agua dulce de Odum
(1996), pp. 120.
Tabla 44: formula para el agua
42. Maquinaria y equipo: peso = 7.66E + 04 g / año = 5.84E +01 g / t / año.
Transformidad de Odum et al. (1987). Cálculos completos disponibles de los autores.
Tabla 45:formula maquinaria, equipos
43. Edificios, hormigón = 2.95E + 06 g / año = 2.25E + 03 g / t / año.Transformado
para concreto premezclado (convencional)de Buranakarn (1998).
uso de electricidad 3,5E+05 kwh/año
valor electricidad 3,59E+06 kwh/año
emergy 1,24E+12 j/año
año 9,46E+08
electricidad
consumo 3,76E+03 m3
1000 kg/m3
energia libre 4940 j/kg
emergy 1,86E+10
año 6,78E+12
agua
peso 7,66E+04 g
año 5,84E+01 g/t/año
maquinaria y equipo
Tabla 46: formulas para edificios
44. Edificios, láminas de acero = 5.87E + 05 g / año = 4.47E + 02 g / t /
año.Transformidad para hierro y acero de Odum (1996), p. 186.
Tabla 47: formulas para edificios
45. Trabajo: valor en dólares = 2.24E + 05 USD / año = 1.70E + 02 USD / t /año
Transformidad de Cuadra y Rydberg (2000).
Tabla 48: formula para el trabajo
46. Electricidad: valor en dólares = 3.03E + 04 USD / año = 2.31E + 01USD / t /
año. Transformidad de Cuadra y Rydberg.(2000).
Tabla 49: formula para la electricidad
47. Agua: valor en dólares = 3.12E + 03 USD / año = 2.38E + 00 USD / t /año
Transformidad de Cuadra y Rydberg (2000).
hormiguon 2,95E+06 g
año 2,25E+03 g/t/año
edificio
laminas de acero 5,87E+05 g
año 4,47E+02 g/t/año
edificio
valor en dolares 2,24E+05 usd
año 1,70E+02 usd/t/año
trabajo
valor en dolares 3,03E+04 usd
año 2,31E+01 usd/t/año
electricidad
Tabla 50: formula para el agua
48. Maquinaria y equipo: valor en dólares = 9.98E + 02 USD /año = 7.60E-01 USD
/ t / año. Cálculos completos disponibles de los autores. Transformidad de Cuadra y
Rydberg.(2000).
Tabla 51: formula de maquinaria y equipos
49. Edificios: valor en dólares = 1.76E + 03 USD / año = 1.34E + 00USD / ha / año.
Cálculos disponibles de los autores.Transformidad de Cuadra y Rydberg (2000).
Tabla 52: formula para edificios
50. Café tostado: producción = 1312.88 t peso seco / año =1.31E + 06 kg peso
seco / año. Energía (J) = (1.31E + 06)kg / año) × (2.22E + 07 J / kg peso seco de
café verde) = 2.92E +13 J / año = 3.55E + 09 J / t / año. Transformidad para el café
tostado calculado en este estudio (3.64E + 06 sej / J).A.4.
valor en dolares 3,12E+03 usd
año 2,38E+00 usd/t/año
agua
valor en dolares 9,98E+02 usd
año 7,60E-01 usd/t/año
maquinaria y equipo
valor en dolares 1,76E+03 usd
año 1,34E+00 usd/ha/año
edificios
Tabla 53: formula para el café tostado
Producción de café instantáneo
51. Gasolina y diesel: consumo total = 2.56E + 04 l / año.Energía por litro = 3.95E
+ 07 J / l. Energía (J) = (2.56E + 04 l / año) × (3.95 J / l) = 1.01E + 12 J / año = 6.34E
+ 08 J / t / año. Transformidad de Odum (1996), p. 186
Tabla 54: formula gasolina y diésel
52. Electricidad: uso de electricidad = 1.62E + 05 kWh / año. Energía (J) =(kWh /
año) × (3.6E + 06 J / kWh) (Odum, 1996) = 5.84E + 11J / año = 3.67E + 08 J / t / año.
Transformity de Odum (1996),pp. 305.
Tabla 55: formula electricidad
53. Agua: consumo = 1.77E + 03 m3. Energía (J) = (1.77E +03 m3 / año) × (1000
kg / m3) × (4940 J / kg, energía libre de Gibbs de agua de lluvia) = 8.73E + 09 J / año
produccion peso seco 1312,88 t
año peso seco 1,31E+06 kg/año
peso seco café verde 2,22E+07 j/kg
emergy 2,91E+13 j
año 1,06E+16
café tostado
consumo total 2,56E+04 año
energia por litro 3,95E+07 j/l
emergy 1,01E+12 j/año
año 3,69E+14
gasolina y diesel
uso de electricidad 1,62E+05 kwh/año
3,60E+06 j/kwh
emergy 5,83E+11 j
año 2,13E+14
electricidad
= 5.48E + 06 J / t / año. Transformidad para la entrada de agua dulce de Odum
(1996), pp. 120.
Tabla 56: formula del agua
54. Maquinaria y equipo: peso = 1.05E + 05 g / año = 6.62E +01 g / t / año.
Transformidad de Odum et al. (1987). Cálculos completos disponibles de los autores.
Tabla 57: formula maquinaria y equipos
55. Edificios, concreto = 1.39E + 06 g / año = 8.72E + 02 g / t / año.Transformación
para hormigón premezclado (convencional) de Buranakarn (1998).
Tabla 58: formulas edificios
56. Edificios, chapas de acero = 2.76E + 05 g / año = 1.73E + 02 g / t /año
Transformidad para hierro y acero de Odum (1996), p.186.
Tabla 59: formulas edificios
consumo 1,77E+03 m3
1000 kg/m3
energia libre 4940 j/kg
emergy 8,74E+09
año 3,19E+12
agua
peso 1,05E+05 g
año 6,62E+01 g/t/año
maquinaria y equipo
concreto 1,39E+06 g
año 8,72E+02 g/t/año
edificio
chapas de acero 2,76E+05 g
año 1,73E+02 g/t/año
edificio
57. Trabajo: valor en dólares = 4.05E + 04 USD / año = 2.55E + 01 USD / t /año
Transformidad de Cuadra y Rydberg (2000).
Tabla 60: formula de trabajo
58. Electricidad: valor en dólares = 1.74E + 04 USD / año = 1.09E + 01USD / t /
año. Transformidad de Cuadra y Rydberg.(2000).
Tabla 61: formula de electricidad
59. Agua: valor en dólares = 1.79E + 03 USD / año = 1.13E + 00 USD / t /año
Transformidad de Cuadra y Rydberg (2000).
Tabla 62: formula del agua
60. Maquinaria y equipo: valor en dólares = 9.98E + 02 USD /año = 6.27E-01 USD
/ t / año. Cálculos completos disponibles de los autores. Transformidad de Cuadra y
Rydberg.(2000).
Tabla 63: formula maquinaria y equipos
valor en dolares 4,05E+04 usd
año 2,55E+01 usd/t/año
trabajo
valor en dolares 1,74E+04 usd
año 1,09E+01 usd/t/año
electricidad
valor dólar 1,79E+03 usd
año 1,13E+00 usd/t/año
agua
valor en dolares 9,98E+02 usd
año 6,27E-01 usd/t/año
maquinaria y equipo
61. Edificios: valor en dólares = 5.53E + 02 USD / año = 3.47E-01USD / t / año.
Cálculos completos disponibles de los autores.Transformidad de Cuadra y Rydberg
(2000).
Tabla 64: formula edificios
62. Café instantáneo: producción = 1592.3 t de café instantáneo seco peso / año =
1.59E + 06 kg peso seco / año. Energia (J) = (1.59E + 06 kg / año) × (1.78E + 07 J /
kg café verde seco peso) = 2.83E + 13 J / año = 1.09E + 09 J / t / año. Transformidad
para café instantáneo calculado en este estudio (1.29E + 07 sej / J).
Tabla 65: formula café instantáneo
Entrevista
Se realiza una entrevista al señor Javier hoyos García quien es el director de
Tecnicafé y Cesar Echeverry gerente de supra café Colombia.
16 jul. 8.13 a. m.entrevista tecnicafe.mp3 (Línea de comandos)
valor en dolares 5,53E+02 uds
año 3,47E-01 usd/t/año
edificios
produccion 1592 t
año 1,59E+06 kg/año
café verde seco 1,78E+07 j/kg
emergia 2,83E+13 j
año 1,03E+16 j/t/año
café instantaneo