Revista de Ciencia y Tecnología - FCEQyN

Revista de Ciencia y Tecnología INGENIERÍA, TECNOLOGÍA E INFORMÁTICA, SALUD, BIOLOGÍA Y

GENÉTICA, EDUCACIÓN CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA

AÑO 20 / Nº 30 / 2018 ÍNDICE 4 Capacidades antagónicas de cepas Trichoderma y su multiplicación en masa usando desechos

agrícolas / Marcela A. Sadañoski, Jimena Gutierrez-Brower, María L. Castrillo, Ana C. López, Paola A.

Ojeda, Pedro D. Zapata, Laura L. Villalba, Mónica B. Otegui.

12 Actividad Antibacteriana in vitro de Extractos Hidroalcohólicos Secos de Yerba Mate elaborada

procedente de Paraguaya / Johana C. González Coria, Marta A. Horianski.

21 Licor de maíz como medio de cultivo para la producción de lacasas por Phlebia brevispora / Gaston

Ariel Prigioni, Maria Daniela Rodríguez, Pedro Darío Zapata, Laura Lidia Villalba.

27 Arreglo Productivo e Innovativo Local (APIL) de calzado artesanal en Camajuaní, Cuba / Alexander Báez

Hernández, Carlos Alberto Hernández Medina, Magdalys Alibet Carrasco Fuentes.

36 Tanino de Tara (Caesalpinia spinosa) como precursor de un inhibidor de corrosión para acero SAE 1010

/ Oriana D’Alessandro, Gonzalo J. Selmi, Christian E. Byrne, Cecilia Deyá, Roberto Romagnoli.

42 Calibración de tres modelos de infiltración en el riego por surcos en el cultivo de la caña de azúcar en

la provincia Ciego de Ávila, Cuba / Danubis Luis Pelier, Oscar Brown Manrique, Yurisbel Gallardo Ballat,

Oswal Madrigal Millian, José M. Masid de la Nuez.

48 Caracterización química y morfología de la madera de moringa oleifera como materia prima potencial

para biorrefinerías / Julieta Beatriz Benitez, Maria Evangelina Vallejos, Maria Cristina Area, Fernando

Esteban Felissia.

56 Condiciones de los árboles urbanos: un estudio de revisión / Erick Martins Nieri, Luana maria dos

Santos, Flávia Gizele König Brun, Eleandro José Brun, Sandra Mara Krefta, Renato Luiz Grisi Macedoe.

62 Sensibilidad a carbapenemes y producción de carbapenemasas en especies de Pseudomonas de

origen ambiental / Adriana E. Quiroga Zingaretti, Eduardo R. Pegels, Valeria M. Almeida, Margarita E.

Laczeski, Patricia N. Oviedo, Marina I. Quiroga.

69 El modelado paramétrico de la geometría compleja del Aeropuerto Internacional de Beijing: un estudio

de transposición didáctica para arquitectura / Janice de Freitas Pires, Alice Cybis Pereira.

86 Instrucciones a los autores.

89 Instructions to authors.

92 Instruções aos autores.

95 Confirmación de Autoría y Derechos de Publicación. / Confirmation of Authorship and Publication

Regulations. / Confirmação de Autoria e Direitos de Publicação.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONESFACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, QUÍMICAS Y NATURALES

• SECRETARÍA DE INVESTIGACIÓN Y POSGRADO. FCEQyN-UNaMSecretaria: Dr. Horacio D. Kuna.

• REVISTA DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA

COMITÉ EDITORIALEditor principal: Dra. Alicia E. Ares. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales. UNaM. Misiones. Argentina.Editor adjunto: Dr. Miguel E. Schmalko. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales. UNaM. Misiones. Argentina.

CONSEJO DE EDICIÓN Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales. UNaM. Argentina

Dr. Dardo A. Martí.Dra. Laura A. Ramallo.Dra. Marina Quiroga.Dra. Laura L. Villalba.Dr. Pedro D. Zapata.Dr. Alberto S. Fenocchio.Dra. Ana María Zoppi.Dr. José María De Luca (Invitado).Dra. Claudia Méndez (Invitada).Dra. Graciela Lombardo (Invitada).Mgter. Claudia Martínez (Invitada).Dra. Juana Peso (Invitada).Dr. Horacio D. Kuna (Invitado).Ing. Hugo O. Reinert (Invitado).Dra. Silvina Ramos (Invitada).Dr. Diego Baldo (Invitado).

Instituciones de la ArgentinaMgter. Nilda Josefa Corral. Facultad de Humanidades. UNNE. Resistencia. Chaco.Dra. Silvia Di Genaro. Universidad Nacional de San Luis. San Luis. Argentina.Dr. Roque Hours. Universidad Nacional de La Plata. Argentina.Dr. Rodolfo Mascheroni. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. La Plata. Argentina.Dr. Jorge E. Monzón. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura. UNNE. Corrientes. Argentina.Dra. Silvia Resnik. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Argentina.Dr. José G. Seijo. Facultad de Ciencias Exactas Naturales y Agrimensura. UNNE, Corrientes. Argentina.

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Misiones. Argentina.

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Dr. Gonzalo Martín Aiassa Martinez. Facultad Regional Córdoba. Universidad Tecnológica

Nacional. Argentina.

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Brasil.

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Dr. Diego Ruiz. Universidad Nacional de La Plata. Argentina.

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Mgter. María Celina Vedoya. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales. Universidad

Nacional de Misiones. Argentina.

Mgter. Mónica Beatriz Otegui. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales. Universidad


Dra. Andrea M. Dallagnol. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales. Universidad

Nacional de Misiones – CONICET. Argentina.

Dra. Martha Helena Von Specht. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales. Universidad


La Revista de Ciencia y Tecnología (RECyT) publica artículos originales que representan una contribución para el desarrollo científico–tecnológico. Incluye trabajos de investigación básica y aplicada y de desarrollo tecnológico, revisiones bibliográficas de alto impacto, notas técnicas y, eventualmente, estudios de casos que por su relevancia ameriten publicarse.

4 Marcela A. Sadañoski et al.: Capacidades antagónicas de Trichoderma spp. y su multiplicación masiva

RECyT / Año 20 / Nº 30 / 2018

RECyTAño 20 / Nº 30 / 2018 / 4–11

Capacidades antagónicas de cepas Trichoderma y su multiplicación en masa usando desechos agrícolas

Antagonistic capacities of Trichoderma species and their mass multiplication with agricultural wastes

Marcela A. Sadañoski, Jimena Gutierrez-Brower, María L. Castrillo, Ana C. López, Paola A. Ojeda, Pedro D. Zapata, Laura L. Villalba, Mónica B. Otegui

Laboratorio de Biotecnología Molecular, Instituto de Biotecnología Misiones, CONICET, Facultad de Ciencias

Exactas Químicas y Naturales, Universidad Nacional de Misiones, CP3300, Posadas, Misiones, Argentina.

* E-mail: [email protected]

Resumen

El objetivo de esta investigación fue aislar y caracterizar cepas de Trichoderma nativas de Misiones (Argentina) explorando sus capacidades antagónicas y su multiplicación masiva utilizando diferentes residuos agroindustriales. Quince cepas nativas de Trichoderma spp. fueron aisladas de muestras de suelo. Estos aislamientos se caracterizaron mediante observaciones morfológicas y moleculares basados en secuencias de ADN de la región espaciadora transcrita interna del ADNr. Las cepas de Trichoderma spp. fueron identificadas como T. koningiopsis, T. harzianum, T. pleuroticola y T. brevicompactum. Estas cepas mostraron actividades antagónicas in vitro contra Alternaria sp., Fusarium sp. y Botrytis sp.. T. koningiopsis LBM 090, LBM 091, LBM 092 y LBM 098, T. pleuroticola LBM 097 y T. harzianum LBM 096 presentaron una inhibición del crecimiento micelial mayor del 50% y un índice de antagonismo entre 3 y 4 contra los fitopatógenos ensayados. La cáscara de arroz y el pulido del arroz fueron las combinaciones más adecuadas para la multiplicación de T. harzianum LBM 096.

Palabras clave: Agentes de control biológico; Suelo; Hongos fitopatógenos; Cáscara de arroz; Pulido de arroz.

Abstract

The aim of this research was to isolate and characterize Trichoderma native strains from Misiones (Argentina) exploring their antagonistic capacities to phytopatogens fungi and their mass multiplication using different agricultural wastes. Fifteen native strains of Trichoderma spp. were isolated from soil samples. These isolates were characterized via morphological observations and molecular phylogenetic analysis based on DNA sequences of the rDNA internal transcribed spacer region. The Trichoderma native strains were identified as T. koningiopsis, T. harzianum, T. pleuroticola and T. brevicompactum. All strains showed antagonistic activities in vitro against Alternaria sp., Fusarium sp. and Botrytis sp. T. koningiopsis LBM 090, LBM 091, LBM 092, and LBM 098 strains, T. pleuroticola LBM 097 and T. harzianum LBM 096 presented radial mycelial growth inhibition higher than 50% and antagonism index between 3 and 4 against the phytopathogens assayed. Among the different substrate sources evaluated, rice husk and rice polishing were the most suitable combination for mass multiplication of T. harzianum LBM 096.

Keywords: Biological control agent; Soil; Phytopatogens fungi; Rice husk; Rice polishing.

INTRODUCTION

The genus Trichoderma comprises a great number of fungal strains that act as biological control agents (BCAs), which antagonistic properties are based on the activation of multiple mechanisms [1, 2, 3]. Antagonists of phytopathogenic fungi have been used to control plant diseases, and 90% of such applications were carried out with different strains of the genus Trichoderma [3]. These properties made Trichoderma a ubiquitous genus present in any habitat and with high population densities.

Trichoderma strains are always, or frequently associated with plant roots and root ecosystems [4]. Some authors have defined Trichoderma strains as plant symbiotic opportunistic avirulent organisms, able to colonize plant roots by mechanisms similar to those of mycorrhizal fungi and to produce compounds that stimulate growth and plant defense mechanisms [5].

It is suitable to know the Trichoderma genus when it is introduced as a biocontrol agent into the rhizosphere of a given ecosystem for both control efficiency and environ-mental conservation reasons [6]. Therefore, it should be

Marcela A. Sadañoski et al.: Capacidades antagónicas de Trichoderma spp. y su multiplicación masiva 5

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considered morphological and molecular data from DNA sequencing to identify and characterize Trichoderma spp. [7]. One of the most reliable analyses for identifying a strain at the species level is the internal transcribed spacer (ITS) region [8].

Some of the phytopathogens that affect regional horti-culture and plantation crops of Misiones province species are Fusarium sp., Alternaria sp. and Botritis sp. Fusarium sp. is reported as a soil pathogen that affects yerba mate nurseries [9]. Alternaria sp. and Botritis sp. are responsible for diseases in ornamental flowers and citrus plants [10, 11].

One of the widely used approaches to improve the agriculture production is the application of chemical pesticides. However, the degradation in the environment of such compounds is very difficult and the concentration and/or accumulation of them in food chains lead to high toxicity levels in animals [12]. Nevertheless, intensive agriculture needs continuous research for the develop-ment of new fertilizers and plagues controllers that care about environmental pollution and human health hazards. Biological methods would be a preferable alternative for controlling regional plants diseases using endogenous and domestic microorganisms.

The potential of Trichoderma strains as control plant pathogens embodies an economically attractive choice [13, 14, and 15]. In recent years, the search for Trichoderma isola-tes with a high antagonistic potential has increased [5, 2]. The application of strains with biological control capacities can help to reduce the input of chemical pesticides in agriculture, where it is necessary to introduce high levels of spores to the field. Therefore, agro industrial wastes can provide and economical and suitable source of substrates to produce significant amount of spores of Trichoderma [16, 17].

The primary aim of the present study was to isolate Trichoderma strains from soil samples of ecosystems without human impact in Misiones (Argentina). The native Trichoderma isolates were characterized by morphological observation and quick molecular identification. The strains were evaluated for their antagonist capacity against Fusa-rium sp., Alternaria spp. (strains 1 and 2), and Botrytis sp., which are phytopathogens that affect agriculture crops. Fi-nally, agricultural wastes were assessed for their suitability as substrates for Trichoderma mass multiplication pursuing an economically and effective production methodology.

MATERIALS AND METHODS

Plant pathogens

Fusarium sp., Alternaria spp. (strains 1 and 2) and Botrytis sp., isolated from Argentina, were kindly provided by the Culture Collection of the Buenos Aires University (BAFC). These phytopathogens are the main responsible for plant diseases.

Soil sampling and fungal isolation

Soil samples were collected from “Ñacanguazu” creek in Gobernador Roca (GPS coordinates 27º06’ S; 55º22’ W), “Teyú Cuaré” Provincial Park in San Ignacio (GPS coor-dinates 27º16’ S; 55º35’ W) and “Profundidad” Provincial Park in Candelaria (GPS coordinates 27º33’ S; 55º42’ W), all in Misiones, Argentina. The soil samples were collected at 15 cm of depth in an area of 1 m2 with 5 repetitions. The temperature and humidity of each collected place were recorded. The samples were immediately transported to the laboratory for pH and water content determination. The samples were diluted in sterile distilled water (1:1000 and 1:10000) and cultured using potato dextrose agar (PDA 3.9%), pH 6.5. After 10 days of incubation at 27±1°C, single colonies with morphology characteristic of Trichoderma sp. were selected for sub-culture and for further morphological and molecular identification. All strains were stored at -80°C in their respective liquid media with 15% glycerol.

DNA extraction and quick molecular identification

Fungal genomic DNA was extracted following a mo-dified method described by Doyle [18]. Mycelia for DNA extraction were grown in liquid cultures at 27±1°C in malt extract broth (MEB) for 3-5 days in the dark. Mycelia was filtered and washed with 0.1 M Tris-HCl (pH 8) and 0.02 M EDTA (pH 8). DNA extraction was carried out with buffer solution (0.1 M Tris-HCl pH 8, 1.5 M NaCl, 0.05 M EDTA pH 8) at 60ºC, containing 0.1 mg/ml Proteinase K, 0.01 M β-mercaptoethanol and 2% SDS. DNA was purified with chloroform: isoamilyc alcohol (24:1) and 3M potassium acetate and then was precipitated with isopropyl alcohol. Pure DNAs extracted from the isolates were amplified at the ITS region and sequenced for phylogenetic analyses.

ITS1-5.8S-ITS2 region sequences of the ribosomal gene were used for fungi classification as described previously [19]. For the amplification, reaction primers ITS1 5’ TTCGTAGGTGAACCTGCGG and ITS4 5’ TCCTCCGCTTATTGATATGC [20] were used. The amplification reactions were prepared in a final volume of 20 μL containing 1X KCl buffer, 2.5 mM MgCl2, 200 μM dNTPs for each 10 pmol primer [20], 0.5 U of Taq polymerase and template 5 ng/µl DNA. PCR amplification conditions were 94ºC for 40 s, 50ºC for 40 s and 72ºC for 40 s for 35 cycles, with 10 min extension at 72ºC used for the final cycle. Agarose gels at 1% and 2% were carried out to visualize genomic DNA and PCR products, respec-tively. The purification and sequencing procedures were performed by Macrogen Korea.

The ITS gene sequences of the isolated strains were compared with those deposited in the National Center for Biotechnology Information Database (NCBI, www.ncbi.nlm.nih.gov) with the special alignment search tool Tri-choKey 2.0 and TrichoBLAST 2.0 to confirm Trichoderma


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species [19] and with Database Fungal barcoding (www.fungalbarcoding.org/). The isolates had significant hits to the genus that owed the lowest e-value in the results of BLAST. Alignments of nucleotide sequences were carried out with the Clustal W software [21]. To allow an appropriate phylogenetic analyses, sequences of another strains of Trichoderma were included in the present study (accession numbers: JQ040311, EU280132, EU280136, EU280105, KP898755, FJ430784, JX125615, HQ596981, KF294838, KJ767092, KC478546, HQ637329, HQ260623, EU280095, DQ200259, HM461859, KC582841, FJ459964, JN943376, JN943375, JN943374, AY737767, FJ860752, AF275322, AY737762, HM142362, GU934533, JX069200, JX069201, EU280087, KC884785, KC561076, JX908732). The parsimony analyses were performed with Bootstrap methods [22] included 1000 replications. In the analyses, Hypomyces subiculosus (EU280093) were used as an out-group.

Fungal inhibition assays

Nine cm Petri plates containing potato dextrose agar (PDA) were inoculated with 7 mm mycelial discs of either Fusarium sp., Alternaria sp. or Botrytis sp., and Trichoderma isolates 10 mm away from the edge of the plate opposite to each other. Plates inoculated with the Trichoderma strains and pathogens strains alone served as control. Plates were incubated at 27±1°C for Alternaria sp. and Fusarium sp. and 14±1°C for Botrytis sp. Three replicate plates were done for each treatment. The radial growth was measured progressively. The efficacy of the antagonist in inhibiting the pathogen growth was evaluated quantitatively by the inhibition grade formula. The percen-tage of growth inhibition was calculated using the equation RI=100 x (R2 - R1)/R2 when the contact started, where RI was the percentage of reduction in mycelial growth, R1 was the averaged growth of pathogen in treated plates and R2 was the averaged growth of pathogen in control plates [23]. An effective antagonist strain is capable of inhibiting 50% or more the pathogen growth. The antagonism index was calculated after ten days of the starting day with Bell scale modified by Calistru [24, 25]: 4 corresponded to 100% Trichoderma sp. coverage on the phytopathogen and 0 corresponded to 100% phytopathogen coverage over Trichoderma strains. An index of 3 or 4 it is considered an effective antagonist strain.

Culture substrates of Trichoderma strains for mass

production

The best sporulation condition of T. harzianum LBM 096 using agro industrial wastes as solid substrate for mi-crobial cultivation was assayed. Rice was used as control. The substrates consisted of sawdust, rice polishings, rice flour and rice husk with different moisture content depen-

ding on the treatment (Table 1). As primary inoculum the strain was grown on 2 g/ml rice substrate. Fermentation assays were carried out without external nutrient addition. All substrates were autoclaved for 15 min at 121ºC, inoculated with 3x108 spores and incubated at 27±1ºC in natural light for 15 days. Spores were removed by washing with distilled water containing 0.5% Tween 20 and were counted following the Neubauer method.

Table 1: Media formulations with different local agro industrial wastes.

TreatmentSubstrate

WaterSawdust Rice polishings Rice flour Rice husk Rice

1 40 g - - - - 20 ml

2 20 g 20 g - - - 20 ml

3 20 g - 20 g - - 20 ml

4 - - - 20 g - 20 ml

5 - 10 g - 10 g - 20 ml

6 - - 10 g 10 g - 20 ml

7 - - - - 40 g 20 ml

Statistical analysis

The data obtained in all experiments were subjected to analysis of variance (ANOVA) with Turkey’s test using the SPSS software, version 22.0 (IBM Corp, Armonk, NY, USA), at a significance level of 5%.

RESULTS

Soil sampling and fungal isolation

Out of 20 colonies per plate obtained from soil samples, 15 fungal isolates were selected as probable Trichoderma strains (Table 2). Aerial mycelium of the colonies was initially thick and whitish. When the sporulation started, the colony turned green and the periphery of the colonies remained white. At a microscopical level, we identified phialides with a flask-shaped formed at wide angles to the conidiophore, and with conidia clustered together at the end of each phialide.

Table 2: Locations and soil conditions of fungal isolates

Soil Sample Location Isolate RH % T ºC pH WC %

1 Ñancanguazú stream LBM 090 70 17.8 7.60 36.4

2 Ñancanguazú stream LBM 091LBM 092LBM 093LBM 094

70 17.1 7.28 44.6

3 TeyúCuaré LBM 103 65 17.2 7.86 45.8

4 TeyúCuaré LBM 104 66 16.5 7.56 37.8

5 Profundidad LBM 095LBM 096LBM 097LBM 098LBM 099LBM 100LBM 101LBM 102

55 15.0 7.60 36.9

Note: RH: relative humidity, WC: water content.


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DNA extraction and quick molecular identification

We were able to accurately classify at genus level the isolated Trichoderma strains by applying morphological criteria.

The ITS1-5.8S-ITS2 gene sequences of the 15 iso-lates were compared with those sequences deposited in the three database utilized, indicating that they had significant hits to the genera Trichoderma. Seven isolates were identified as Trichoderma harzianum (LBM094, accession number of NCBI: JX069200, LBM096, acces-sion number of NCBI: JX069196, LBM097, accession number of NCBI: JX069197, LBM100, accession num-ber of NCBI: JX069198, LBM101, accession number of NCBI: JX069199, LBM103, accession number of NCBI: JX069201, LBM104, accession number of NCBI: JX069195), six as Trichoderma koningiopsis (LBM090, accession number of NCBI: JX069205, LBM091, acces-sion number of NCBI: JX069206, LBM092, accession number of NCBI: JX069207, LBM098, accession num-ber of NCBI: JX069202, LBM099, accession number of NCBI: JX069203, LBM102, accession number of NCBI: JX069204), one as Trichoderma brevicompactum (LBM095, accession number of NCBI: JX069193), and

one as Trichoderma pleuroticola (LBM093, accession number of NCBI: JX069194). All strains, in all database consulted, had 97% to 100% of similarity with the referen-ce sequence of each species.

A phylogenetic tree using the fifteen Trichoderma spp. isolated ITS sequences [19] was constructed based on parsimony analyses (Figure 1).

The phylogenetic analysis revealed close positioning of seven isolates of T. harzianum (LBM094, LBM096, LBM097, LBM100, LBM101, LBM103, LBM104) and T. pleuroticola LBM093 in a closely related group, in concordance with actual taxonomic classification of clade Harzianum, Pachybasium Section (accessible at http://www.isth.info/biodiversity/index.php). The six isolates corresponding to T. koningiopsis (LBM090, LBM091, LBM092, LBM098, LBM099, LBM102) revealed close related positioning in the same group, in Trichoderma Sec-tion. T. koningiopsis LBM091 and LBM092 corresponded to the same strain because they were no genetic distance between them and were isolated from the same place (Ñancanguazú creek). Finally, T. brevicompactum LBM 095 showed high genetic distance to the other strains and belongs to Lutea clade, Lone Lineages Section (Figure 1).

Figure 1: Parsimony analysis based on ITS sequences from all isolates of Trichoderma. Group support with 1000 Bootstrap.


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Fungal inhibition assays

On dual confronted cultures, Trichoderma strains rea-ched Fusarium sp. and Alternaria sp. (strain 1) in 3 days, Alternaria sp. (strain 2) in 4 days and Botrytis sp. in 10 days (Table 3). The strains T.a koningiopsis LBM 090 and LBM 091, LBM 098, LBM 092, T. pleuroticola LBM 097, T. har-zianum LBM 096 and Trichoderma koningiopsis presented %RI higher than 50% indicating that strains are effective antagonists. Among the isolates, T. koningiopsis LBM 090 and T. koningiopsis LBM 098 showed the highest percentage of growth inhibition (60-70%) against Botrytis sp. (Table 3).

From all strains studied, inhibition by the Trichoderma strains in dual cultures did not show statistically significant differences with Alternaria sp. (strain 1), Alternaria sp. (strain 2) and Fusarium sp. In contrast, Trichoderma strains showed significant differences with Botrytis sp. Trichoder-ma koningiopsis LBM090 showed the best %RI in dual confronted assays towards the four phytophatogens strains studied (Table 3). Based on the result obtained with Bell scale modified, all strains resulted effective antagonists with a value of 3 and 4 in this scale indicating 100% cove-rage of the pathogen colonies. Trichoderma koningiopsis LBM090, LBM091 and LBM098 presented a value of 4 to all strains of pathogens. These strains exerted antagonist and parasitism capacities against regional phytopathogens and would be potential biological controls.

Table 3: Mycelial growth inhibition percentage (%RI) of Trichoderma strains versus phytopathogenic fungal strains.

Alternaria sp. (strain 1)

Alternaria sp. (strain 2)

Fusarium sp. Botrytis sp.

%RI on day 3 %RI on day 4 %RI on day 3 %RI on day 10

T. koningiopsis LBM 090

36.51 ± 5.50a 39.73 ± 5.48a 51.44 ± 1.87a 63.11 ± 3.98a


28.57 ± 4.76a 15.98 ± 3.16a 46.63 ± 5.46a 49.67 ± 1.65ab


28.57 ± 4.76a 28.77 ± 5.48a 46.63 ± 1.52a 45.19 ± 7.80ab


33.33 ± 9.52a 34.25 ± 7.25a 51.44 ± 5.72a 58.89 ± 5.47ab


25.40 ± 5.50a 30.60 ± 6.33a 41.38 ± 5.46a 43.08 ± 2.74ab


16.66 ± 3.37a 30.59 ± 4.18a 45.76 ± 1.52a 36.76 ± 3.16ab

T. harzianum LBM 094

17.86 ± 1.69a 23.29 ± 5.48a 39.63 ± 6.94a nd


30.16 ± 7.27a 26.94 ± 8.37a 45.76 ± 6.06a 45.19 ± 2.41ab


30.16 ± 7.27a 32.74 ± 7.85a 42.26 ± 10.50a 45.19 ± 5.08ab


18.25 ± 3.64a 28.77 ± 5.48a 40.51 ± 1.52a 37.55 ± 1.12ab


20.63 ± 2.75a 24.20 ± 6.90a 40.07 ± 4.97a 32.02 ± 7.91b


25.40 ± 5.50a 23.30 ± 0.01a 43.57 ± 3.47a 42.55 ± 1.82ab


26.42 ± 3.55a 26.30 ± 1.51a 42.67 ± 4.74a 39.65 ± 3.21ab

T. brevicompactum LBM 095

29.36 ± 3.64a 25.11 ± 6.33a 37.88 ± 1.52a 39.92 ± 5.47ab

T. pleuroticola LBM 093

25.40 ± 2.75a 23.29 ± 7.75a 43.13 ± 1.52a 48.88 ± 7.80ab

Note: Means followed by the same letter in each column do not differ significantly by Tukey test at 5% probability. nd: not determined.

Culture substrates of Trichoderma strains for mass

production

The suitable condition for mass multiplication of T. harzianum LBM096 was evaluated. Among the substrates evaluated, the mix of rice husk and rice polishing yielded the highest sporulation (1.96x1010 spores/g substrate) followed by rice husk and rice flour (1.45x1010 spores/g substrate), sawdust and rice polishing (1.12x1010 spores/g substrate) and sawdust and rice flour (6.4x109 spores/g substrate). Results indicated that the best spore production was found in substrates with rice flour and rice polishing. Significantly lower spore concentration was recorded in 1, 3, 4 and control treatments (Figure 2).

Figure 2: Evaluation of substrates for mass production. Identical number means no statistically significant differences between these treatments (P > 0.05). 1: Sawdust; 2: Sawdust and Rice polishings; 3: Sawdust and Rice flour; 4: Rice husk; 5: Rice polishings and Rice husk; 6: Rice flour and Rice husk; 7: Rice.

DISCUSSION

The fifteen Trichoderma strains were isolated from low human impacted ecosystems because the expected diversity, as it is documented by other authors [26, 27, 28].

The correct identification at species level is highly desirable because some of them can be possible risks to human health [29]. Systematic studies of microorganisms were based almost exclusively on morphological criteria (classical microbiological classification). Currently, the tools used in systematic studies have increased, and not only the morphological criteria, but also molecular criteria are considered. However, the number of tools used in systematic studies has increased. Nowadays, both morpho-logical and molecular criteria need to be taken into account [30, 31]. Since the primary aim of the present study was to isolate Trichoderma strains from soil samples from low human impacted ecosystems, in this work it was done a rough molecular identification of the Trichoderma strains using only ITS Barcodes. We considered the classical mi-crobiological classification by morphological criteria and


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molecular techniques by amplification of ITS1, 5.8S and ITS2 regions. The ITS1-5.8S-ITS2-28S regions can have nucleotide variations since their transcripts are excised from the final rRNA fragments. Therefore, the ITS sequen-ce includes both ITS1 and ITS2, which are separated by the conserved short 5.8S rRNA. They are usually used to infer phylogenetic relationships of closely related species as well as to assess the variability of a population, e.g. of geographically distant isolate (ecotypes) and recommended by Druzhinina et al. [19] as Hypocrea/Trichoderma barco-de. These regions are appropriate for detecting differences between conspecific individuals and hence, are potentially useful markers to study the relationships of populations and closely related species in fungal, plant, and animal taxa due to their relatively rapid evolutionary rates [32, 33]. The ITS was chosen as the official barcode for fungi by a consortium of mycologists and it is among the markers with highest probability of correct identification for a very broad group of sampled fungi [34, 35]. Recently, there are many researches that used tef-1 and RPB2 as complemen-tary barcodes for Trichoderma species identifications [36].

We isolated 15 native strains of Trichoderma genus from Misiones, Argentina to study their antagonist capa-city. T. koningiopsis LBM 090 was the most promissory strain; however, T. koningiopsis LBM 090, LBM 091 and LBM 098 showed some interesting aspects as potential biological control agents. Two strains of T. koningiopsis (LBM090 and LB098) showed the best results in the antagonism tests. However, using qualitative analyses, all strains were capable to reduce and invade more than 75% of the phytopatogen fungi growth after ten days. These results indicate the potential of antagonistic strain to reduce diseases in field conditions. Larralde-Corona et al. [37], selected new T. koningiopsis strains as biological control agents to sorghum phytopathogens. There are other reports showing the inhibitory effect of other Trichoderma species on the same phytopathogens used in this work. T. harzianum on Alternaria alternata, for tobacco [1]; T. harzianum on Fusarim oxysporum with similar %RI [38]; T. harzianum on Fusarim solani [39]; T. hamatum and T. atroviride for Pinus radiata [40], Trichoderma asperellum strain CCTCC-RW0014 showed to have good biocontrol potential with disease reduction of 71.67% against Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum [41]. Pugliese et al. [42] selected antagonistic fungi from compost as a promising strategy for the development of new biological control agents against soil-borne pathogens.

One important aspect to biotechnological prospection is a high production of spores in an adequate substrate. Forestry is one of the principal activities of Misiones state and sawdust reuse is a government priority. Here, we demonstrated the convenience of sawdust as a substrate for spores production at level superior of 108, in concordance with systems proposed for other substrates [43, 44, 16]. Interestingly, our system with sawdust produced more

spores than the sawdust system proposed by Kumar and Palakshappa [45].

Conclusions

In conclusion, 15 strains were isolated in natural soils of Misiones province. Several candidate strains were identified to act against Alternaria sp., Fusarium sp. and Botrytis sp. The formulation of rice husk and rice polishing resulted as the best suitable combination of substrates to increase the mass production. Our results are the starting point for future studies on the utilization of native strains with antagonist properties in our region. It is still needed to study deeply the biological control mechanisms in field experiments with these strains.

Acknowledgements

The authors thank the Biofábrica de Misiones SA (BIOMISA). Part of the experimental work was funded by BIOMISA. JGB had a fellowship for postgraduate studies of CEDIT, Misiones, Argentina. MAS, MLC and ACL has a fellowship of CONICET.

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Recibido: 05/12/17.Aprobado: 24/04/18.

12 Johana C. González Coria, Marta A. Horianski: Actividad antibacteriana de extractos...

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Actividad Antibacteriana in vitro de extractos Hidroalcohólicos secos de Yerba Mate elaborada procedente de Paraguay

In vitro Antibacterial activity of dry hydroalcoholic extracts of elaborated Yerba Mate produced in Paraguay

Johana C. González Coria1,*, Marta A. Horianski2

1- Facultad de Ciencias y Tecnología, Universidad Nacional de Itapúa,Abog. Lorenzo Zacarías López 255 y Ruta 1,

Encarnación, Paraguay. 2- Laboratorio de Microbiología, Módulo de Bioquímica y Farmacia, Facultad de Ciencias Exactas

Químicas y Naturales, Universidad Nacional de Misiones,Av. Mariano Moreno Nº 1375, Posadas, Misiones, Argentina.


Resumen

Yerba mate (Ilex paraguariensis St. Hil.) es una especie vegetal con propiedades nutricionales y medicinales, de cuyas hojas secas trituradas se preparan infusiones. Se evaluó la actividad antibacteriana de extractos hidroalcohólicos secos de yerba mate elaborada, sobre bacterias de importancia en alimentos (Escherichia coli, Salmonella Enteritidis, Pseudomonas aeruginosa y Staphylococcus aureus), por métodos de difusión en agar. Se determinó la concentración inhibitoria mínima (CIM) y la concentración bactericida mínima (CBM). Se realizó un análisis fitoquímico preliminar y se cuantificó el contenido de polifenoles totales. Staphylococcus aureus y Salmonella Enteritidis fueron inhibidas por los extractos. El extracto hidroetanólico (60:40) mostró mayor capacidad inhibitoria. Staphylococcus aureus presentó mayor tamaño de halo de inhibición con CIM/CBM de 0,78/0,78 mg/mL. Se halló la presencia de taninos, flavonoides, saponinas y un contenido de polifenoles totales de 24,47 g EAG/100 g de muestra seca. Los extractos obtenidos podrían utilizarse como potenciales conservantes naturales en alimentos.

Palabras clave: Yerba mate; Actividad antibacteriana; Extractos hidroalcohólicos; Fitoquímicos; Polifenoles totales.

Abstract

Yerba mate (Ilex paraguariensis) is a plant species with diverse nutritional and medicinal properties, whose crushed dried leaves are made into infusions. The antibacterial activity of dried hydroalcoholic extracts of yerba mate elaborated on bacteria of importance in food has been evaluated (Escherichia coli, Salmonella Enteritidis, Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus) by agar diffusion methods. The minimum inhibitory concentration and the minimum bactericidal concentration have been determined. Preliminary phytochemical analysis has been made and total polyphenols have been quantified. Staphylococcus aureus and Salmonella Enteritidis were inhibited by the extracts. The hydroethanolic extract (60:40) has shown greater inhibitory capacity. Staphylococcus aureus presented a greater inhibition halo size with MIC/MBC of 0.78/0.78 mg/mL. The presence of tannins, flavonoids, saponins and a total polyphenol content of 24.47 g EAG/100 g dry sample have been found. The extracts obtained could be used as potential natural preservatives in foods.

Keywords: Yerba mate; Antibacterial activity; Hydroalcoholic extracts; Phytochemicals; Total polyphenols.

Introducción

La industria alimentaria busca obtener alimentos con buena calidad, que conserven todas sus características nutricionales y organolépticas además de ser inocuos. Los alimentos al ser expuestos a diversos agentes pueden per-der su inocuidad. Los agentes pueden ser físicos, químicos o biológicos (1). La ingestión de alimentos y/o agua que contienen agentes etiológicos, en cantidades tales, que

afectan la salud del consumidor pueden producir enfer-medades transmitidas por alimentos (ETA). Para prevenir las ETA, es necesaria la adición de conservantes a los alimentos (2).

En los últimos años ha aumentado mundialmente la demanda de conservantes naturales en las industrias ali-mentarias para reemplazar los conservantes sintéticos (3). Los compuestos vegetales bioactivos son una fuente po-tencial de nuevas formulaciones antimicrobianas debido a

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los compuestos fitoquímicos que éstos presentan (4). Según Burris et al., 2011(3), la yerba mate podría ser utilizada como un potencial agente antimicrobiano en alimentos y bebidas.

La yerba mate, denominada científicamente como Ilex paraguariensis A. Saint Hilaire, es una especie vegetal procedente de Brasil, Argentina y Paraguay. La norma paraguaya NP 3500193 del Instituto Nacional de Tecnolo-gía, Normalización y Metrología (INTN) define a la yerba mate elaborada como el producto formado por las hojas desecadas y ligeramente tostadas, desmenuzadas de Ilex paraguariensis A. St Hil (Aquifoliaceae), que pueden estar mezcladas o no con fragmentos de ramas jóvenes, pecíolos, pedúnculos florales y semillas de la misma (5). La yerba mate elaborada se utiliza para preparar infusiones cono-cidas regionalmente como mate y tereré, que se realizan con agua caliente y fría, respectivamente, además de mate cocido e infusión de té (6). El empleo de yerba mate como ingrediente en alimentos y en suplementos dietéticos; y como bebida energizante natural ha aumentado en gran medida en Estados Unidos, Europa y Oriente Medio (7). La yerba mate resulta de gran interés por su alto contenido de fitoquímicos tales como metilxantinas, saponinas y en particular los polifenoles, éstos últimos muy conocidos por sus actividades biológicas (8).

Para la extracción y la purificación de los compuestos beneficiosos presentes en la yerba mate se han empleado varios métodos que pueden ser utilizados en la industria (9). La sonicación facilita la extracción de los compuestos bioactivos del material vegetal debido al uso de ondas de una frecuencia determinada (10), mientras que, la mace-ración es un método fisicoquímico que permite extraer principalmente compuestos polifenólicos (11).

Se han realizado investigaciones relativamente limita-das del empleo de extractos de hojas de yerba mate como potencial agente antimicrobiano en productos alimenti-cios. Pese a que se conocen muchos de los compuestos bioactivos presentes en extractos de yerba mate, no se han establecido por completo los compuestos que contribuyen a la actividad antimicrobiana y sus posibles efectos com-binados, antagónicos o sinérgicos. Las investigaciones se limitan aún más en la yerba mate elaborada (12).

Investigaciones científicas realizadas por Girolometto et al., 2009 (13), Prado Martín et al., 2013 (14) y Rempe et al., 2015 (4) han demostrado actividad antimicrobiana de extractos etanólicos, metanólicos y acuosos de yerba mate sobre patógenos alimentarios.

Se han empleado extractos de plantas como conservan-tes naturales de alimentos, sin embargo, estos presentan un efecto sensorial negativo debido a que aportan sabores y olores indeseables a los alimentos. La yerba mate carac-terísticamente presenta sabor amargo, ácido, astringente con notas a heno, hierba verde y húmeda. Si bien, estos términos le confieren características negativas a lo que se está buscando, en un estudio realizado por Racanicci

et al., 2009(15), en albóndigas de pollo precocidas, en las que incorporó yerba mate como antioxidante, no se observó efecto negativo en el sabor ni en el olor del producto alimenticio. En otro estudio realizado por Beal et al., 2011(16), donde se emplearon extractos de hojas de yerba mate como antioxidante natural en salchichas de tipo italiano, las características sensoriales de sabor y de textura no fueron afectadas. Estos estudios indican su posible aceptación sensorial cuando es empleada como un aditivo en los alimentos.

El objetivo principal del trabajo fue evaluar la actividad antibacteriana in vitro de extractos hidroalcohólicos secos de yerba mate elaborada procedente de Paraguay sobre bacterias de importancia en alimentos, con el propósito de evaluar su posible utilidad como bioconservante de alimentos y de bebidas, debido a la creciente necesidad de la industria alimentaria de satisfacer la demanda por alimentos saludables y libres de aditivos sintéticos. El uso de la misma presentaría claras ventajas desde el punto de vista nutritivo y toxicológico. Paraguay no cuenta con estudios realizados sobre la actividad antimicrobiana de la yerba mate elaborada producida a nivel nacional.

Materiales y Métodos

Las muestras de yerba mate elaborada fueron obtenidas de locales comerciales de la ciudad de Encarnación, Para-guay. Se utilizaron 5 marcas comerciales de yerba mate elaborada envasadas en sus paquetes tradicionales de 1 Kg (Yerba mate Colon®, Cooperativa Colonias Unidas; Yerba mate Pajarito®, Lauro Raatz S.A.; Yerba mate Campesino®, Yerbatera campesino, Grupo A. J. Vierci; Yerba mate Indega®, Indega S.A. y Yerba mate Selecta®, Grupo Selecta), procedentes de establecimientos yerba-teros ubicados en el departamento de Itapúa, Paraguay.Estas fueron mezcladas y homogeneizadas, con el fin de disminuir el margen de variación que se podría producir en la composición química de la muestra, debido a posibles diferencias en el procesamiento.

Obtención de los extractos hidroalcohólicos secos de

yerba mate elaborada

Para la preparación de los extractos, se trabajó con una alícuota de 2.500 g de yerba mate molida y tamizada (molino, modelo FW 100, Chincan®, China, tamiz de malla Nº 40 con apertura de 420 µ, tamizador Zonytest®, Argentina), procedente de la mezcla de las 5 marcas de yerba mate elaborada. Como solvente de extracción se emplearon mezclas hidroalcohólicas de metanol: agua y etanol: agua en proporciones 70:30 y 60:40 (Biopack®, Argentina). La relación sólido (yerba mate): solvente de extracción fue de 1:5 (p/v). Se prepararon 4 extractos, de acuerdo a un diseño experimental completo 22, con el ob-jeto de evaluar el efecto del tipo de solvente y proporción


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hidroalcohólica en las determinaciones realizadas. Los extractos preparados fueron: extracto 1 (metanol: agua; 60:40), extracto 2 (etanol: agua; 60:40), extracto 3 (meta-nol: agua; 70:30) y extracto 4 (etanol: agua; 70:30). Para la extracción se empleó una combinación de los métodos de maceración y de sonicación. La maceración se realizó durante 24 h a 40º C en estufa de aire a convección natural (Dalvo Instrumentos®, modelo MCZ-2, Argentina). La-sonicaciónse llevó a cabo a 25° C utilizando un sonicador (Baño de ultrasonido modelo UC-150, Stoord®, Argentina) con una frecuencia de 50 Hz, una potencia ultrasónica de 150 W y una frecuencia de trabajo de 40 KHz, con el fin de favorecer la extracción; los extractos fueron sometidos a las ondas de ultrasonido en 3 ciclos de media hora con intervalos de 10 minutos. Luego, se filtraron por el método de filtración al vacío utilizando embudo de büchner y papel de filtro Whatman cualitativo Nº 3. El rendimiento de los extractos se determinó luego del filtrado, para ello, 10 mL de los extractos fluidos obtenidos se colocaron en pesafiltros y se llevaron a estufa de aire a convección natural a una temperatura de 50 ± 2º C (Dalvo Instrumentos®, modelo MCZ-2, Argentina), hasta pesada constante. Se calculó el rendimiento porcentual (% R) de cada extracto utilizando la siguiente ecuaciónempleada por Carrillo et al., 2011 (17).

% R=Peso extracto seco

x 100Peso muestra seca

Para concentrar los extractos y disminuir el tiempo de secado, se procedió a evaporar los solventes utilizando un rotavapor (modelo R 206B, Senco®, China) a 50º C, convelocidad de rotación de 90 rpm y presión negativa de acuerdo a la Farmacopea Argentina (2013) (18). Los extractos concentrados se secaron en estufa de aire a con-vección natural a 50 ± 2º C (Dalvo Instrumentos®, modelo MCZ-2, Argentina) hasta obtención de un extracto seco. Luego, se molieron y almacenaron en heladera (Consul®, Brasil) a 4º C en frascos color caramelo previamente esterilizados.

Ensayos de la actividad antimicrobiana de los extractos

hidroalcohólicos secos por métodos de difusión en agar

Con los 4 extractos secos obtenidos se realizaron so-luciones de trabajo (ST). Estas se prepararon disolviendo el extracto seco en 9 mL de agua destilada estéril y 1 mL del solvente de extracción utilizado en la preparación de cada extracto. Se trabajaron con cuatro concentraciones diferentes de ST para cada extracto: 250 mg/mL, 200 mg/mL, 100 mg/mL y 50 mg/mL.

Para el estudio de la actividad antimicrobiana de los extractos, se empleó el método de difusión en agar con discos estandarizado recomendado por el Clinical La-borator y StandardsInstitute (CLSI)(19) y el método de

difusión en agar por pocillos descripto por Prado Martin et al., 2013 (14) con modificaciones. Para ambos métodos, se empleó el medio de cultivo agar Müeller Hinton (MH)(Laboratorios Britania®, Argentina). Las cepas estudia-das fueron: Escherichia coli (ATCC 25922), Salmonella Enteritidiscepa salvaje, Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853) y Staphylococcus aureus cepa salvaje y (ATCC 25923). Estas fueron cedidas gentilmente por el cepario de la cátedra de Microbiología e Inmunología de la Facultad de Ciencias Exactas Química y Naturales de la Universidad Nacional de Misiones.

La preparación del inóculo se realizó a partir de un cul-tivo de las bacterias en estudio, de 18 – 24 h de incubación a 35 ± 2º C (San Jor®, modelo SL60C, Argentina), en agar nutritivo (Laboratorios Britania®, Argentina). Se preparó una suspensión de colonias aisladas en 5 mL de solución fisiológica estéril hasta obtener una turbidez equivalente a 0,5 de la escala de McFarland (1-2 x 108 UFC/mL). Se efectuó la siembra en la superficie del agar MH con hisopo estéril.

Para el método de difusión con discos, se prepararon discos de papel de filtro Whatman Nº 3, de 6 mm de diámetro. Estos se esterilizaron en autoclave (tipo Cham-berlandmodelo VZ 100, carga superior, alimentación a gas, Argentina). Los discos fueron cargados con 40 µL de las diferentes concentraciones de ST de los extractoshidroal-cohólicos secos de yerba mate elaborada (Tabla 1) y luego fueron secados en estufa a 35 ± 2º C (San Jor®, modelo SL60C, Argentina).

Tabla 1: Cantidades de los extractos hidroalcohólicos secos de yerba mate elaborada en los discos de papel de filtro.

Concentracion del extracto en la solución

de trabajo (mg/mL)

Volumen cargado en el disco (µL)

Cantidad de extracto en el

disco (mg)

50 40 2

100 40 4

200 40 8

250 40 10

Como control negativo se emplearon discos cargados con 40 µL del solvente utilizado para la preparación de la ST.

Para el método de difusión por pocillos, se realizaron pocillos en el agar con un sacabocados de 6 mm de diá-metro y se agregaron en cada pocillo 40 µL de las ST de los extractos secos de yerba mate. Como control negativo se empleó 40 µL del solvente utilizado para la preparación de la ST. Como control positivo,para ambos métodos, se emplearon discos de ampicilina (10 µg, Bio-Rad®, Estados Unidos) y ceftazidima (30 µg, Bio-Rad®, Estados Unidos) para E. coli, S. aureus y S. Enteritidis y discos deimipenem (10 µg, Laboratorios Britania®, Argentina) para P. aeru-ginosa.Todas las placas se incubaron en estufa a 35 ± 2º C durante 18-24 h. Los ensayos se realizaron por duplicado.

Para la interpretación de los resultados se tuvo en


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cuenta la formación o la ausencia de halo de inhibición de crecimiento. La lectura se realizó midiendo el diámetro del halo de inhibición de crecimiento en milímetros. La ausencia de halo de inhibición de crecimiento se registró igual a 6 mm, que corresponde al tamaño del disco o pocillo. Se calculó el porcentaje del efecto de inhibición de crecimiento (% EI) respecto al control positivo, utilizando la siguiente fórmula empleada por Martínez et al., 1997 (20):

% EIX diámetro halo inhibición del extracto

x 100X diámetro halo inhibición control positivo

Donde: = Promedio de dos lecturasPara realizar los cálculos, se utilizó el menor valor del

halo de inhibición de crecimiento del control positivo.

Concentración inhibitoria mínima y concentración

bactericida mínima

El método empleado para la determinación de la concen-tración inhibitoria mínima (CIM) fue el de microdilución en caldo siguiendo las indicaciones de la metodología descrita en el documento M07-A9 del manual del CLSI (21).

Para la realización de la CIM se seleccionaron los extractos que evidenciaron mayor actividad inhibitoria en los métodos de difusión en agar. Se realizaron diluciones seriadas en caldo MH de concentración al doble de la final deseada, en tubos de ensayo, de los extractos secos 1,metanol:agua (60:40) y 2, etanol:agua (60:40) para la obtención de diluciones finales de 50 mg/mL hasta 0,049 mg/mL. Posteriormente, se tomaron 50 µL de las dilucio-nes de los extractos y se colocaron en los pocillos de las microplacas estériles de 96 pocillos. Luego, se agregaron 50 µL del inóculo bacteriano de 1x106 UFC/mL para lograr un inóculo final de 5x105 UFC/mL. Los ensayos fueron realizados por triplicado. Para control de crecimiento se utilizó caldo MH más el microorganismo en estudio. Como control negativo se utilizó caldo MH y como control positi-vo se empleó cefotaxima (2 µg/mL, Laboratorios Lasca®, Paraguay). Para el control de extracto se utilizó la dilución del extracto de 50 mg/mL. Posteriormente, se incubaron durante 24 h a una temperatura de 35 ± 2º C (San Jor®, modelo SL60C, Argentina).

Para la lectura de los resultados fue utilizado el paráme-tro de cambio de color obtenida por un test colorimétrico utilizando el colorante resazurina siguiendo la metodología descrita por Da Costa Borges, 2016 (22). Posteriormente a la incubación fueron adicionados 15 µL de resazurina (Sigma Aldrich®, Estados Unidos) al 0,01% (p/v) en cada pocillo y se dejaron reposar durante 3 h a una temperatura de 35 ± 2º C para la reacción del colorante. El valor de la CIM fue establecido como la menor concentración que impidió el cambio de color total o parcial en los pocillos de la microplaca. La permanencia del color azul indicóau-

sencia de crecimiento, mientras que el cambio de color a rosa indicó crecimiento bacteriano.

Para la determinación de la CBM se tomaron 10 µL de cada pocillo de las microplacas en los que no se evidenció cambio de color luego del agregado de resazurina y se sembraron en superficie en placas de Petri conteniendo agar MH. Se incubaron durante 24 h a 35 ± 2º C. Pos-teriormente, se observó si hubo crecimiento bacteriano.La CBM fue determinada como la menor concentración que visualmente no presentó desarrollo bacteriano. Estos ensayos se realizaron por triplicado.

Análisis fitoquímico preliminar

El análisis fitoquímico preliminar se realizó a los extractos 1 y 2, debido a que fueron los que presentaron mayor poder inhibitorio. Para ello se evaluó la presencia de los principales grupos de metabolitos secundarios, me-diante pruebas en tubos utilizando la metodología descrita por Matos, 1988 (23).

Para determinar la presencia de taninos, se empleó el ensayo con cloruro férrico. Se utilizaron 2 mg de los extractos disueltos en 10 mL de agua destilada, poste-riormente, se agregaron 3 gotas de cloruro férrico al 1% (Cicarelli®, Argentina). Un cambio en la coloración o la formación de precipitado indicó reacción positiva.

Para la determinación de flavonoides se empleó la reacción de cianidina o Shinoda. Se disolvió 2 mg del extracto en 3 mL de metanol (Biopack®, Argentina). Posteriormente, se adicionaron 5 gotas de ácido clorhídri-co (Anedra®, Argentina) y 0,5 g de polvo de magnesio (Cicarelli®, Argentina). Para su interpretación se tuvo en cuenta la aparición de coloración rojiza, violeta o naranja, como una reacción positiva.

Para determinar la presencia de saponinas, se empleó el ensayo de generación de espuma. En un tubo de ensayo se disolvieron 2 mg de los extractos secos en 1 mL de etanol al 80% (Biopack®, Argentina). La disolución se diluyó 1:15 en agua destilada y se agitó vigorosamente durante 5-10 min. La formación de espuma con permanencia de 15-30 min indicó reacción positiva.

Para el análisis de alcaloides, se pesaron 2 mg de los extractos y se disolvieron en 4 mL de ácido clorhídrico al 5% (Anedra®, Argentina). Cada disolución se fraccionó a razón de 1 mL, en dos tubos de ensayos y se adicionaron gotas del reactivo de Bouchardato de Mayer a cada tubo.Con el primero, la formación de precipitado naranja indica una reacción positiva, y con el segundo la formación de precipitado blanco.

Determinación del contenido de polifenoles totales

Para la determinación del contenido de polifenoles to-tales de los extractos obtenidos y de yerba mate elaborada, se utilizó el método de Folin-Ciocalteu estandarizado por


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la International Standard ISO/FDIS 14502-1, 2004(24). La concentración de polifenoles totales fue medida por espectrofotometría (Espectrofotómetro Spectrum SP 2100, China) a una longitud de onda de 765 nm, método basado en una reacción colorimétrica de óxido-reducción. El agente oxidante utilizado fue el reactivo de Folin-Ciocalteu (Anedra®, Argentina). Para lo cual primeramente fue necesario realizar una curva de calibración con ácido gálicomono hidratado (MP Biomedicals, Estados Unidos) a concentraciones en el rango de 10-50 µg/mL. La ecuación de la recta fue y = 0,0101x + 0,0082con R2 = 0,9951, en la que y = absorbancia y x = concentración.

Análisis estadístico

Los resultados de la investigación fueron tratados estadísticamente mediante el programa Statgraphics Centurion XV. Se realizaron análisis de diseño factorial 22 y análisis de varianza simple (ANOVA). Los factores estudiados en el análisis de diseño factorial fueron tipo de solvente yproporción hidroalcohólica. En el ANOVA, se analizaron los porcentajes del efecto inhibitorio producido, se determinó el valor-p, se realizaron pruebas de múltiples rangos y test de mínima diferencia significativa de Fisher.

Resultados y Discusión

Obtención de los extractos hidroalcohólicos secos de

yerba mate elaborada

Se obtuvieron dos extractos hidroetanólicos y dos ex-tractos hidrometanólicos a partir de yerba mate elaborada paraguaya. Los extractos fluidos obtenidos presentaron ciertas características organolépticas peculiares de yerba mate, como su aroma particular a mate cocido, de color ámbar oscuro y una consistencia espesa, con presencia de sedimentos. El secado de los extractos hidroalcohólicos permitió la obtención de extractos de consistencia de polvo seco. En la tabla 2 se muestra el porcentaje del rendimiento para cada extracto preparado.

Tabla 2: Rendimiento de los extractos hidroalcohólicos secos de yerba mate elaborada

Muestra Rendimiento (%)

Extracto 1 16,41 ± 0,10a

Extracto 2 22,69 ± 0,15b

Extracto 3 21,36 ± 0,04c

Extracto 4 20,98 ± 0,19 d

Referencias: Los valores del rendimiento corresponden al promedio de tres determinaciones ± desvío estándar.Diferentes supraíndices indican diferencias significativas (valor-p≤0,05).

Aunque el análisis factorial mostró que ninguno de los factores estudiados tipo de solvente y proporción hi-droalcohólica, ni su interacción resultan estadísticamente

significativos en % R de los extractos para un nivel de confianza del 95%, se observó,en las condiciones ensaya-das, mediante un ANOVA simple, diferencias significativas entre el % R de cada extracto (valor-p≤ 0,05). El extracto 2 presentó un mayor % R (22,69%), seguido del extracto 3 (21,36%).García et al., 2016 (25) observaron que el tipo de solvente influye en el rendimiento de los extractos de Ri-cinus communis L.; los que fueron preparados empleando solventes de diferentes polaridades. Sin embargo, en este trabajo el análisis factorial no evidenció dicho efecto pro-bablemente a que se utilizaron dos tipos de alcoholes, los cuales difieren escasamente en su polaridad. Otros factores que pueden influir en el rendimiento de los extractos son el tiempo de maceración, fundamentalmente si se realizan por largos periodos de tiempo; el método de extracción y grado de molienda de la muestra (26). En este trabajo no se evaluaron estos factores mencionados.

Actividad antimicrobiana de los extractos hidroalcohólicos

secos

Las cantidades de los extractos secos de yerba mate elaborada, en las condiciones ensayadas, presentaron actividad antibacteriana contra las cepas de S. aureus (sal-vaje), S. aureus (ATCC 25923) y S. Enteritidis (salvaje). E. coli (ATCC 25922) y P. aeruginosa (ATCC 27853) no presentaron halos de inhibición de crecimiento. Las cepas de S. aureus presentaron halos de inhibición de crecimiento frente a todos los extractos ensayados, mientras que S. Enteritidis no presentó halo de inhibición de crecimiento frente al extracto 4 (etanol: agua; 70:30), tanto por el méto-do de difusión con discos como por el método de difusión por pocillos.

De todas las cantidades ensayadas, la cantidad de 10 mg del extracto seco fue la que produjo halos de inhibición de crecimiento de mayor tamaño. S. aureus (ATCC 25923) presentó halos de hasta 30,5 mm, mientras que, S. Enteri-tidis hasta 13 mm, indistintamente al método empleado.

Los porcentajes del efecto de inhibición de crecimiento, para la cantidad de 10 mg, determinadospara los métodos de difusión con discos y de difusión por pocillos se obser-vanen la Tabla 3.


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Tabla 3: Porcentaje del efecto de inhibición de crecimiento de los extractos secos de yerba mate para la cantidad de 10 mg frente a Salmonella Enteritidis (salvaje), Staphylococcus aureus (ATCC 25923) y Staphylococcus aureus(salvaje), por los métodos de difusión con discos y de difusión por pocillos.

Cepas Salmonella Enteritidis (salvaje)

Staphylococcus aureus (ATCC 25923)

Staphylococcus aureus (salvaje)

Métodode difusión

Disco Pocillo Disco Pocillo Disco Pocillo

Extracto 1 (% EI)

35,00a 44,07 a 131,11 ab 136,36 a 121,05 ab 136,11 a

Extracto 2 (% EI)

40,00 b 43,10 a 133,33 a 139,53 a 131,58 a 132,43 a

Extracto 3 (% EI)

30,51 c 46,55 a 131,82 ab 135,56 a 118,42b 128,95 a

Extracto 4 (% EI)

20,00 d 20,69b 123,91 b 139,53 a 110,53 b 121,62 b

Referencias: Extracto 1 = metanol:agua(60:40); extracto 2 = etanol:agua (60:40); extracto 3 = metanol:agua (70:30); extracto 4 = etanol:agua (70:30); % EI = porcentaje del efecto de inhibición de creci-miento.Los valores en una misma columna con diferentes supraíndice-sindican diferencias significativas (valor-p≤0,05).

Ambas cepas de S. aureus presentaron un mayor % IE (110,53 – 139,53%) en comparación con S. Enteritidiscepa salvaje (20,00 – 46,55%). El análisis factorial para ambos métodos de difusión indicó que ninguno de los factores estudiados, tipo de solvente y proporción hidroalcohólica, ni su interacción tienen influencia estadísticamente signi-ficativa en el % EI, para un nivel de confianza del 95%.

Estos hallazgos coinciden con el estudio realizado por Sari et al., 2007(27) N, N-dimethyl formamide (DMF en extractos de I. paraguariensis, preparados con soluciones acuosas al 50% de metanol, etanol, N-metilformamida(DMF) y acetona. Todos los extractos presentaron actividad frente a S.aureus y otras bacterias como Listeria monocytogenes, Hafniaalvei, Yersiniaentero-colíticay Bacilluscereus, pero no frente a E. coli O157:H7.

La ausencia de halo de inhibición de crecimiento de E. coli frente a extractos hidroalcohólicos de hojas y de tallos de I. paraguariensis fue reportada por De Biasi et al.,2009 (28). Además de hallar sensibilidad de S. aureus, de S. epidermidis y de Proteusmirabilis, también informaron sensibilidad de P. aeruginosa, a diferencia de los resultados hallados en este estudio. Asimismo, Rodríguez Vaquero et al., 2010(29), Burris et al., 2011 (3) y Rempe et al.,2015(4)reportaron actividad antimicrobiana de extractos acuosos de yerba mate frente a S. aureus.

Girolometto et al.,2009 (13) ensayaron la actividad bactericida de extractos alcohólicos, hidroalcohólicos y acuosos de I. paraguariensis frente a S. aureus, Entero-coccusfaecalis, S. Enteritidis y E. coli. Si bien, todas las formas de extracción mostraron capacidad para inhibir o inactivar selectivamente a los microorganismos ensayados, los extractos alcohólicos fueron los más efectivos, sugi-riendo que los compuestos responsables de la actividad antimicrobiana serían volátiles y se perderían en el proceso de decocción.

Prado Martin et al., 2013 (14) obtuvieron extractos secos utilizando yerba mate elaborada de origen brasileño mediante el método de percolación, utilizando disoluciones hidroetanólicas e hidrometanólicas. Las cepas en estudio fueron S. aureus, L. monocytogenes, S. Enteritidis y E. coli. Los resultados mostraron que todos los extractos inhibieron el crecimiento de todos los microorganismos en estudio, a excepción de E. coli. Oliveira et al., 2016 (30)también obtuvieron extractos a partir de yerba mate brasileña elaborada por medio de baño ultrasónico. Los extractos hexánicos, metanólicos y acuosos de I. paraguariensis se ensayaron frente a cepas de S. aureus, Klebsiellapneumo-niae, Acinetobacterbaumannii y P. aeruginosa. Todos los extractos inhibieron el crecimiento de las cepas estudiadas. Siendo el extracto acuoso el que presentó mayor poder inhibitorio frente a las cepas estudiadas. Por otro lado, la cepa que mejor inhibió el extracto acuoso fue S. aureus comparada con las otras especies.

Para entender la acción antibacteriana de I. paragua-riensis contra bacterias Gram positivas, se ha tenido en cuenta la pared celular menos compleja que estas presen-tan, con menor contenido lipídico y ausencia de membrana externa comparando con las Gram negativas. Los terpenos (carotenoides y saponinas) presentes en la yerba mate pue-den aumentar la permeabilidad de la membrana plasmática como resultado de una alteración de la membrana lipídica del microorganismo, la cual podría ser la razón por la que presentan esta propiedad antibacteriana (30 y 31).

Por otra parte, con respecto a los métodos empleados para determinar la actividad antimicrobiana, Rojas et al.,2005(32) evaluaron los métodos de difusión por pocillos y el método de Kirby Bauer para determinar la actividad antimicrobiana de extractos acetónico, acuoso y etanólico de Spilantes americana contra S. aureus, P. aeruginosa, E. coli, Streptococcus β-hemolítico y Saccha-romycescerevisiae. Los resultados mostraron que el método por pocillos es más sensible que el método de Kirby Bauer para determinar actividad antimicrobiana. En este trabajo, bajo las condiciones estudiadas, de acuerdo a la prueba de comparación de medias no se observaron diferencias significativas entre los métodos de difusión ensayados. Ambos métodos resultarían adecuados para la detección de actividad antimicrobiana in vitro de los extractos hi-droalcohólicos secos de yerba mate.

Concentración inhibitoria mínima y concentración

bactericida mínima

Los resultados obtenidos de la CIM y CBM de los extractos hidroalcohólicos secos 1 y 2 se observan en la Tabla 4.


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Tabla 4: Concentración inhibitoria mínima y concentración bacteri-cida mínima de los extractos hidroalcohólicos secos de yerba mate elaborada.

S. aureus (ATCC 25923) S. aureus (salvaje) S. Enteritidis (salvaje)

E1 E2 E1 E2 E1 E2

CIM 0,78 0,78 1,56 0,78 6,25 6,25

CBM 0,78 0,78 1,56 1,56 6,25 6,25

Referencias: CIM= concentración inhibitoria mínima (mg/mL); CBM= concentración bactericida mínima (mg/mL); E1= extracto 1 (metanol 60:40); E2= extracto 2 (etanol 60:40).

Las cepas de S. aureus presentaron valores de CIM y CBM más bajos que la cepa de S. Enteritidis. Los valores de CIM/CBM hallados para S. aureus (ATCC 25923) con el extracto hidroetanólico (0,78/0,78 mg/mL) y para S. En-teritidis con el extracto hidrometanólico (6,25/6,25 mg/mL) coinciden con los resultados obtenidos por Prado Martin et al., 2013 (14). Estos evaluaron extractos hidroalcohólicos de yerba mate elaborada brasileña obtenidos por el método de percolación. Además, las CBM del extracto metanólico para las cepas de S. aureus en este trabajo (0,78 y 1,56 mg/mL) fueron menores a la hallada por los investigadores antes mencionados (3,13 mg/mL). Por otra parte, Burris et al., 2011(3), obtuvieron CIM y CBM menores que los hallados en la presente investigación para S. aureus (0,025-0,05 mg/mL) con extractos acuosos de yerba mate elaborada de ori-gen argentino. También en estudios realizados por Oliveira et al., 2016 (30) utilizando extractos acuosos y hexánicos de yerba mate elaborada de origen brasileño se obtuvieron resultados similares a los de Burris et al., 2011 (3), siendo el extracto acuoso el que presentó mejor actividad antibacteria-na contra S. aureus, con una CIM de 0,025 mg/mL.

Análisis fitoquímico preliminar de los extractos de yerba

mate elaborada

El análisis fitoquímico preliminar posibilita la orientación de investigaciones posteriores para determinar la actividad biológica de las especies en estudio y los principios activos involucrados, puesto que cada uno de ellos se encuentra re-lacionado con actividades biológicas específicas (33). Como puede observarse en la Tabla 5, en el extracto 1 se detectó, en las condiciones estudiadas, mayor concentración de taninos y saponinas, mientras que en el extracto 2, se detectó mayor cantidad de flavonoides. Por otra parte, en ninguno de ellos se pudo corroborar la presencia de alcaloides.

Tabla 5: Análisis fitoquímico preliminar de extractos hidroalcohólicos secos de yerba mate elaborada.

Metabolitos secundarios Extracto 1 Extracto 2

Taninos ++ +

Flavonoides + ++

Saponinas ++ +

Alcaloides

Referencias: + presencia escasa; ++ presencia relativamente abun-dante; +++ presencia abundante; no detectado; extracto 1 = metanol 60:40; extracto 2 = etanol 60:40.

La composición química de la yerba mate puede variar tanto cualitativa como cuantitativamente, en función del tipo de material que se analice, tal como la hoja fresca o la yerba mate elaborada, contenga o no palos y del pro-ceso de elaboración al cual es expuesta, debido a que, en ciertas ocasiones, el procesamiento puede alterar a través de reacciones de oxidación o reducción la composición de las moléculas activas. Otros factores que influyen en la composición química son los factores agronómicos y climáticos y las prácticas culturales (34).

Por tanto, durante el procesamiento industrial se pueden modificar tanto la composición química como el sabor del producto final. Las etapas de tostado, secado y trituración son las que más afectan (35).

En la investigación realizada por De Biasi et al., 2009 (28) estudiaron extractos acuosos preparados a partir de las hojas y ramas de I. paraguariensis con y sin exposición al sol. Los extractos de las ramas sin exposición al sol produjeron mayores halos de inhibición de crecimiento de los diferentes microorganismos ensayados (Candidaalbi-cans, E. coli, Proteusmirabilis, P. aeruginosa, S. aureus, S. epidermidis). S. aureus fue el microorganismo más sen-sible a los extractos con exposición al sol, mientras que, P. mirabilis fue el más sensible a los extractos sin exposición al sol. Según el análisis comparativo realizado por Darota et al., 2011(36), las hojas cultivadas al sol presentan mayor contenido de derivados de cafeoilo, cafeína, teobromina y rutina, en comparación con los cultivados a la sombra. Además, observaron que las hojas procesadas de chimarrão sufren una disminución en la concentración de xantinas, mientras que las oxidadas tienen una menor concentración de fenólicos, en comparación con las hojas verdes. Sin embargo, las hojas sometidas a escaldado y secado (tipo chimarrão), presentan más compuestos fenólicos.

Contenido de polifenoles totales en los extractos

hidroalcohólicos secos de yerba mate elaborada

El contenido de polifenoles totales de los extractos secos preparados presentó un rango de 24,27 24,50 g equi-valentes a ácido gálico/100 g de extracto seco, mientras que, el contenido en la yerba mate elaborada fue de 11,16 g EAG/100 g muestra seca. De acuerdo con el análisis de varianza, no existen diferencias estadísticamente significativas del contenido de polifenoles totales entre los diferentes extractos, siendo estos significativamente mayores al de la yerba mate elaborada. El contenido de polifenoles en los extractos hidroalcohólicos secos duplica al valor hallado en la yerba mate elaborada.

Los valores de polifenoles totales, en este estudio (24,27 24,5 g EAG/100 g de extracto seco), superan a los obtenidos por Prado Martin et al., 2013 (14)(17,30 – 19,39 g EAG/100 g), por lo que, se podría inferir que la combinación de los métodos de maceración y sonicación favorecerían la extracción de los compuestos fenólicos


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cuando se realizan extracciones hidroalcohólicas. Por otro lado, Sari et al., 2007 (27), obtuvieron a partir de la yerba mate extractos acuosos al 50% de N-metilformamida, etanol, metanol y acetona, en los que el contenido de poli-fenoles varió entre 11,93 97,01 g EAG/100 g, dependiendo del solvente y del tiempo de extracción. Aún no se han ve-rificado completamente los compuestos responsables de la actividad antimicrobiana que presenta la yerba mate, ni los efectos sinérgicos que puedan tener. Los posibles compues-tos que pueden contribuir a la actividad antimicrobiana son los ácidos cafeico y clorogénico, que actúan sobre bacterias Gram negativas; y el kaempferol y la quercetina que son flavonoles capaces de inhibir el crecimiento de S. aureus (12). Si bien Prado Martin et al., 2013 (14) hallaron una relación directa entre el contenido de polifenoles totales y la actividad inhibitoria de los extractos de yerba mate, los resultados de este trabajo podrían sugerir que, la presencia de otros componentes en los extractos junto a los polifeno-les totales contribuirían al efecto antimicrobiano.

Conclusión

Los resultadosde este estudio sugieren que los extractos hidroalcohólicossecosde yerba mate elaborada paraguaya poseen compuestos con propiedades antibacterianas capa-ces de inhibir el crecimiento de S.aureus y S. Enteritidis cuando se utilizansoluciones hidroalcohólicas de etanol o metanol en una proporción 60:40.

Si bien, las investigaciones son limitadas en cuanto a la eficacia de la yerba mate elaborada como antimicrobiano y su capacidad para conservar alimentos y bebidas, los hallazgos de esta investigación podrían contribuir a su potencial uso como conservante natural en la industria alimenticia, situándola como una alternativa prometedora capaz de complementar o de reemplazar a productos químicos sintéticos para la preservación microbiológica de alimentos.

Actualmente, no se han reportado estudios de actividad antibacteriana in vitro realizados a la yerba mate elaborada paraguaya, convirtiéndose este en el primer reporte de actividad antibacteriana para este producto.

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Gaston Ariel Prigioni et al.: Licor de maíz para la producción de lacasas 21

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RECyTAño 20 / Nº 30 / 2018 / 21–26

Licor de maíz como medio de cultivo para la producción de lacasa por Phlebia brevispora

Corn liquor as a culture medium for laccase production by Phlebia brevispora

Gaston Ariel Prigioni, Maria Daniela Rodríguez, Pedro Darío Zapata, Laura Lidia Villalba

Laboratorio de Biotecnología Molecular. Instituto de Biotecnología de Misiones. Facultad de Ciencias

Exactas, Químicas y Naturales. Universidad Nacional de Misiones. Ruta Nacional N° 12, km 7,½.


Resumen

El objetivo de este trabajo fue ensayar diferentes medios de cultivo para la producción de lacasa por el hongo Phlebia brevispora con el fin de lograr una elevada producción utilizando sustratos de bajo costo. Con el medio compuesto por extracto de malta, extracto soluble de maíz y CuSO4 se obtuvieron 3.807 U/L al día 14 de incubación. Se ensayó la producción de lacasa con dos extractos solubles de maíz diferentes, uno de grado analítico y el otro de grado industrial, pero no se detectaron diferencias significativas entre el extracto de maíz de grado industrial (3.761 U/L) y el extracto de maíz analítico (3.726 U/L), al día 10 de incubación. Se logró seleccionar un medio de cultivo económico que proporcionó elevada actividad lacasa, reproducible además en biorreactor de 5 L.

Palabras clave: Phlebia brevispora; Lacasa; Producción; Licor de maíz; Biorreactor.

Abstract

The objective of this work was to test different culture media in order to achieve high laccase production by Phlebia brevispora using low cost substrates. With a medium composed of malt extract, corn liquor and CuSO4, 3.807 U/L of laccase at day 14 of incubation were obtained. Laccase production was tested with two different soluble corn extracts, analytical and industrial grade, but no statistical significant differences in laccase production were detected when using corn liquor of industrial (3,761U/L), or analytical grade (3,726U/L), both values attained at day 10 of incubation. Thus, an inexpensive medium for laccase production could be selected, also replicable in a 5 L bioreactor.

Keywords: Phlebia brevispora; Laccase; Production; Corn liquor; Bioreactor.

Introducción

Los hongos de pudrición blanca (White-rot fungi: WRF) producen y secretan enzimas ligninolíticas indus-trialmente relevantes debido a las diversas aplicaciones que tienen en la actualidad [1]. Muchos microorganismos, incluyendo bacterias y hongos, están involucrados en la degradación de biomasa lignocelulósica mediante la producción sinérgica de enzimas lignocelulolíticas [2]. Sin embargo, sólo un pequeño grupo de hongos, como los causantes de pudrición blanca o marrón de la madera, pueden degradar efectivamente la biomasa lignocelulósica. Los WRF descomponen la lignina de la madera, dejando expuesta la celulosa; algunos de estos hongos descom-ponen lignina y celulosa simultáneamente debido a la producción de potentes enzimas oxidativas e hidrolíticas extracelulares [3].

La lacasa (bencenodiol; oxígeno oxidoreductasa; EC 1.10.3.2) pertenece al grupo de oxidasas polifenólicas que

contienen átomos de cobre en su centro catalítico y usual-mente son llamadas oxidasas multicobre. Estas enzimas catalizan la oxidación monoelectrónica de compuestos fenólicos, aromáticos, amínicos y otros sustratos ricos en electrones y el oxígeno es reducido a agua por un meca-nismo de radicales libres [4]. El uso de esta enzima ha sido reportado extensivamente en muchos campos, como en remediación de contaminación ambiental, modificación de materiales lignocelulósicos, en la industria de los alimentos y la farmacéutica, para blanqueo de pulpa en la industria de papel y la fabricación de biosensores [4]–[6].

Las lacasas fúngicas, debido a sus características bioló-gicas y usos biotecnológicos e industriales, han sido objeto de numerosas investigaciones. Sin embargo, la producción de lacasas por los hongos de pudrición blanca es relativa-mente baja en condiciones naturales y no puede satisfacer aún la creciente demanda industrial. Por lo tanto, diversos trabajos se han enfocado en incrementar su producción y en particular utilizando medios de bajo costo. La síntesis y

22 Gaston Ariel Prigioni et al.: Licor de maíz para la producción de lacasas

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secreción de lacasas está influenciada por muchos factores, incluyendo los niveles de nutrientes, las condiciones de cultivo, las etapas de desarrollo y la adición de inductores al medio de cultivo [7], [8]. El foco principal de investi-gación está orientado hacia la optimización de los com-ponentes del medio de cultivo utilizando metodología de superficie de respuesta [9]. La tecnología tradicionalmente más utilizada para la producción de enzimas ligninolíticas es la fermentación sumergida, principalmente porque facilita el control de los parámetros del proceso [10].

Fonseca y col.[11], [12], han reportado altos niveles de producción de lacasa utilizando el hongo de pudrición blanca Phlebia brevispora BAFC 633 con cobre como inductor metálico [13].

El objetivo del presente trabajo fue ensayar diferentes medios de cultivo con el fin de lograr una elevada produc-ción enzimática en cultivos sumergidos utilizando sustratos de bajo costo.


Microorganismo

La cepa P. brevispora BAFC 633 (previamente identificada por taxonomía clásica como Peniophora sp. BAFC 633, tal como se describe en Fonseca et al. [14]), fue provista por la Colección de Cultivos Microbiológicos del Departamento de Ciencias Biológicas, Facultad de Ciencias Naturales y Exactas, Universidad de Buenos Aires, Argentina. La cepa original fue mantenida en placa de Petri conteniendo agar-extracto de malta (agar 2% P/V, extracto de malta 1,27% P/V) a 4° C.

Medios de cultivo

Se ensayó la producción enzimática en diferentes medio de cultivos. La composición de los mismos fue la siguiente:

I. (NH4)2SO4 (0,14% P/V), MgSO4.7H2O (0,03% P/V), KH2PO4 (0,4% P/V), CaCl2.2H2O (0,04% P/V), extracto de levadura (0,025% P/V), urea (0,03% P/V), FeSO4.7H2O (5,2.10-7% P/V), ZnSO4.7H2O (1,17.10-5% P/V), CoCl2.6H2O (3,6.10-7% P/V) [15].II. Medio i + CuSO4 (0,5 mM).III. Medio i + glucosa (3% P/V) + CuSO4 (0,5 mM).IV. Medio i + glucosa (3% P/V).V. Medio i + extracto soluble de maíz (5% V/V).VI. Medio i + extracto soluble de maíz (5% V/V) + CuSO4 (0,5 mM).VII. Extracto de malta (1,27 %P/V) + extracto soluble de maíz (5% V/V) + CuSO4 (0,5 mM).

Medios de cultivo con extracto soluble de maíz

Para los medios de cultivo en cuya composición se utilizó extracto soluble de maíz, se ensayó la producción

con dos extractos diferentes, uno de grado analítico provisto por Sigma Aldrich y uno de grado industrial provisto por Glutal S.A., variando la concentración de este último entre el 5% al 45% V/V. El extracto soluble de maíz industrial es un subproducto de la industria de molienda húmeda del maíz.

Condiciones de cultivo

Se inocularon 3 tacos de 6 mm de diámetro provenien-tes del borde de una colonia crecida 5 días a 28° C en agar-extracto de malta en Erlenmeyers de 100 mL con 20 mL de cada uno de los medios de cultivos anteriormente descriptos. Los Erlenmeyers se incubaron a 28° C durante 14 días. Se tomaron muestras a los 7, 10 y 14 días. El ensayo se realizó por triplicado.

Producción enzimática en biorreactor de 5L

Se inocularon 4 tacos de 6 mm de diámetro prove-nientes del borde de una colonia crecida 5 días a 28°C en agar-extracto de malta en 4 Erlenmeyers de 500 mL con 100 mL de medio de cultivo compuesto por extracto de malta (1,27% P/V), extracto soluble de maíz (5% V/V) y CuSO4 (0,5 mM). Los Erlenmeyers se incubaron por 14 días a 28° C, tiempo en el que se alcanzó una biomasa significativa para ser utilizada como inóculo. Se prepararon 3 L de medio de cultivo. La esterilización del mismo se realizó por tindalización. La aireación fue provista a través de un filtro de 0,22 µm suministrada por una bomba de 5 W de dos canales, con una capacidad de 3,5 L/min. La velocidad de agitación fue de 100 rpm y la temperatura del reactor se mantuvo en 30±2° C. Se tomaron muestras cada 48 h para determinación de actividad enzimática, consumo de carbono y evolución de pH.

Determinación de la actividad enzimática

La determinación de actividad lacasa se realizó em-pleando la técnica cinética [16], con 2,6- dimetoxifenol (DMP) 5 mM como sustrato, en buffer acetato de sodio 0,1 M (pH 3,6). El cambio de la absorbancia se monitoreó espectrofotométricamente a 469 nm (E469 = 27,5 mM−1

cm−1). La actividad enzimática se expresó en unidades enzimáticas (U), donde 1 U es equivalente a 1 µM/min de producto a 30° C. La determinación se realizó por triplicado.

Consumo de carbono

El contenido de carbono del medio se cuantificó como azúcares reductores siguiendo el método del ácido dinitro-salicílico (DNS) [17]. La absorbancia se midió espectrofo-tométricamente a 540 nm y se comparó con estándares de glucosa. Los ensayos se realizaron por triplicado.


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Análisis estadístico

El análisis estadístico se realizó utilizando el software STATGRAPHICS Centurion XVI.

La selección del medio de cultivo se realizó mediante un análisis de varianza (ANOVA) multifactorial para establecer en qué medio y a qué día se conseguía la mayor producción enzimática. En el caso del biorreactor, se realizó un ANOVA simple entre muestras para determinar el día de mayor producción enzimática. En ambos casos el nivel de confianza utilizado fue del 95%.


Selección de medio de cultivo

En la Fig. 1 se detalla la producción de lacasas obte-nida en los diferentes medios de cultivos ensayados. Los siguientes medios de cultivo: medio i, medio ii y medio iii, no aparecen graficados debido a la escasa actividad enzimática registrada. También se observó una marcada diferencia entre el medio compuesto por extracto de malta, extracto soluble de maíz y CuSO4, y los demás medios de cultivo ensayados.

4500

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

Activ

idad

enz

imát

ica

[UI/L

]

Medio i + glucosa (3% P/V)

Medio i + Extracto de Maíz (5%V/V)

Medio i + Extracto de Maíz (5% V/V) + Cobre (0,5 mM)

Ext. Malta (1,27 P/V) + extracto soluble de maíz (5% V/V) + CuS04 (0,5 mM)

Días de incubación7 10 14

Figura 1: Producción de lacasas por P. brevispora en los diferentes medios de cultivos ensayados durante 14 días de cultivo.

Se realizó un ANOVA multifactorial, el cual indicó que ambos factores ensayados (composición del medio y tiempo de cultivo) fueron estadísticamente significativos (p-valor <0,05). Se realizó entonces un test de Tukey para establecer entre que niveles de cada factor se presentaron las diferencias estadísticamente significativas (Tabla 1).

Tabla 1: Test de Tukey para A) producción de lacasas por tiempo de cultivo, B) producción de lacasas según el medio de cultivo, por P. brevispora.

A

Contraste Significancia Diferencia+/-

Límites

7 - 10 -681 818

7 - 14 * -871 818

10 - 14 -190 818

B

Extracto malta + extracto maíz + CuSO4 –

Medio i + extracto de maíz + CuSO4

* 1437 1046


Medio i + extracto de maíz* 2185 1046


Medio i + glucosa* 2585 1046

Medio i + extracto de maíz + CuSO4 –- Medio i +extracto de maíz

748 1046

Medio i + extracto de maíz + CuSO4 –Medio i + glucosa

* 1148 1046

Medio i + extracto de maíz –Medio i + glucosa

400 1046

La mayor producción enzimática se obtuvo con el medio compuesto por extracto de malta (1,27% P/V), extracto soluble de maíz (5% V/V) y CuSO4 (0,5 mM) al día 14 de incubación (3.807±308 U/L) (Fig. 1). El test de Tukey evidenció que no hubo diferencia significativa, a un nivel de confianza del 95%, con el día 10 (3.352±303 U/L), razón por la cual se podría detener el experimento a los 10 días de cultivo.

Medios de cultivo con extracto soluble de maíz

Como el medio que presentó mayor producción enzi-mática resultó ser el compuesto por extracto soluble de maíz, a continuación se ensayó la producción enzimática con dos tipos de extractos de maíz, uno de grado analítico y otro residuo de la actividad industrial, este último a diferentes concentraciones. En la Figura 2 se observa que con el extracto soluble de maíz de grado analítico al 5% se obtuvieron 3.726±291 U/L de lacasas mientras que con el extracto industrial en la misma concentración la produc-ción de lacasas alcanzó 3.761±282 U/L, ambos al día 10 de incubación, no se detectaron por lo tanto diferencias significativas entre los extractos utilizados.

En la Figura 2 se observa además que, en general, la producción de lacasa disminuyó al aumentar la concen-tración de extracto soluble de maíz de grado industrial en el medio de cultivo, por lo tanto, se recomienda su uso como fuente de carbono en la misma concentración que el extracto soluble de maíz de grado analítico.


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4500

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

Act

ivid

ad e

nzim

átic

a [U

/L]

Anal

ítico

(5%

V/V

)

Indu

stria

l (5%

V/V

)

Indu

stria

l (15

% V

/V)

Indu

stria

l (25

% V

/V)

Indu

stria

l (45

% V

/V)

Indu

stria

l (35

% V

/V)

Extractos solubles de maíz

Figura 2: Actividad de lacasas producida por P. brevispora con los diferentes extractos solubles de maíz (grado analítico e industrial).

En la Tabla 2, se reportan resultados de diversos au-tores sobre producción de lacasas por diferentes especies utilizando diversos sustratos e inductores, en general de bajo costo.

Tabla 2: Producción de lacasas por otros microorganismos utilizando diferentes sustratos e inductores.

Cepa Sustrato InductorProduc-ción de lacasa

Refe-rencia

Cerrena consors Alpechín Cobre 10000 U/L [18]

Pleurotus ostreatus Bagazo de caña de azúcar y vinaza

- 325 U/L [19]

Phellinus noxius hp f17

Glucosa, tartrato de amonio

Tween 80 780 U/L [9]

Pycnoporus sanguineus CCT-4518

Extracto de malta, sulfato de cobre.

2,5-xilidina 2019 U/L [20]

Pycnoporus sanguineus CCT-4518

Extracto de malta, sulfato de cobre.

Etanol 1035 U/L [20]

Pleurotus ostreatus CP-50

Extracto de malta, peptona, extracto

de levadura, triptona, glucosa.

Cobre 8000 U/L [21]

Pleurotus ostreatus CP-50

Extracto de malta, peptona, extracto

de levadura, triptona, glucosa.

Cobre + Lignina

12000 U/L [21]

Phlebia brevispora BAFC 633

Extracto de malta, extracto soluble

de maíz (analítico).

Cobre 3726 U/L Este trabajo

Phlebia brevispora BAFC 633

Extracto de malta, extracto soluble de

maíz (industrial).

Cobre 3761 U/L Este trabajo

Se puede observar que los valores de actividad obteni-dos en el presente trabajo se sitúan dentro de lo reportado en la bibliografía.

Producción en biorreactor de 5 L

En el caso de la producción en biorreactor se realizó un ANOVA de un solo factor, para determinar el tiempo

de cultivo de mayor producción enzimática. Se midió la actividad de lacasas y se comparó con la inmediata an-terior, hasta que las medidas no presentaron diferencias significativas a un nivel de confianza del 95%, se utilizó entonces ese tiempo de cultivo para detener el experimento. En la Figura 3A se observan las medias de la actividad de lacasas y los intervalos de confianza durante el transcurso del cultivo.

0 2 4 6 7

0 2 4 6 7

1000

900

800

700

600

500

400

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 7

Tiempo (días)

Tiempo (días)

Tiempo (días)

A

B

C

Act

ivid

ad e

nzim

átic

as (U

/L)

pHA

zúca

res

redu

ctor

es (m

g/m

L)

Figura 3: (A) Medias e intervalos de confianza (95%) para la produc-ción de lacasas por P. brevispora en biorreactor de 5 L. (B) Evolución de pH y (C) consumo de carbono durante la producción de lacasas por P. brevispora.

El cultivo en biorreactor se mantuvo hasta el día 7, momento en que se alcanzó la mayor actividad enzimática (872 U/L).

Se midió el pH a lo largo del cultivo para verificar la existencia de variaciones importantes, ya que esto se reflejaría en la necesidad de adicionar bombas de ajuste de pH al biorreactor. Se observó que el medio seleccionado requiere de la corrección de pH durante el transcurso del cultivo (Fig. 3B). También se estudió el consumo de las fuentes de carbono seleccionadas (cuantificado a través del


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contenido de azúcares reductores en el medio) y su rela-ción con la producción de lacasa. Se observó un consumo abrupto desde el inicio del cultivo hasta el día 4. (Fig. 3C).

Conclusiones

Se logró seleccionar un medio de cultivo que –resultó en una elevada producción de lacasas utilizando P. bre-vispora. En base al análisis estadístico se observó que el extracto de maíz de grado industrial, residuo del proceso de maceración del maíz, tuvo igual efecto que el extracto de maíz analítico sobre la actividad lacasa utilizándose al 5% V/V. Estos resultados permiten la selección de un residuo industrial para la composición del medio de cultivo, el cual presenta ventajas económicas frente a componentes de grado analítico. Se logró además escalar la producción de lacasa en biorreactor de 5 L (872 U/L), sin embargo aún quedan variables por estudiar, como el control de pH y la alimentación de medio fresco, de manera de alcanzar actividades enzimáticas cercanas a las obtenidas en Erlen-meyers (1726 U/L) al día 7 de incubación.

Agradecimientos

Este trabajo fue financiado por PICTO, Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva. Los auto-res agradecen también el financiamiento por parte de la Secretaría General de Ciencia y Tecnología, a través del proyecto de innovación 16Q477.

GAP y MDR poseen una beca del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET).

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Arreglo Productivo e Innovativo Local (APIL) de calzado artesanal en Camajuaní, Cuba

Local Productive And Innovative Arrangement (Lpia) Of handmade footwear in Camajuaní, Cuba

Alexander Báez Hernández1, Carlos Alberto Hernández Medina2, *, Magdalys Alibet Carrasco Fuentes3

1- Master en Ciencias económicas. Centro de trabajo: Facultad de Ciencias Administrativas, Universidad Central de

Ecuador. Dirección: Avenida de las Américas, Quito, Ecuador. 2- Master en Agricultura Sostenible. Centro de trabajo: Centro

Universitario Municipal Camajuaní. Dirección: Independencia 126-B. Camajuaní 52500. Villa Clara. Cuba. Cargo: Coordinador

de Investigación. 3- Master en Ciencias de la Educación. Centro de trabajo: Centro Universitario Municipal Camajuaní.

Dirección: Joaquín Paneca # 62-A. Camajuaní 52500. Villa Clara. Cuba. Cargo: Coordinadora de carrera de Sociología.


Resumen

Se realizó un estudio cualitativo de un APIL de artesanos para implementar la metodología de estudio de los APIL en condiciones de Cuba. El sector industrial del calzado en Camajuaní, en su mayoría pertenece al sector privado, formado por grupos de artesanos y productores vendedores. Sus productos tienen reconocida calidad y gran demanda nacional e internacional. Las figuras económicas de fábrica de calzado, productores, vendedores y grupos de artesanos presentan rupturas en sus cadenas productivas que influyen negativamente en el incremento paulatino de sus producciones, destacándose la falta de materias primas y el uso de tecnologías obsoletas. Responde a una tradición antiquísima y se inspira en las habilidades de sus artesanos, compartidas y mejoradas en un continuo intercambio de experiencias y la competencia constante por mercados y nuevas opciones de ganancias. Los cambios ocurridos en la economía cubana han condicionado el desarrollo de un APIL donde la actualización de conocimientos, la innovación y la constante superación de los artesanos han garantizado la competitividad de sus negocios.

Palabras clave: APIL, Calzado, Arreglos, Innovación, Desarrollo local, Camajuaní, Cuba.

Abstract

A qualitative study of an APIL of artisans was carried out to implement the methodology of study of the APIL in Cuban conditions. The footwear industry in Camajuaní, mostly belongs to the private sector, formed by groups of artisans and vendors. Its products have recognized quality and great national and international demand. The economic figures footwear factory, producers sellers and artisan groups present ruptures in their productive chains that negatively influence the gradual increase of their productions, highlighting the lack of raw materials and the use of obsolete technologies. It responds to an ancient tradition and is inspired by the skills of its artisans, shared and improved in a continuous exchange of experiences and constant competition for markets and new profit options. The changes that have taken place in the Cuban economy have conditioned the development of an APIL where the updating of knowledge, innovation and the constant improvement of artisans have guaranteed the competitiveness of their businesses.

Keywords: APIL, Footwear, Arrangements, Innovation, Local development, Camajuaní, Cuba.

Introducción

La conceptualización y práctica de los Arranjos y Sistemas Produtivos e Inovativos Locais (ASPIL) fue desarrollada por la RedeSist (Rede de Pesquisa em Siste-mas e Arranjos Produtivos e Inovativos Locais) en Brasil sobre el año 1997. Por ASPIL se entiende un conjunto de agentes económicos, políticos y sociales, localizados en

un mismo territorio, desarrollando actividades económi-cas relacionadas y que presentan vínculos expresos de producción, interacción, cooperación y aprendizaje. Este conjunto de actores está compuesto por organizaciones productivas (productores de bienes y servicios, abastece-dores, prestadores de servicios, cooperativas, asociaciones y representaciones) y organizaciones dedicadas a la for-mación y capacitación de recursos humanos, promoción y

28 Alexander Báez Hernández et al.: Arreglo productivo - innovativo local de calzado artesanal en Cuba

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financiamiento [1].Este concepto es más estrecho que el de Sistemas de

Innovación Local (SIL) y fue utilizado por REDESIST debido a la dificultad de conformar los SIL, sobre todo por la ausencia de infraestructura legal en que estos se apoya-ran. Permite realizar un estudio a profundidad del tejido productivo local en cualquier localidad con el objetivo de profundizar en sus características e impulsar el desarrollo de actividades productivas o de servicios importantes para el desarrollo local.

En las ASPIL los actores locales se articulan con las diversas dimensiones del territorio local, constituyendo sistemas con fuertes interconexiones y complementarie-dades. A partir de una perspectiva sistémica, en ellas se busca analizar el papel de la innovación en las actividades productivas y de servicios y los desdoblamientos de los procesos de aprendizaje y capacitación, cooperación, coordinación y articulación productiva para la competiti-vidad/atractivo y sustentabilidad de estas manifestaciones productivas y de servicios [2].

Según Matos y Stallivieri [3], metodológicamente el cuestionario manejado al estudiar una ASPIL se divide en cinco bloques de preguntas. El primero se dirige a identi-ficar el emprendimiento, investigando que produce, origen y estructura del capital, características de los asociados fundadores, personas ocupadas y dificultades asociadas a su funcionamiento. El segundo bloque investiga cuestiones de funcionamiento del negocio tales como evolución de las ventas y su destino como factores determinantes para mantener la capacidad competitiva. El tercer bloque traza las cuestiones centrales para el análisis, investigando los esfuerzos innovativos del emprendimiento, los gastos en innovación, los resultados atribuidos a tal esfuerzo, las actividades de capacitación y aprendizaje y cooperación con diferentes agentes y los efectos de estos procesos interactivos sobre las capacidades del negocio. El cuarto bloque investiga aspectos relacionados con la estructura productiva local, las formas de gobernanza y las ventajas asociadas al ambiente local. El quinto bloque evalúa las políticas de fomento, existentes y potenciales.

El estudio se relaciona con la especialización produc-tiva alcanzada por el sector del calzado en el municipio de Camajuaní. En él se trata de definir la abundancia de productores de una rama de la producción a causa de la disponibilidad de recursos naturales o a causa de procesos generacionales de enseñanza –aprendizaje de cierto oficio, como son los productores de calzado.

Aunque en el criterio de algunos especialistas el térmi-no Arreglos Productivos Locales no está bien traducida de “Arranjos” a “Arreglos” sino que debería ser denominada en español como Sistemas o Mecanismos, decidimos utili-zar la traducción realizada por sus autores [1] por ser la que está generalizada en la comunidad científica y cambiarla podría llevar a confusiones.

El objetivo general de esta investigación es analizar

cómo la aplicación de la Metodología de Análisis de los APIL permite identificar los factores determinantes de la competitividad y atractivo, la dinámica y sustentabilidad en las actividades productivas y de servicios emprendidas por un APIL de productores y comercializadores de calza-do del municipio de Camajuaní.


Para cumplir con el objetivo general se llevaron a cabo las etapas de investigación de caracterización de la situación problémica y fundamentación del problema científico, estudio para determinar las condiciones de la producción de calzado del municipio Camajuaní que inciden en la gestión del conocimiento para el desarrollo local, propuesta de un modelo de APIL de productores de calzado en las condiciones del municipio de Camajuaní y evaluación del impacto de la gestión del conocimiento en el modelo de esta APIL.

Los métodos de investigación empleados fueron, entre los métodos teóricos, el análisis y síntesis permitió pre-cisar fundamentos teóricos y condiciones de producción de calzado de Camajuaní que inciden en la gestión del conocimiento para el desarrollo local y determinar la cons-trucción de un modelo de APIL de productores de calzado. El método de inducción-deducción posibilitó establecer regularidades para diseñar el modelo de APIL. El análisis histórico-lógico mostró la historicidad del problema de investigación y la evolución de las soluciones basándose en la concepción del desarrollo sustentada en el conocimiento a partir de la historia de la manufactura local del calzado y el papel de la innovación en ella. La modelación propone el modelo al graficar y comparar la experiencia vivida con las teorías actuales del desarrollo local.

De los métodos y técnicas del nivel empírico se utilizó el análisis documental para estudiar documentos, artículos y literatura científica y la entrevista semiestructurada y en profundidad a artesanos, cuadros, empresarios, especia-listas y asesores. Se utilizó observación participante en acciones en que el autor se involucró por necesidad de trabajo y observación no participante. Se usó el grupo focal aplicado a grupos de zapateros, directivos de la ONAT, Gobierno y comerciantes sobre el desarrollo de la zapatería en Camajuaní y en reuniones de consulta entre Gobierno e instituciones del fisco, banco y FCBC.

Se hizo revisión de documentos facilitados por la Asamblea Municipal del Poder Popular, Dirección Munici-pal de Economía y Planificación, Museo y CUM. Se utilizó la entrevista no estructurada para corroborar y actualizar la información documental. Tras revisar el Diagnóstico de Escenarios Municipales y el Registro de Entidades Económicas elaborados por la DMEP en 2016 y el Plan de Autoabastecimiento Municipal 2016 se documentó el tejido productivo local del municipio con énfasis en el sector artesanal.


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Caracterización del municipio de Camajuaní

El municipio se encuentra situado al norte de la provin-cia de Villa Clara, con 7 límites geográficos, al norte con el Océano Atlántico, al este con Caibarién y Remedios, al oeste con Santa Clara, Cifuentes y Encrucijada y al Sur con Santa Clara y Placetas. Cuenta con una extensión territorial de 612.88 km2, quinto municipio de la provincia en ese indicador con el 7% del territorio provincial.

Figura 1: Mapa de Cuba, la provincia Villa Clara, el municipio Camajua-ní, sus Límites y Consejos Populares.

La vida económica se destaca fundamentalmente en la agricultura aunque tiene un desarrollo industrial introducido por la Revolu-ción. Entre las producciones fundamentales se destacan el azúcar, tabaco, cultivos varios, cárnicos y embutidos, calzado, rones y licores, confecciones textiles, implementos agrícolas, materiales de construcción, pescado, huevos, gallinas y madera.

Cuenta con una población de 62.429 habitantes, con tendencia al decrecimiento del 0.8% en los últimos años. Igualmente sucede con la estructura rural y urbana con un crecimiento significativo del grado de urbanización que ya alcanza el 59% creciendo en los últimos años más de un 10%. En edad laboral existen en el municipio 36.289 personas, de ellos, ocupados en la actividad estatal 11 801 y en la no estatal 10.728. En la economía informal se ocu-pan un total de 13.461 personas y hay 299 desocupados.

Los sectores que más empleos generan son la educa-ción, agricultura, industria alimenticia y salud. Con el redimensionamiento de la política económica del país hubo una apertura al trabajo por cuenta propia contando el municipio con 1.868 cuentapropistas inscriptos que en su mayoría se dedican a la producción de alimentos y ela-boración de calzado. La población está concentrada en 46 asentamientos donde reside el 88% del total y un 12% es disperso en 13 Consejos Populares y 126 Circunscripcio-nes. De los 13 Consejos Populares son urbanos, Camajuaní I y II, Vueltas, Quinta y Vega Alta.

Tras la revisión de documentos como el Diagnóstico de los Escenarios Municipales elaborado por la Dirección Municipal de Economía y Planificación en enero del 2016, el Registro de Entidades Económicas del 2016 también elaborado por la misma entidad, el Plan de Autoabaste-cimiento Municipal del 2016 y otros se pudo obtener un

tejido productivo local bastante acertado del municipio que se sustenta en una infraestructura física que se caracteriza por poseer: importantes recursos hidráulicos como el río Camajuaní que atraviesa el territorio de Sur a Norte, como afluente del Sagua la Chica, con importante caudal y la presa La Quinta con capacidad disponible de 32 millones de m3 de agua. También posee 35 microembalses con una capacidad de 0.9 millones de m3 de agua.

Dispone de una amplia red de comunicaciones con dos carreteras principales, la del acceso a la ciudad capital y vía a la Cayería Norte y el Circuito Norte. Se totalizan 433.95 km. de vías de las cuales 59.2 km. son nacionales (13.6%), 140.1 km. son municipales (32.3%) y 234.6 km. son vías de producción. En vías férreas, destinados a AZCUBA existen 27 km. y 54 km. a vías férreas nacionales.

Dentro de las principales producciones físicas del muni-cipio se encuentran azúcar crudo, embutidos, pan, bebidas alcohólicas, hielo, huevos para el consumo, tabaco y áridos, entre otros. La producción mercantil del municipio al cierre del 2016 fue de $ 50.8 millones con crecimiento respecto a años anteriores aunque muchas entidades tienen una pobre utilización de la capacidad instalada. De forma general el municipio cuenta con 14 empresas, 50 establecimientos y 15 direcciones funcionales, administrativas y judiciales, las cuales se distribuyen en todos los sectores de la economía, tanto en la esfera productiva como la improductiva.

El sector de producción de calzado

Es reconocido que el sector industrial del calzado en el municipio de Camajuaní tiene como estructura productiva de la producción tres figuras económicas: la fábrica de calzado Andrés Cuevas, de tipo estatal, los productores vendedores y los grupos de artesanos, de propiedad in-dividual que no solo se dedican a producir calzado sino que además producen carteras, guantes y otros artículos artesanales. Cada una de las figuras económicas tiene características distintas en su ciclo productivo.

La Fábrica de Calzado, que cerró en 2014, pertenecía a la empresa “VICALZA” del grupo Empresarial COM-BELL, y llevaba el nombre de Andrés Cuevas Heredia. Se fundó el 1 de abril de 1960 por un grupo de trabajadores que procedían de talleres particulares que habían sido en-tregados por sus dueños al Instituto Nacional de Reforma Agraria. Comenzó con 160 trabajadores que se fueron incrementando paulatinamente llegando a alcanzar un total de 316 trabajadores.

La Fábrica contaba con 4 áreas que intervienen en el proceso productivo, Corte, Preparo, Confección y Ter-minado y dos Almacenes, uno de Materia Prima y otro de Productos Terminados. Se utilizaba la producción en proceso o en serie y contaba con su contabilidad descen-tralizada y certificada.


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Evolución histórica del sector industrial del calzado en el

municipio de Camajuaní

La rama de las pieles en el capitalismo estaba organi-zada en fábricas y pequeños talleres (chinchales), bajo el control de la marca Vagnos de Valentín García y Hermanos que abastecía de materiales a unos 70 chinchales donde se producían las líneas de calzado colegial, valerinas de mujer, de hombre, de jóvenes, niños, bebé y otros. Los hermanos Abreu tenían el control de otros talleres.

La fábrica de botas tejaba de Víctor Baños con más de 50 obreros procedía de Caibarién y al llegar al municipio en ella encontraron trabajo muchos zapateros. La línea de producción de esta fábrica era la llamada Bota Tejana de muy buena aceptación en el mercado. Otra fábrica de calzado rústico era La Patinadora dedicada a la confec-ción de calzado rústico “Rompe Fuelle” con destino a la población rural de trabajo. Este calzado se fabricaba con suelas y pieles de alta resistencia y durabilidad, engrasados y cosidos en la plataforma con alambre especial, además tenía reforzamiento de remaches de metal.

Los dueños de los chinchales eran los nombrados doce-neros a quienes se les servía todo tipo de material y tenían que pagar el precio de los mismos y el tanto por ciento del pago de las maquinarias. Por ello sus ganancias eran una forma de ingreso ficticio, que no recompensaba el tiempo que dedicaban en la producción como un obrero más. La forma de pago era semanal.

La talabartería de Juan Antonio Fernández integraba el sector de las pieles como taller. En el se confeccionaban monturas, frontiles, cintos, aditamentos para espuelas, bridas y otros artículos. La forma organizacional existente era la individual que se lograba en los propios domicilios y apenas resolvían la necesidad poblacional. También existía la forma familiar mediante talleres conformados por casi todos los miembros de la familia logrando anárquicamente un volumen discreto de producción. Los insumos se obtenían a través de almacenes privados existentes en todo el país.

La producción era totalmente privada y la comercializa-ción se lograba de forma particular mediante los viajantes que vendían a las distintas tiendas existentes en el país. Antes de 1959 las ganancias eran dirigidas a los intereses de los dueños y la situación de los zapateros era pésima, eran explotados por la patronal lo que hacía casi imposible satisfacer sus necesidades, los salarios eran bajos y sin posibilidades de mejorar sus viviendas.

Desde 1959 la producción industrial del municipio se vio favorecida en Camajuaní con la formación de la fábrica de calzado “Andrés Cuevas Heredia” en abril de 1960 con obreros procedentes de la firma Vagnos. Esta industria comenzó con 60 trabajadores y se fue ampliando en los años sucesivos. A partir de 1966 se aplicó el doble turno con la creación de dos brigadas de preparo y monta, medida que estabilizó la producción de 2000 pares de

zapatos diarios con una productividad de 7 unidades por obrero. De positiva puede calificarse la medida tomada por el gobierno revolucionario cuando en 1969 se creó el combinado de calzado vulcanizado y la fábrica Andrés Cuevas adoptó la línea de calzado rústico con una plantilla de 277 trabajadores y la producción de 2.800 pares diarios.

En esta época comienza a implantarse la forma de orga-nización empresarial producto de las intervenciones de los distintos talleres que trabajaban de forma individual como familiar. Estas empresas se encargaban de organizar las producciones así como la fuerza de trabajo incorporada. A partir de este momento los almacenes particulares pasaron a manos estatales donde se mantienen actualmente.

En la etapa revolucionaria la comercialización tuvo como destino las Fuerzas Armadas Revolucionarias, alma-cenes y tiendas minoristas cuyas ganancias van dirigidas a las necesidades del pueblo y a la estimulación de los trabajadores. La situación de los zapateros mejoró en todas las esferas. Se incrementaron los salarios y las condiciones de trabajo lo que mejoró su nivel de vida.

El período especial se caracterizó por presentar mayores dificultades en la industria del calzado a la hora de producir ya que muchas materias primas procedían de la Unión Soviética, la cual había desaparecido. Esta situación hizo que la empresa se pronunciara por reducir sus plantillas y redimensionar los talleres dejando solo un pequeño grupo y los demás en otras actividades. Se destacan los trabajadores por cuenta propia, contribuyendo a mejorar la situación del calzado. En la actualidad la industria del calzado cerró por problemas en la producción porque la mayoría de las mate-rias primas y equipos se obtenían mediante importaciones. Se estaban adquiriendo producciones semielaboradas del extranjero, que eran terminadas en nuestro país.

Estudio de caso: Proyecto Jona´s de artesanos de calzado

Una figura económica importante del tejido productivo de la producción de calzado en el municipio, como hemos referido, resultan los productores-vendedores de calzado y los grupos de artesanos. Es conocido que esta actividad se desarrolla bajo un nuevo escenario en la Economía Cubana a partir de la configuración de la nueva política económica que se está instrumentando. El 1 de agosto de 2010 el General de Ejército Raúl Castro anunció en la Asamblea Nacional la decisión de ampliar el ejercicio del trabajo por cuenta propia y utilizarlo como una alternativa más de empleo para los trabajadores que queden disponi-bles luego del proceso de reducción de plantillas infladas.

La gestión económica administrativa de la producción de calzado se organiza por trabajo por cuenta propia. Estos productores-vendedores producen comprando los materiales en Tiendas Recaudadoras de Divisas, Mercados Industriales, a otros trabajadores por cuenta propia, en tiendas de ventas de artículos en comisión y otros.

Los productores vendedores y grupos de artesanos


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trabajan en talleres, en los que cada persona contratada se especializa en una actividad exceptuando a un productor vendedor que trabaja de forma independiente. En todos predomina el trabajo manual con algunas máquinas utili-zadas solamente para preparar las pieles (costura y corte). En el caso de los grupos de artesanos utilizan el trabajo artesanal. En cuanto a los diseños, estas figuras económicas los adquieren por la compra a un diseñador, pueden ser diseños personales de los productores y en otros casos son copias adquiridas de otros productores.

Estos grupos de artesanos se abastecen y comercializan sus producciones a través del Fondo Cubano de Bienes Culturales. Escalan sus producciones según las ventas que contratan con sus puestos de venta, la cantidad de mate-riales que obtengan, además de los contratos realizados con empresas estatales. Los productores vendedores de calzado realizan la venta directa al público, es decir son los encargados de su propia comercialización en sus puntos de venta, algunos de los cuales están situados cerca de sus propias casas y en anexos a los talleres de producción. Los grupos de artesanos comercializan sus productos además a través del Fondo Cubano de Bienes Culturales y la venta mayorista a empresas estatales.

La principal barrera para su desarrollo es una tecnología obsoleta que impide el crecimiento de la producción y obliga a una producción estandarizada, que no permite una amplia gama de productos ni diversos clientes finales, además de la escasez de materias primas en cantidad y va-riedad. Para la expansión de la producción en el territorio, algunos elementos necesarios pueden ser, la creación de una red comercial, la ampliación de tiendas o locales para la venta de materias primas y nuevas posibilidades para la adquisición de estos en caso de que no haya en las tiendas.

Hasta el 30 de abril de 2016 se encuentran inscritos en la ONAT 74 productores vendedores de calzado, de ellos 3 son mujeres y los demás son hombres. Cada uno está obligado a contratar como mínimo una persona y hasta el momento entre los 74 tienen contratados 187 personas. La producción se realiza en talleres particulares ubicados en los domicilios de los trabajadores por cuenta propia. Comercializan su producción en todo el país pues la acti-vidad se ejerce a nivel nacional en mercados industriales habituales a estos fines, en sus domicilios, en locales arrendados, en espacios públicos y en ferias. El Estado no controla esta producción y venta.

Estos productores individuales pagan los impuestos establecidos en la Resolución 286/2010. En ese caso son del Régimen General de Tributación y todos estos impuestos los pagan en moneda nacional. La ONAT es la oficina de registro para el pago de tributos. El organismo que autoriza es la Dirección Municipal del Trabajo y no existe documento legal que norme el funcionamiento de los productores individuales.

La actividad económica que realiza el Proyecto Jona´s surge en los años 90 a raíz de la situación que presentaba

Cuba al desmoronarse el campo socialista y aparecer el período especial. Debido a la misma se autoriza como cuenta propia la producción y venta de calzado y varias personas se unen para realizar talleres dedicados a esta actividad.

El 5 de Agosto de 1998 el Fondo Cubano de Bienes Culturales, perteneciente al Ministerio de Cultura, dicta el Decreto Ley 106 que autoriza la confección y comerciali-zación de obras de artes plásticas y aplicadas a través de la referida institución que posteriormente se convierte en una empresa estatal socialista. A partir de ese momento se crea el Grupo de Creación Artística Jona´s que pertenece a la Filial del Fondo de Bienes Culturales de Villa Clara y que continúa actualmente su actividad económica principal (Producciones de Artesanía en Piel) afiliados a la referida empresa.

Los 16 miembros del grupo son todos artesanos con una vasta experiencia en la actividad, basada fundamentalmen-te en una tradición cultural del municipio de Camajuaní que durante años se fue creando de generación en genera-ción en la confección de calzado, fundamentalmente, y que ha logrado alcanzar renombre y prestigio en todo el país. La actividad productiva del grupo se realiza entre todos los miembros. Se especializa cada uno en una actividad específica, aunque todos dominan casi todas las actividades que se realizan, garantizando de esta forma la continuidad de la producción. Se definen entre todos las producciones que se van a realizar, generalmente contratadas con el FCBC para ventas mayoristas o para la venta en la red de galerías que existe en todo el país. La ganancia que se obtiene se reparte entre todos los miembros del grupo. En fin funcionan como una cooperativa.

En cuanto a las tecnologías que se utilizan, la mayoría de las actividades se realizan de forma manual. Solo al-gunas se realizan utilizando maquinarias como máquinas de coser antiguas y un equipo para el corte de plantilla que también se ha recuperado. En el tema del diseño se analizan modelos existentes y se llegan a conclusiones analizando la moda en cada momento. Se realizan los nuevos diseños por el artesano más experimentado en este tema, llevándolos a las diferentes escalas con el uso de la computación, específicamente con el programa Photoshop, o con un pantógrafo.

Las materias primas son adquiridas a través del Fondo Cubano de Bienes Culturales que se encarga de realizar la compra con diferentes proveedores extranjeros como son: Spacub S.L, Caribemar S.A., Símil Cuero Plimouth S.A. de C.V. y La Forma LTD. Generalmente los proveedores son de procedencia, mexicana, española, colombiana, pa-nameña y guatemalteca. Los proveedores nacionales son: Las Empresas de Tenería de la Unión Nacional del Calzado y la empresa Combell. También de la Unión Nacional del Calzado, empresas importadoras como Maprinter, etc. Estos materiales los adquiere el Fondo de Bienes Cultu-rales, tanto comprados como en consignación, y él es el


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encargado de realizar la venta a los artesanos aplicando un 10% por encima de ganancia comercial al precio original.

Otra forma de obtener la materia prima es a través de la red de Tiendas Recaudadoras de Divisas que ofertan una parte de los productos que se utilizan en las producciones. Entre ellos están pieles sintéticas de diferentes tipos. También se compra materia prima a través de la red de mercados industriales que en ocasiones ofertan algunos productos útiles en la actividad.

El volumen de producción depende en gran medida del tipo de producción que se realiza en cada momento. Por ejemplo: en el caso de las sandalias de mujer se realizan aproximadamente 50 pares diarios, en el calzado de vestir de hombre entre 25 y 30 pares diarios y en botas de trabajo pueden realizarse alrededor de 40 pares diarios. Estos son números aproximados que pueden variar dependiendo de varios factores, por ejemplo del tipo de material que se uti-lice y la destreza que tengan en un modelo dado. Además de estas producciones también se elaboran carteras, bolsos, billeteras, cintos y todo lo que sea artesanía en piel, aunque son realizadas en menor medida y por pedidos.

El grupo ha participado en diferentes ferias y eventos de carácter nacional e internacional, obteniendo premios en varias ocasiones. Han participado en La Feria Comercial del Centro en Villa Clara, en IberoArte en Holguín, en Feriarte en Trinidad y desde el 2003 en FIART (Feria Internacional de Artesanía) que se desarrolla en La Habana. El premio más relevante es el obtenido en la edición 2008 donde se obtuvo el premio al Diseño de Stand, así como mención en el Concurso Nacional de Artesanía Utilitaria en el 2004.

En el exterior se ha participado en varias ocasiones en la Feria TLAQUEPARTE que se desarrolla en las ciudades de Monterrey, Veracruz y Guadalajara en México, así como en la feria “Las Manos del Mundo” que también tiene lugar en México. Además se ha participado en varias ocasiones en intercambios culturales en México y Ecuador.

Los costos de las producciones se calculan a partir de los costos de las materias primas más los gastos en que se incurre para lograr dichas producciones. En el caso espe-cífico de este tipo de grupo que se asocia al Fondo Cubano de Bienes Culturales no se tiene en cuenta el salario ya que ningún artesano lo tiene, sino que los beneficios que se obtienen se reparten entre todos. El costo aproximado de la sandalia de mujer con materiales de importación es de 10.00 CUC. Si se habla de calzado de hombre igualmente con materiales de importación el costo aproximado es de 13.00 CUC. Las botas de trabajo se confeccionan con materiales nacionales y se realizan fundamentalmente para la venta mayorista a otras empresas, evitando de esta forma importaciones. Tienen un costo aproximado de 6.00 CUC.

Los beneficios se obtienen mediante lo que se deno-mina “Talento artístico” y está condicionado por lo que se considera que se debe obtener en cada tipo de producción basándose en la inversión que se ha realizado y el tiempo

en que demora en recuperarse. Por la experiencia que se tiene en varios años se puede decir que el beneficio medio en la sandalia de mujer es de 2.00 a 3.00 CUC por par. En el caso del calzado de vestir de hombre es de cerca de 3.00 a 4.00 CUC por par y en la bota de trabajo el beneficio oscila alrededor de 0.80 a 1.00 CUC por par.

Sobre el tema de los impuestos, la ONAT aplica una escala progresiva a cada cheque que se cobra y en cada uno hace un descuento. Al final de año se suman todos los ingresos que ha tenido un artesano y se le vuelve a aplicar la escala descontando lo que ya se ha pagado para calcular cuánto cada uno debe abonar. Además de esto se realiza la contribución a la seguridad social y el impuesto por la fuerza de trabajo empleada, la cual varía en dependencia de la cantidad de trabajadores contratados y se le aplica el 25% del salario medio provincial.

La producción, una vez que se termina, se destina a la red de galerías del Fondo Cubano de Bienes Culturales en todo el país en forma de mercancía en consignación. Otra vía de comercialización es la compra en firme, donde la filial del Fondo Cubano de Bienes Culturales que re-presenta el grupo, compra la producción, realiza el pago y posteriormente se encarga de distribuirla y realizar su venta. En el caso de las producciones que se destinan para la venta a empresas, el Fondo Cubano de Bienes Culturales realiza la venta aplicando un 30% por encima al precio del cual se las vende el grupo de artesanos. La empresa emite el cheque a favor del Fondo Cubano de Bienes Culturales y posteriormente el fondo realiza el pago.

Para la realización de la labor a la cual se dedica el grupo se han tenido y se tienen algunos aspectos que los ayudan y otros que los perjudican. Por ejemplo la posibi-lidad de obtener las materias primas a través del Fondo Cubano de Bienes Culturales, ayuda a la producción. La posibilidad de utilizar materiales tanto de importación, como nacionales de primera calidad a través de la institu-ción, la posibilidad de tener una red de tiendas o galerías donde comercializar así como la posibilidad de realizar ventas mayoristas a otras empresas también potencian el trabajo. También se han encontrado aspectos negativos o trabas, dentro de las que se destacan fundamentalmente la escasez de materias primas, ya que en muchos momentos no existen los materiales necesarios y se dificulta mucho su obtención. La poca disponibilidad de utilizar maquinarias y lo difícil de su adquisición es también un problema serio.

Pero la afectación más grave que se tiene es el alto porcentaje de ganancia comercial que aplica el Fondo Cubano de Bienes Culturales para la venta a partir del precio de venta que fija el grupo. Por ejemplo: en la venta mayorista se aplica un 30% por encima del precio que se pone, y en la venta minorista o en galerías se aplica un 40%. Ello provoca que el precio de venta a la población sea muy alto y realmente se vaya por encima de la calidad real que tiene el producto provocando además que se es-tanque y se deteriore en los almacenes. Si esto no sucediera


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los volúmenes de ventas fueran superiores y finalmente todos ganarían más. Los grupos de artesanos venderían mucho más, el Fondo Cubano de Bienes Culturales va a vender más aunque ganaría un poco menos por unidad y la población va a tener mejores precios y más adaptados al producto que se está comprando.

En el municipio de Camajuaní existió una tienda o galería y fue cerrada por bajos rendimientos económicos. Se piensa que si se autoriza a realizar una venta de un punto en vivo o feria, donde el por ciento sea del 20%, se podría aumentar la venta y de esta forma se difunden más las producciones en general de todos los grupos del Fondo Cubano de Bienes Culturales en el municipio.

Por otra parte se ha trabajado para que las empresas del municipio camajuanense adquieran sus calzados mediante el grupo de artesanos objeto de estudio y por supuesto a través del Fondo Cubano de Bienes Culturales. En cuanto a esto ya se han obtenido logros por ejemplo con La Em-presa Metalmecánica Anastasio Cárdenas y El Combinado Cubanacán fundamentalmente.

El grupo de artesano Jona´s consta ya con 13 años de experiencia en la actividad. Se han tenido tropiezos de los cuales se sacaron experiencias y se trabajaron en ellos para resolverlas. Se ha trabajado mucho en el tema del diseño y modelación, en la calidad del producto terminado, en la se-riedad en el cumplimiento de los contratos, en los pagos de materias primas. Se han creado patrones o normas en cada actividad a la hora de trabajar para garantizar la calidad y la homogeneidad de las producciones. Se espera que todos los materiales usados en esta actividad de producir zapatos se coloquen en las tiendas recaudadoras del municipio para no tener que llegar hasta otros lugares del país en su búsqueda y de esta forma se concreta mucho más la producción en el territorio.

Uso del conocimiento, la innovación y la cooperación en

la producción de calzado

La solución de los más diversos desafíos y problemas productivos y tecnológicos en los talleres de producción de calzado ha implicado el uso e aplicación de conocimien-tos adquiridos por los agentes productivos en la práctica e interacción con zapateros de experiencia, la mayoría procedentes de los chinchales capitalistas y otros de la Fabrica Andrés Cuevas. Ese aprendizaje se realiza en los talleres, en las casas aprendiendo de padres y abuelos que eran zapateros y en la interacción con operarios de otros talleres. Esos conocimientos pueden ser formales, de fácil codificación y transmisión, o informales o tácitos que no son fácilmente transferidos y son adquiridos a través de prácticas cotidianas. El conocimiento no es visto solo como información procesada, sino como proceso de búsqueda de respuestas a problemas identificados por los actores, estimulando la búsqueda de solución a los problemas. [4]

La capacidad de innovar constituye un aspecto funda-

mental de la competitividad de los fabricantes de calzado de Camajuaní. Definiendo su competitividad como la capacidad de esa organización de formular e implemen-tar estrategias que le permitan ampliar o conservar su posición sostenible en el mercado, [5] su competitividad es sustentable y dinámica al adaptarse a los cambios y depende principalmente de la capacidad de aprendizaje y de creación de competencias lograda por los artesanos para producir e innovar.

Entre las principales categorías de actividades innova-tivas realizadas en el proceso de producción y realización del calzado artesanal se pueden citar: 1. búsqueda de mejoramiento del funcionamiento interno o su adquisición externa; 2. adquisición de otros conocimientos externos; 3. obtención de máquinas y equipos; 4. entrenamiento y otras formas de ampliación de capacidades; 5. introducción de las innovaciones en el mercado (investigaciones y estudios de mercado, adaptación del producto a diferentes mercados y propaganda) y 5. proyecto industrial y otros incentivos para la producción y distribución de las innovaciones dentro del grupo de artesanos.

Entre las innovaciones radicales que implican el de-sarrollo de productos, procesos o formas de organización de la producción completamente nuevos, alterando la estructura industrial para generar mayor eficiencia técnica, aumento de la productividad y la calidad, reducción de costos y ampliación de las aplicaciones de un producto o proceso [6] [7] que se han aplicado se encuentran: 1. la creación de los llamados Proyectos que son agrupaciones de productores que antes competían entre sí y se unieron para asumir el proceso productivos en cooperativas con mayores posibilidades económicas, productivas y de ges-tión; 2. asumir la forma de comercialización del calzado a las empresas estatales, por cheques, por intermedio del banco, que dio un vuelco a la comercialización fragmenta-da, en pequeña escala e ilegal según el marco legal vigente; 3. Abandonar las producciones aisladas, de baja calidad, sin diseños atrayentes y de sobrevivencia para adoptar procesos productivos modernos, con diseños atractivos, buena presentación y calidad del calzado aumentaron las ganancias y el prestigio de la APIL.

Entre las innovaciones incrementales que son mejoras que no alteran la estructura industrial, pero generan mayor eficiencia técnica, aumento de la productividad y la calidad y reducción de costos [8] están: 1.implementar el sistema de troqueles y prensa para el corte de las piezas de piel incrementó la calidad, el rendimiento, ahorró salarios y mano de obra; 2. agregar la tecnopiel, viniles y otros tejidos artificiales al proceso productivo permitió sobrellevar la escasez de pieles, mantener e incrementar las producciones y trabajar tipos de calzado baratos y accesibles; 3. la adap-tación de procesos de curtido ecológico de pieles usando taninos de procedencia natural (plátano y mangle) permitió sobrellevar la escasez de pieles y lograr producciones de gran aceptación.


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Entre las innovaciones organizacionales que buscan mejorar la estructura organizacional, buscan estrategias corporativas, de gestión, de comercialización y marketing, definidas por Nelson y Winter [9], se emprendieron estas: 1. la especialización de Gestores de Venta en el proceso de comercialización y marketing llevó a un nivel superior la gestión de ventas del APIL; 2. la creación de talleres de fundición de suelas anexos al APIL permitió diseñar suelas acordes a los modelos de calzado, eliminar dependencia de exportaciones y mejorar calidad del calzado; 3. separar los procesos de preparo, cosido de suelas y pintura y brillo de terminación de los talleres del APIL mejoró las condiciones de trabajo, la productividad y la higiene de los talleres; 4. el trabajo de los diseñadores al crear nuevos modelos de calzado que muchas veces son copias de las modas internacionales ha permitido mantener el calzado artesanal de Camajuaní en las preferencias del mercado y obtener premios en Ferias y Exposiciones nacionales e internacionales.

Conclusiones

El tejido productivo de Camajuaní está representado en los diferentes sectores de la economía nacional; primario, secundario y terciario, destacándose en primer lugar los aportes del sector primario y de las transformaciones industriales de los productos agrícolas lo que conforma una producción agroindustrial que aporta más del 40% de la producción anual del territorio.

El sector industrial del calzado ha sufrido diferentes transformaciones con el decursar del tiempo en cuanto a su estructura productiva, desplazándose hacia la producción artesanal.

Existen 3 figuras económicas fundamentales dentro del tejido productivo local del sector industrial del calzado, estas son: la fábrica Andrés Cuevas de tipo estatal con baja efectividad y rentabilidad y los productores vendedores y los grupos de artesanos, de propiedad privada, muy renta-ble y productiva.

La fábrica de calzado, los productores vendedores y los grupos de artesanos presentan barreras que influyen nega-tivamente en el incremento paulatino de sus producciones, destacándose la falta de materias primas y la presencia de tecnologías obsoletas, por problemas en la cadena de suministros.

Este estudio demuestra procesos de integración de lo local con lo internacional en una doble relación expresada en los proyectos internacionales asentados en el territorio, la modificación del tejido productivo local y en proyectos surgidos de la localidad que encuentran su manifestación en espacios internacionales para la adquisición de insumos, comercialización de sus productos, participación en Ferias Internacionales y en Intercambios Culturales con México y Ecuador. El espacio territorial socialmente en construcción desde lo local ha sobrepasado su espacio físico. Ello con-

trarresta los problemas con los suministros que lastraban las producciones de calzado.

Anexo 1

Glosario:

Centro Universitario Municipal: Centro de Educación Superior que realiza en el municipio la gestión del conocimiento para el desarrollo local y la extensión universitaria, asesora al gobierno y las instituciones y empresas y realiza la formación de pregrado y postgra-do y la capacitación de directivos y profesionales entre otras tareas estatales.

Consejos Populares: Unidad más pequeña de la División Político Administrativa en Cuba.

Circunscripciones: Unidad de la División Político Administrativa en Cuba que agrupa varios Consejos Populares situados en una misma zona del Municipio.

Municipio: Unidad básica de la División Político Admi-nistrativa en Cuba que agrupa varias circunscripciones, donde radica la Asamblea Municipal del Poder Popular, como órgano de gobierno local.

Dirección Municipal de Economía y Planificación: Organismo de la Administración Central del Estado que elabora, implementa y controla el Plan de la Economía en los municipios de Cuba.

AZCUBA: Organismo de la Administración Central del Estado que dirige la producción azucarera en Cuba en sustitución del antiguo MINAZ o Ministerio de la Industria Azucarera.

Instituto Nacional de Reforma Agraria o INRA: Orga-nismo de la Administración Central del Estado que a principios de la Revolución dirigió la Reforma Agraria, entregó la propiedad de la tierra a los campesinos que la trabajaban, eliminó el latifundio y organizó la Agri-cultura en Cuba.

Lineamientos de la política económica y social del Partido: Conjunto de directivas y principios aprobados en el VI Congreso del Partido Comunista de Cuba en 2011 para implementar el proceso de actualización y adecuación de la economía cubana.

Fuerzas Armadas Revolucionarias (FAR): Ejército institucional que defiende al Estado Cubano, de pro-funda raíz popular, que se formó a partir del Ejército Rebelde con el que el Comandante en Jefe Fidel Castro derrotó al tirano Fulgencio Batista para comenzar la Revolución Cubana.

Asamblea Nacional del Poder Popular: Máximo órgano de gobierno nacional en Cuba.

Tiendas Recaudadoras de Divisas: Tiendas establecidas por el Estado para la venta en moneda libremente con-vertible y recuperar divisas para financiar los programas sociales y las importaciones.

Mercados Industriales: Tiendas que comercializan productos industriales y funcionan paralelas a las


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tiendas de víveres que distribuyen la canasta básica de la población.

Fondo Cubano de Bienes Culturales: Institución ads-cripta al Ministerio de Cultura que regula y organiza la comercialización de obras de arte y artesanías.

ONAT: Organización Nacional de la Administración Tributaria que regula y cobra los impuestos en Cuba.

Dirección Municipal del Trabajo y Seguridad Social: Organismo de la Administración Central del Estado que controla y organiza el empleo y la seguridad social en los municipios de Cuba.

MINREX: Ministerio de Relaciones Exteriores de Cuba.

Anexo 2

Diseño del APIL Fabricación de Calzado Artesanal del municipio Camajuaní.

Bibliografía

1. Cassiolato, J. E., Lastres, H. M. M. “Innovation Systems and Local Productive Arrangements: new strategies to promote the generation, acquisition and diffusion of knowledge”. Innovation: Management, Policy and Practice, 7, p. 172-187, 2005.

2. Matos, M. P. Economia da Cultura e Desenvolvimento: Teoria e Evidências a Partir da Análise de Arranjos e Sistemas Produtivos e Inovativos Locais Culturais No Brasil. 279 f. Tese (doutorado em economia) – Univer-sidade Federal Fluminense. Niterói. 2011.

3. Matos, M. P., Stallivieri, F. “A metodologia de pesquisa im-plementada pela Redesist”. Universidade Federal Flu-minense. Niterói. 2013.

4. Fransman, M. Information, Knowledge, Vision and Theo-ries of the Firm. Industrial and Corporate Change, 3 (2), pp.1-45. 1994.

5. REDESIST – Rede de Pesquisa em Sistemas e Arranjos Produtivos e

Inovativos Locais. Glossário de Arranjos e Sistemas Pro-dutivos e Inovativos Locais. Rio de Janeiro: RedeSist-IE/UFRJ, 2008. Disponible em: http://www.sinal.rede-sist.ie.ufrj.br Acesso el 2 de marzo de 2016.

6. Freeman, C. The ‘national system of innovation’ in histo-rical perspective. Cambridge Journal of Economics. Vol.19, February, 1995.

7. Lastres, H. M. M., Cassiolato, J. E. e Arroio, A. Sistemas de ino-vação e desenvolvimento: mitos e realidades da eco-nomia do conhecimento global. In: LASTRES, H. M. M., CASSIOLATO, J. E. e ARROIO, A. (org.) Con-hecimento, sistemas de inovação e desenvolvimento. Cap. 1 (pp. 17 – 50). Rio de Janeiro, Editora UFRJ/Contraponto. 2005.

8. Lastres, H. M. M. e Cassiolato, J. E. Innovation systems and local productive arrangements: new strategies to promote the generation, acquisition and diffusion of knowledge. Innovation: Management, Policy and Prac-tice, 7 (2), April. 2005.

9. Nelson, R. R.; Winter, S. G. An evolutionary theory of econo-mic change. Cambridge: Harvard University Press. 1982.

Recibido: 23/03/2017Aprobado: 06/07/2018

36 Oriana D’Alessandro et al.: Caesalpinia spinosa como inhibidor de corrosión para acero

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Tanino de Tara (Caesalpinia spinosa) como precursor de un inhibidor de corrosión para acero SAE 1010

Tara (Caesalpinia spinosa) tannin as a precursor of a corrosion inhibitor for SAE 1010 steel

OrianaD’Alessandro1, 3,*, Gonzalo J. Selmi3, Christian E. Byrne1, 3, Cecilia Deyá2, 3, Roberto Romagnoli3

1- Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Nacional de La Plata, La Plata, Buenos Aires, Argentina. 2- Facultad

de Ingeniería, Universidad Nacional de La Plata, La Plata, Buenos Aires, Argentina. 3- CIDEPINT-CICPBA-CONICET-

Facultad de Ingeniería-UNLP, Av. 52 e/121 y 122, (B1900AYB) La Plata, Buenos Aires, Argentina


Resumen

Los taninos de Tara (Caesalpinia spinosa) se han estudiado como una alternativa eficaz para la protección anticorrosiva del acero. El objetivo de su empleo es reemplazar a los pigmentos tradicionales que contienen cromo hexavalente.En este trabajo, se formularon y aplicaron imprimaciones temporarias para acero SAE 1010, que contienen tanino de Tara y “tanato” de lantano como pigmentos anticorrosivos. El comportamiento anticorrosivo de las imprimaciones fue evaluado incorporándolas a un esquema completo de pintado. La caracterización electroquímica del acero pintado se llevó a cabo por: medidas de conductividad, ensayos de polarización lineal y medidas del potencial de corrosión.Los productos de corrosión que se formaron sobre los electrodos de trabajo utilizados en los ensayos electroquímicos se analizaron por espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier. Los resultados muestran que la incorporación de imprimaciones con tanino y “tanato” de lantano al esquema completo de pintado proporcionan propiedades anticorrosivas aceptables.

Palabras clave: Tanino de Tara; Imprimación; Corrosión; Acero SAE 1010; Electroquímica.

Abstract

Tara (Caesalpinia spinosa) tannin has been studied as an alternative for the effective anticorrosive protection of steel, in order to replace the traditional pigments containing hexavalent chromium.In this work, temporary protective primers containing Tara tannin and lanthanum “tannate” as anticorrosive pigments were applied over SAE 1010 steel specimens. The anticorrosion behavior of the wash-primers was assessed by incorporating them in a complete painting scheme. The electrochemical characterization of these schemes was carried out by: conductivity measurements, linear polarization tests and measurements of the corrosion potential.Corrosion products grown on the working electrodes used in the electrochemical tests were analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy.Results showed that the incorporation of Tara tannin and lanthanum “tannate” primers to the complete painting scheme provides acceptable anticorrosive properties.

Keywords: Tara tannin; Wash-primer; Corrosion; SAE 1010 steel; Electrochemistry.

Introducción

La Tara (Caesalpinia spinosa) es un árbol de la familia de las leguminosas nativo de América del Sur, estando ampliamente distribuido en las zonas áridas de la costa y la región andina peruana. Perú concentra el 80% de la producción mundial de Tara, exportando aproximadamente 10000 toneladas al año [1]. Su alto contenido en gomas y taninos hace que posea un gran valor económico, teniendo

varias aplicaciones en la industria alimentaria, en el curado de cueros, en la elaboración de pinturas, en el desarrollo de adhesivos y en medicina [2-6].

Los taninos de Tara están presentes en sus frutos, los cuales son vainas explanadas e indehiscentes de color naranja. Cada árbol de Tara puede rendir un promedio de 20 a 40 kg de vainas al año, con una concentración de taninos que oscila entre 40% y 60% p/p [7]. El polvo de Tara se consigue mediante trituración de la vaina y consiste

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en un aserrín fino de coloración amarilla clara con un 52-54% p/p de taninos. Posteriormente mediante un proceso de concentración se obtiene extracto el Tara o extracto tánico. Los taninos de Tara son del tipo hidrolizable y son, predominantemente, galotaninos [8, 9]. Los galotaninos consisten en unidades básicas de ácido gálico ligadas por uniones éster al ácido quínico [10-11]. Los taninos de Tara se han estudiado como inhibidores eficaces de la corrosión del acero y como convertidores de óxido [12, 13]. Su acción se basa en la formación de “tanato” férrico, un complejo azul oscuro que es muy insoluble y se adhiere fuertemente a la superficie del acero, evitando de esta manera el ulterior progreso de la corrosión [14, 15]. Estos compuestos, ofrecen una alternativa ecológica frente a los pigmentos anticorrosivos tradicionales basados en cromo hexavalente, altamente cuestionados por su toxicidad y potencial cancerígeno [16, 17].

En trabajos previos se comprobó que la precipitación de los taninos de Tara con una sal de La(III) permite obtener un pigmento anticorrosivo que se denominó “tanato” de lantano [18]. La acción protectora de este pigmento tendría dos contribuciones. Una de ellas es el efecto ya mencio-nado de los taninos. Por otro lado, el pigmento actuaría liberando lentamente pequeñas cantidades de La3+ sobre la superficie metálica con posterior formación del muy poco soluble La(OH)3, debido a la alcalinización de las áreas catódicas durante el proceso de corrosión metálica.

En el presente trabajo se utilizaron tanto taninos de Tara como “tanato” de lantano como pigmentos anticorrosivos en la formulación de imprimaciones temporarias (deno-minadas TAN y TANLA, respectivamente) con el fin de evaluar el desempeño anticorrosivo de los mismos. Esta evaluación se realizó mediante estudios electroquímicos (medidas de resistencia iónica, ensayos de polarización lineal y medidas de potencial de corrosión) sobre probetas de acero SAE 1010 imprimadas y posteriormente pintadas con un sistema de pintado completo de tipo alquídico. Se ensayaron 2 taninos y sus respectivos “tanatos”. Al finalizar los ensayos se caracterizaron los productos de corrosión generados por espectroscopia de infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR).


Formulación, preparación y aplicación de las

imprimaciones

Las imprimaciones fueron preparadas teniendo en cuenta la fórmula de la imprimación conteniendo tetroxi-cromato de zinc [19] y reemplazándolo, en volumen, por tanino de tara (T40 o T80) o por los respectivos “tanatos” de lantano. Para ello fue necesario determinar la densidad de los pigmentos mediante picnometría (ASTM D 2320), utilizando aguarrás como solvente.

Las imprimaciones se componen de partes A y B, que se

mezclan en el momento de su aplicación. La parte A inclu-ye los pigmentos, una resina y los solventes. Los pigmentos que se incorporaron a la formulación fueron los siguientes: un anticorrosivo (taninos o “tanatos”), una carga (talco) y el opacante (negro de humo); la resina es el material formador de película, en este caso se utilizó polivinilbutiral Butvar®. Los solventes orgánicos (isopropanol y butanol) junto con el agua se emplearon para ajustar la viscosidad. La parte B contiene el ácido, en general ácido fosfórico, para atacar parcialmente al sustrato metálico, isopropanol y una pequeña cantidad crítica de agua. El ácido fosfórico reacciona con el La(III) formando fosfato de lantano, insoluble (Kps(25ºC)= 7,08x10-27) [20], por lo cual no puede usarse este ácido en la formulación de la imprimación. Para seleccionar el ácido adecuado se realizaron pruebas con diferentes ácidos, salicílico (Ka(25ºC)=1,06x10-3), benzoico (Ka(25ºC)=6,30x10-6) y cítrico (Ka(25ºC)=8,40x10-4) [21]. Este último resultó elegido porque no corroyó la superficie del acero SAE 1010 mientras que los otros dos la atacaron al momento de la aplicación de la imprimación y se obser-vó, a ojo desnudo, la rápida formación de productos de corrosión.

Las dos partes se mezclaron en una proporción 4:1 en peso de A y B, inmediatamente antes de la aplicación. Una vez preparada, la vida útil de la imprimación es corta, debiéndose desechar luego de transcurridas 8 horas.

La preparación de la superficie se llevó a cabo mediante el arenado del sustrato metálico, hasta alcanzar una ru-gosidad total de 25±2 μm, y posterior desengrasado con tolueno.

Aplicación del esquema completo de pintado

Tras la aplicación, las imprimaciones se dejaron curar 48 horas y finalmente se recubrieron los paneles imprima-dos con una pintura anticorrosiva y una de terminación.

Los componentes de la pintura anticorrosiva fueron: molibdofosfato de zinc (ZMP), talco, TiO2, resina al-quídica Alkipol® 434/50 y aguarrás, mientras que la de terminación contenía TiO2, resina alquídica Alkipol® 434/50 y aguarrás. Ambas pinturas se prepararon en un molino de bolas. La experiencia adquirida por el grupo de trabajo condujo a seleccionar estas pinturas por su buen desempeño.

La aplicación de la imprimación y de ambas pinturas se realizó con pincel. El espesor total de película seca obte-nido fue de 75±5 µm, siendo el espesor de la imprimación de 6±1 µm. La nomenclatura utilizada es la que se presenta en la Tabla 1.


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Tabla 1: Nomenclatura utilizada para las diferentes muestras.

BLANCO TALCO TT40 TT80 LT40 LT80 CROMO

Imprimación No Talcotanino

T40tanino

T80

“tanato” de LaT40

“tanato” de LaT80

TCZ*

Pintura anticorrosiva

Si Si Si Si Si Si Si

Pintura de terminación

Si Si Si Si Si Si Si

* TCZ: tetroxicromato de zinc

Caracterización electroquímica del recubrimiento

Los paneles pintados se caracterizaron electroquímica-mente por medidas de conductividad a fin de obtener la resistencia iónica (Ri), por ensayos de polarización lineal para determinar la resistencia a la polarización (Rp) y por medidas de potencial de corrosión (Ecorr).

Los ensayos electroquímicos se realizaron empleando celdas cuyo esquema se observa en la Figura 1. Las mismas fueron construidas delimitando sobre la superficie pintada un área circular de 3 cm2 mediante un tubo de policloruro de vinilo (PVC). Cada tubo se adhiere con pegamento de tipo epoxídico y luego se sella exteriormente con cera de abeja. Finalmente se adiciona un volumen definido de NaCl 0,1 M como electrolito soporte. La resistencia iónica entre el sustrato de acero pintado y un electrodo de platino fue determinada a través de medidas con un con-ductímetro (ATI Orion Model 170) a 1000 Hz. Los ensayos de polarización lineal se realizaron con un potenciostato Gamry Interface 1000. El rango de barrido fue ±30 mV con respecto al potencial a circuito abierto, empleando un electrodo de referencia de calomel saturado (ECS), y con una velocidad de barrido de potencial de 1 mV/s. Para la medida de potencial de corrosión también se utilizó el ECS como referencia. Todas las medidas se realizaron por cuadruplicado [22].

Figura 1: Celda electroquímica.

Análisis de los productos de corrosión

Los ensayos electroquímicos se extendieron a lo largo de 111 días. Luego, las celdas se vaciaron, se enjuagaron con agua destilada 3 veces, los tubos de PVC fueron reti-

rados y la película de pintura fue removida por métodos mecánicos. Finalmente, se obtuvieron los productos de corrosión y se analizaron mediante FTIR.

Resultados y discusión

Caracterización electroquímica del recubrimiento

La resistencia iónica (Ri) del esquema completo de pintado está relacionada con la penetración del agua y del electrolito a través de la película en función del tiempo. Inicialmente se observó una elevada resistencia iónica, lo cual indica que la pintura actuó prácticamente como un dieléctrico hasta que, a un determinado tiempo, la película permitió el paso del electrolito a través de ella. Se considera una buena protección cuando la resistencia del recubrimiento supera los 108 Ω.cm2, mientras que una protección es deficiente cuando la resistencia del recubri-miento resulta inferior a l06 Ω.cm2 [23]. En la Figura 2 a) y b) se presentan las curvas de Ri en función del tiempo. Para los esquemas BLANCO y TALCO se observó una barrera deficiente a partir de los 2 y 10 días de ensayo respectivamente, mientras que para el panel identificado como CROMO la barrera se mantuvo efectiva durante 89 días. En el caso de las muestras con taninos y “tanatos”, los tiempos de la estabilidad de la barrera física se prolon-garon hasta alcanzar los 77 y 95 días para TT40 y LT40 respectivamente (Figura 2 a) mientras que para TT80 y LT80 (Figura 2 b) el efecto barrera perduró por 45 y 70 días respectivamente. En todos los casos el efecto barrera inicial disminuyó en el tiempo. Se observó que todas las imprimaciones aumentan el “efecto barrera” del sistema de pintado, siendo este efecto más notorio en el caso de las imprimaciones que contenían inhibidor. La presencia de una imprimación con inhibidor contribuyó a mantener la integridad del sistema alquídico.

Los valores de resistencia a la polarización fueron determinados cuando la protección de la barrera física comenzó a fallar.

a)


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b)Figura 2: Ri en función del tiempo. a) BLANCO, TALCO, CROMO, TT40 y LT40, b) BLANCO, TALCO, CROMO, TT80 y LT80.

Las medidas de resistencia a la polarización (Rp) brindan información acerca de la velocidad de corrosión del sustrato pintado. En la Figura 3 a) y b) se presentan las curvas de Rp en función del tiempo. Para las muestras TALCO y BLANCO se observó protección anticorrosiva por 25 y 34 días respectivamente, mientras que para el esquema CROMO la protección se prolongó por 90 días. En el caso de las muestras con taninos y “tanatos”, la ac-ción anticorrosiva se extendió hasta alcanzar 77 y 94 días para TT40 y LT40 respectivamente (Figura 3 a) mientras que para TT80 (Figura 3 b) el desempeño anticorrosivo se mantuvo por 42 días y aunque la muestra LT80 (Figura 3 b) ofreció un muy buen efecto barrera, no presentó acción anticorrosiva apreciable.

Si bien la resistencia a la polarización de la muestra CROMO fue mayor que el resto, el comportamiento de las imprimaciones a base de tanino T40 resultaron com-parables y los sistemas que contenían imprimaciones con inhibidores extendieron la vida útil del sistema de pintado sensiblemente al compararlos con la muestra BLANCO. En cambio, el comportamiento como anticorrosivo de las imprimaciones a base de tanino T80 resultó bastante pobre.

a)

b)Figura 3: Rp en función del tiempo. a) BLANCO, TALCO, CROMO, TT40 y LT40, b) BLANCO, TALCO, CROMO, TT80 y LT80.

Las medidas de potencial de corrosión en función del tiempo, permitieron determinar el estado de la superficie metálica, esto es si el metal está pasivado o no. En la Figura 4 a) y b) se presentan las curvas de Ecorr en función del tiempo de ensayo. Para la muestra BLANCO se observó que el potencial de corrosión cae monótonamente durante 60 días de en-sayo, alcanzando finalmente el potencial de corrosión del acero desnudo (-630 mV). Este hecho indicó que el esquema de pintado actuó sólo como una barrera física entre el medio agresivo y el acero. La muestra TALCO presentó un comportamiento similar al des-cripto anteriormente desplazándose los potenciales hacia valores más positivos. La muestra CROMO presentó un comportamiento similar al TALCO durante los primeros 60 días, luego se observó cierto efecto protector de los productos de corrosión.

Para la muestra TT40 se observó cierta constancia en el potencial, el cual se mantuvo entre -400 y -550 mV mientras que en la muestra LT40 se observaron tres transiciones activo-pasivo hasta los 100 días de inmersión (Figura 4 a). Se destaca la capacidad del esquema LT40 de mantener pasiva la superficie del acero por un período de tiempo prolongado y mante-ner los potenciales más positivos que el resto de los esquemas ensayados.

En el caso de la muestra TT80 se observó una caída del potencial hasta -600 mV seguida de una recuperación de ~300 mV, la cual se pierde a los 60 días y para la muestra LT80 se observó una transición activo-pasiva, luego a los 60 días el potencial oscila nuevamente y alcanza -550 mV y el sistema no se recupera (Figura 4 b).


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a)

b)

Figura 4: Ecorr vs. ECS en función del tiempo.a) BLANCO, TALCO, CRO-MO, TT40 y LT40, b) BLANCO, TALCO, CROMO, TT80 y LT80.

Análisis de los productos de corrosión

Los productos de corrosión que se generaron durante los 111 días de ensayo se identificaron por FTIR. En la Figura 5 se presentan los espectros para las diferentes muestras. Para todas ellas se determinó la presencia de lepidocrocita (γ-FeOOH) por sus bandas características a 1021, 752 y 745 cm-1. Para la muestra CROMO se pueden distinguir bandas de muy baja intensidad a 798 y 667 cm-1, las cuales se asocian a la presencia de goetita (α-FeOOH) [24]. Estas bandas se pudieron detectar también en las otras muestras pero su intensidad es cercana a la de la señal de ruido del equipo.

Se ha encontrado que, en medios con baja concen-tración de Cl-, el primer producto de corrosión cristalino que se forma es la lepidocrocita la cual se va convirtiendo gradualmente en goethita, que es el oxihidróxido más estable [25].

Figura 5: FTIR de los productos de corrosión.

Conclusiones

1. Es posible preparar imprimaciones anticorrosivas a base de taninos de Tara, sus derivados y ácido cítrico.

2. La presencia de las imprimaciones mejora el com-portamiento general del esquema de pintado debido a un aumento en las propiedades de barrera del mismo.

3. Es posible reemplazar el tetroxicromato de cinc por “tanatos” de lantano en imprimaciones anticorrosivas.

4. En la interfase metal-pintura se determinó la presen-cia de lepidocrocita, un óxido protector.

Agradecimientos

Los autores agradecen al Consejo Nacional de In-vestigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), a la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) y a la Comisión de Investigaciones Científicas de Buenos Aires (CICPBA), por el apoyo económico brindado para llevar a cabo esta investigación.

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42 Danubis Luis Pelier et al.: Calibración de tres modelos de infiltración en el riego por surcos

RECyT / Año 20 / Nº 30 / 2018

RECyTAño 20 / Nº 30 / 2018 / 42–47

Calibración de tres modelos de infiltración en el riego por surcos en el cultivo de la caña de azúcar en la provincia Ciego de Ávila, Cuba

Calibration of tri furrows infiltration models in sugarcane cultivation in Ciego de Ávila province, Cuba

Danubis Luis Pelier1, *, Oscar Brown Manrique2, Yurisbel Gallardo Ballat1, Oswal Madrigal Millian1, José M. Masid de la Nuez3

1- Departamento de Ingeniería Hidráulica. Facultad de Ciencias Técnicas. Universidad de Ciego de Ávila “Máximo

Gómez Báez”. 2- Centro de Estudios Hidrotécnicos (CEH). Facultad de Ciencias Técnicas. Universidad de Ciego de

Ávila “Máximo Gómez Báez”. 3- Estudiante de la carrera Ingeniería Hidráulica. Departamento de Ingeniería Hidráulica

Mantenimiento. Facultad de Ciencias Técnicas. Universidad de Ciego de Ávila “Máximo Gómez Báez”.


Resumen

Se desarrolló una investigación en una parcela sembrada de caña de azúcar de la variedad C-120 en la granja Albio Hernández de la Empresa Azucarera Primero de Enero en la provincia Ciego de Ávila, con el objetivo de calibrar tres modelos de infiltración en el riego por surcos con tubería de salidas múltiples. Los resultados obtenidos indican que los modelos propuestos son confiables para la simulación de los parámetros de las funciones de avance, recesión e infiltración en un rango de caudales entre 2,24 a 2,87 L s-1. Se comprobó que los valores de lámina infiltrada acumulada estimados mediante los modelos de Kostiakov, Philips y Kostiakov-Lewis fueron muy similares.

Palabras clave: Avance del agua, Infiltración acumulada, Recesión.

Abstract

A research has been carried out in a lot planted with sugar cane, variety C-120 on the farm Albio Hernández which belongs to the Sugar Company Primero de Enero in the province Ciego de Ávila, with the aim of calibrating three infiltration models in the furrow irrigation with pipes of multiple floodgates. The obtained results indicate that the proposed models are reliable for the simulation of the parameters of the advance functions, recession and infiltration in a range of flows between 2,24 and 2,87 L s-1. The estimated values of the infiltration accumulated by means of the models of Kostiakov, Philips and Kostiakov-Lewis were very similar.

Keywords: Advance of the water, Accumulated infiltration, Recession.

Introducción

El riego es uno de los logros técnicos más significativos para el uso de los recursos físicos ya que permite disponer de un insumo esencial para la producción agrícola y por ello promueve la expansión de la frontera agraria (Riera y Barrionuevo, 2015).

El uso del riego en la agricultura es una práctica antigua, desarrollada con la finalidad de proveer una cantidad ade-cuada de agua para el correcto desarrollo de los cultivos y permitir así la producción de alimentos en la época seca, en la cual no existen lluvias frecuentes (Ayala y Albóniga, 2015).

El riego por superficie es el sistema de riego más empleado en muchos lugares del mundo, ocupando la inmensa mayoría de las tierras de regadío a nivel mundial (Sánchez et al., 2002), porque constituye una alternativa con viabilidad tecnológica, económica y financiera, más

accesible para productores de pequeños y medianos recur-sos (Leopoldo et al., 2014).

El objetivo del diseño de los surcos en el Sistema de rie-go superficial es lograr la máxima eficiencia de aplicación; teniendo en cuenta que si se conoce la longitud es posible determinar un caudal óptimo (Vázquez, 1996); por eso es conveniente la utilización de datos geométricos de surcos parabólicos lo que permite el empleo de la modelación matemática (Bautista y Wallender, 1993).

El riego simultaneo de todos los surcos como variante del riego por superficie, es ampliamente utilizado y permite obtener elevadas eficiencias de aplicación. La técnica con-siste en bloquear la parte final del surco para impedir las pérdidas de agua por escorrentía y ha mostrado ser eficaz en el mejoramiento de la eficiencia de aplicación (Cahoon et al., 1995); sin embargo, existen trabajos que muestran que el riego por surcos alternos reduce el consumo de

Luis Pelier Danubis et al.: Calibración de tres modelos de infiltración en el riego por surcos 43

RECyT / Año 20 / Nº 30 / 2018

agua manteniendo la producción del cultivo (Graterol et al., 1993; Kang et al., 2000; Webber et al., 2006; Horst et al., 2005; 2007).

La mejora en la eficiencia del uso del agua en el riego por surcos alternos puede deberse al incremento del movi-miento lateral del agua en el suelo, que reduce las pérdidas por percolación profunda, o que el sistema radicular del cultivo se encuentra en condiciones de riego deficitario, lo que induciría a reducir la transpiración del cultivo (Webber et al., 2006).

Para el mejoramiento del desempeño de los sistemas de riego por surcos es necesario la estimación de la infil-tración del agua de la manera más exacta posible para que se reduzca la diferencia entre el diseño y los resultados que se logran en su implementación práctica. Una de las vías utilizadas para la obtención de los parámetros de la infiltración es el desarrollo de modelos matemáticos los cuales al ser calibrados de forma satisfactoria se convierten en una herramienta de diseño de gran utilidad.

En consideración a lo planteado anteriormente se estableció como objetivo del trabajo la calibración de tres modelos de infiltración en el riego por surcos con tubería de salidas múltiples en el cultivo de la caña de azúcar en la empresa azucarera primero de enero, provincia Ciego de Ávila.


La investigación se desarrolló en una parcela sembrada de caña de azúcar de la variedad C-120 localizada en el bloque 609 de la UBPC Albio Hernández de la Empresa Azucarera Primero de Enero. El área se encuentra ubicada a los 21°52´ de Latitud Norte y 78°18´ de Longitud Oeste, con una superficie de 35 hectáreas.

El tipo de suelo predominante es el ferralítico rojo compactado (Oxisol según la clasificación de los suelos de la Soil Taxonomy), que para una profundidad de 60 cm presenta las características promediossiguientes: densidad aparente 1,30 g cm-3; densidad real 2,70 g cm-3; capacidad de campo 31,0%; punto de marchitez permanente de 18,2%; velocidad de infiltración básica de 33,4 mm h-1 y porcentajes de arena, limo y arcilla de 18,2; 17,1 y 64,8 % respectivamente. La superficie presenta una topografía no uniforme en el interior de los campos en el sentido de los surcos; siendo necesario seleccionar tres parcelas con las mejores condiciones para su estudio con pendientes de 0,004, 0,003 y 0,002 respectivamente.

La fuente de abastos es subterránea con valores de 7,50 m y 8,30 m para el nivel estático y dinámico respectivamen-te, lo que garantiza un caudal de extracción superior a 200 L s-1 a partir de un pozo de 500 mm de diámetro y profundidad 25,0 m. La calidad del agua es buena con un nivel promedio de sales solubles totales (SST) de 0,10 g L-1.

El sistema de riego empleado es del tipo riego por surcos mediante tuberías de salidas múltiples de PVC con

diámetro 280 mm, la cual tiene compuertas regulables cada 1,50 m para la descarga del caudal en el surco. Esta tubería toma el agua desde el hidrante con una longitud de 100 m.

Figura 1: Tubería multicompuertas.

El área experimental se subdividió en tres parcelas de 100 m de longitud con 12 surcos cada una. En todos los tratamientos seutilizaron tuberías de PVC con compuer-tas regulables a través de las cuales se aplicó el caudal correspondiente a cada tratamiento. Este se aforó con la utilización del método volumétrico en la compuerta inicial, la compuerta intermedia la compuerta final de la tubería de riego. Se utilizó un diseño experimental en franjas con tres tratamientos y tres repeticiones como se muestra en la tabla 1 y en la figura 2.

Tabla 1:Tratamientos experimentales.

Tratamiento Caudal (L s-1) Caudal (m3 min-1)

A 2,24 0,134

B 2,61 0,157

C 2,87 0,172

Figura 2: Esquema del sistema de riego.

Para determinar los tiempos de riego, previamente se colocaron estacas a equidistancias de 10 metros sobre la longitud total de tres surcos seleccionados aleatoriamente en cada franja y se utilizó un cronómetro digital con precisión de un segundo para la determinación del tiempo de avance (tx) y el tiempo de corte (tco). Con los valores de estos tiempos se calculó el tiempo de oportunidad de infiltración (to) con la utilización de la siguiente ecuación:


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to = to - tx (1)

El modelo de avance se determinó mediante el ajuste de los datos experimentales de longitud y tiempo de avance a la siguiente ecuación potencial:

x = ptr (2)

Donde x e s la distancia de avance del flujo de agua (m); t el tiempo de avance del flujo de agua (min.); p, r los parámetros de ajuste del modelo potencial.

El modelo para la estimación de la recesión del agua en el surco se determinó a partir de las siguientes ecuaciones:

tri = tr 1 + mr xi (3)

tri = tco + tc) (4) 0

0

0

5.0q

LAqV

t cc == (5) 2

1

5.001

00 6

ρ

ρ

⋅=

Sonq

A (6)

Donde tri es el tiempo de recesión en cada estación del surco (min.); tr1 el tiempo de recesión en el extremo inicial del surco (min.); mr la pendiente de la curva lineal de recesión determinada experimentalmente según suge-rencias de García (1996); xi la distancia de recesión en cada estación del surco (m); tc el tiempo en la fase de consumo (min.); qo el caudal aplicado en el surco (m3 min-1); Ao el área hidráulica del surco (m2); L la longitud total del surco (m); n la rugosidad del surco; So la pendiente longitudinal del surco; ρ1, ρ2 los parámetros geométricos del surco determinado experimentalmente para suelos ferralíticos rojos (ρ1 = 0.526; ρ2 = 1.357).

Los tiempos de almacenamiento y de recesión se esti-maron a partir de las siguientes ecuaciones:

talm = tco - tL (7)

trL = t

r - t

L (8)

Donde tr es el tiempo de recesión (min.); tL el tiempo de avance en el extremo final del surco (min.).

La lámina infiltrada en el surco se determinó a partir de la ecuación de tres modelos de infiltración: Kostiakov, Philip y Kostiakov-Lewis. La infiltración mediante el modelo de Kostiakov se estimó a partir del criterio de García (1996) desarrollado en el Instituto Mexicano de Tecnología del agua (IMTA). Las ecuaciones aplicadas fueron las siguientes:

ooa

otkZ =

(9)

z

oo p

Qk

σ.=

(10)

rLtLp =

(11)

=

LttL

L

r5.0

5.0

ln

ln (12)

rao −= 1 (13)

2

2

22

rrrr

z −++−

=σ (14)

Donde Z es la lámina infiltrada acumulada (cm);L0.5 la longitud del surco desde la cabecera hasta la mitad (m); Qo el caudal suministrado al surco (m3 min-1); σz el factor de forma del flujo subsuperficial; tL el tiempo total de avance (min); t0.5 el tiempo de avance hasta la mitad del surco; ko, ao los parámetros de la función potencial de infiltración.

La infiltración mediante el modelo de Philip se obtuvo con la utilización del procedimiento propuesto por Shepard et al., (1993) para la estimación de los parámetrosS1 y Ade la ecuación de infiltración de dos términos de Philip. Las expresiones matemáticas empleadas fueron:

oo tAtSZ o .5,

1 += (15)

LtLAtQS r

L

L

7854.03 00

1−

=

(16)

LtAA 03

=

(17)

Donde Z es la lámina infiltrada acumulada (cm); L la longitud del surco (m); Ao el área hidráulica del surco (m2); S1 la sorbilidad del suelo (sorptiviti), expresado en (m min-½); A el parámetro gravitacional (m min-1).

Elliott y Walker (1982) utilizaron la función de Kos-tiakov modificada para caracterizar la infiltración en el riego por surcos. Esta puede escribirse como:

oa tfktZ o 0+= (18)

Donde k el coeficiente de ajuste (m3 min-a m-1); a el exponente de la función de infiltración; fo la velocidad de infiltración estabilizada (m3 min-1 m-1).


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En la figura 3 se muestra el comportamiento de la curva de avance del agua en el surco para los caudales correspondientes a 2,24 L s-1; 2,61 L s-1 y 2,87 L s-1

respectivamente. En todos los casos se observa que la relación entre distancia y tiempo de avance puede ajustarse adecuadamente a un modelo polinomial de segundo grado, con un elevado coeficiente de determinación superior al 90%, lo que indica una alta relación funcional entre estas dos variables. Para estos caudales los modelos encontrados fueron los siguientes:

9731,02643,12147,00045,0

2

2

=

−+=

RLLtx (19)

9656,01245,10516,00092,0

2

2

=

−+=

RLLtx (20)

9846,08399,10987,00113,0

2

2

=

−+=

RLLtx

(21)

Donde tx es el tiempo de avance del flujo de agua a la distancia X (min); L la distancia de avance medida desde el extremo inicial del surco (m).

Figura 3: Curva de avance para los caudales de 2,24; 2,61 y 2,87 L s-1.

Es usual el uso de la función potencial de avance para ajustar la distancia y el tiempo de avance a un modelo estadístico matemático. En este caso se proponen modelos polinomiales de quinto orden para la determinación del coeficiente p y el exponente r de esta función:

x = t p r (22)

0,82624182,9182,12391,6

6946,12263,0012,0

2

2

345

=

+−+

+−+−=

Rxx

xxxp

(23)

8345,077,71397,93745,489

48,12619,168215,0

2

2

345

=

+−+

+−+−=

Rxx

xxxr

(24)

=

0

lnqt

x L (25)

Donde tL es el tiempo de avance del flujo de agua a la distancia L (min); qo el caudal aplicado en el surco (L s-1).

También se determinó el valor promedio de los pa-rámetros de ajustes p y r para su utilización práctica en esta zona de producción cañera. Los valores promedios obtenidos fueron:

5918,102449,0

==

rp

(26)

La utilización de esos valores en la ecuación potencial de avances permitió alcanzar valores del coeficiente de determinación (R2) entre 0,9674 y 0,9926.

La curva de recesión se determinó a través del siguiente modelo lineal tri

= tr1 + mxi. En este caso la pendiente se obtuvo mediante la función polinomial de tercer orden que se expresa a continuación:

9745,0544,2772,728731923216

2

23

=

+−

−+=

Rx

xxmr

(27)

x = lh (tL) (28)

También se determinó el valor promedio de la pen-diente de la curva de recesión con un valor promedio de

1018,0=rm . La utilización de este resultado en la ecua-ción lineal de recesión permitió lograr un coeficiente de determinación entre 0,8963 y 0,9342, lo que demuestra su validez para la simulación de la curva de recesión a partir del tiempo de avance en el extremo final del surco.

En la tabla 2 se presentan los parámetros de la función de infiltración de Kostiakov según criterio de García (1996) obtenida en el sistema de riego por surcos con tuberías multicompuertas en la Empresa Azucarera Primero de Ene-ro. Los resultados expuestos permiten construir la función de infiltración para cada caudal aplicado en función del coeficiente ko y el exponente ao. Estas se escriben de la forma siguiente:

553,024,2 011,0 oTZ =

(29)

600,061,2 011,0 oTZ =

(30)


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583,087,2 015,0 oTZ =

(31)

Tabla 2: Parámetros de la función de infiltración de Kostiakov.

q(L s-1)

L0.5

(m)t0.5

(min)tL

(min)ln(L0.5/L)

ln(t0.5/tL)

r p σz ao ko

2,24 60 22 69 -0,511 -1,143 0,45 15,07 0,78 0,553 0,011

2,61 60 22 79 -0,511 -1,278 0,40 17,45 0,79 0,600 0,011

2,87 60 30 102 -0,511 -1,224 0,42 14,51 0,78 0,583 0,015

En la tabla 3 se presentan los parámetros de la función de infiltración de Philip acorde con el método propuesto por Shepard et al. (1993). Los resultados expuestos permiten construir la función de infiltración para cada caudal aplicado en función del coeficiente S1, el exponen-te gravitacional A y los valores de ρ1 y ρ2 que para estas condiciones fueron de 0.648 y 1.375 respectivamente.

Tabla 3: Parámetros de la función de infiltración para el modelo de Philip.

q(L s-1)

So

(m m-1)n

Ao

(m2)L

(m)TL

(min)A

(m min-½)S1

(m min-1)

2,24 0,041 0,030 0,0040 100,0 69,0 0,00018 0,014

2,61 0,031 0,030 0,0050 100,0 79,0 0,00019 0,018

2,87 0,020 0,030 0,0063 100,0 102,0 0,00018 0,022

Los parámetros de ajuste de este modelo encontrados en la investigación permitieron construir la función de infiltración para cada caudal aplicado en función de la sorbilidad (S1) y el parámetro gravitacional (A), como se muestran en las siguientes ecuaciones:

oTTZ o .00018,0014,0 5,024,2 +=

oTTZ o .00019,0018,0 5,061,2 +=

(32)

oTTZ o .00018,0022,0 5,087,2 +=

En la tabla 4se presentan los parámetros de la función de infiltración de Kostiakov-Lewis para los caudales 2.24, 2.61 y 2.87 L s-1 respectivamente. A partir de estos resul-tados se dedujo la función de infiltración para cada caudal aplicado en función del coeficiente K, el exponente a y la velocidad estabilizada f0. Estas son:

𝑍𝑍2,24 = 0,020𝑇𝑇𝑜𝑜0,017 + 0,0013𝑇𝑇𝑜𝑜

𝑍𝑍2,61 = 0,023𝑇𝑇𝑜𝑜0,015 + 0,0015𝑇𝑇𝑜𝑜 (33)

oTTZ o 0017,0031,0 065,087,2 +=

Tabla 4: Parámetros de la función de infiltración Kostiakov-Lewis para 2,24; 2,61 y 2,87 L s-1.

q(L s-1)

Ao

(m-2)σZ VL0,5

(m3)VL

(m3)a K

(m3 min-a m-1)fo

(m3 min-1 m-1)

2,24 0,011 0,990 0,020 0,021 0,017 0,020 0,0013

2,61 0,013 0,991 0,023 0,024 0,015 0,023 0,0015

2,87 0,016 0,996 0,038 0,041 0,065 0,031 0,0017

Los modelos de infiltración obtenidos: Kostiakov (K), Philip (Ph) y Kostiakov-Lewis (K-L) permitieron simular la lámina infiltrada acumulada (Lac). Los resultados se muestran en la figura 4 para los caudales de 2,24; 2,61 y 2,87 L s-1. Aunque la comparación de estos modelos con los resultados experimentales indicaron que el modelo de Kostiakov-Lewis fue el más preciso por tener menor error absoluto; se debe destacar que de manera general los valores de la lámina infiltrada acumulada son muy próximos entre sí; por lo que es posible su utilización desde el punto práctico para cuantificar la infiltración en el riego por surcos. Este comportamiento coincide con diferentes autores como Shepard et al. (1993); García (1996) y Tornés et al. (2016) en investigaciones realizadas en los Estados Unidos de América, México y Cuba respectivamente.

Figura 4: Comparación entre diferentes modelos de infiltración.

Conclusiones

En la investigación desarrollada se compararon los modelos matemáticos de Kostiakov, Philips y Kostiakov-Lewis con fines de su utilización para la estimación de la infiltración del agua en suelos Ferrasoles utilizados en el cultivo de caña de azúcar. Estos fueron calibrados en el rango de caudales entre 2,24 a2,87 L s-1en función de la lámina infiltrada acumulada; comprobándose que ma-nifiestan un comportamiento similar en la cuantificación de este importante parámetro de diseño y manejo del riego superficial.

Se obtuvieron modelos polinomiales de quinto orden para la determinación del coeficiente p y el exponente r de la función potencial de avance del tipo x=ptr; así como un modelo polinomial de tercer orden para el cálculo de la pendiente del modelo lineal utilizado para la estimación de la curva de recesión. Estos resultados fueron deducidos a partir de los datos reales de campo que permitieron su calibración y validación con resultados satisfactorios.

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48 Julieta Beatriz Benitez et al.: Moringa oleifera’s wood as potential raw material for biorefineries

RECyT / Año 20 / Nº 30 / 2018

RECyTAño 20 / Nº 30 / 2018 / 48–55

Caracterización química y morfología de la madera de Moringa oleifera como materia prima potencial para biorrefinerías

Chemical characterization and morphology of moringa oleifera’s wood as potential raw material for biorefineries

Julieta B. Benitez1,*, María E. Vallejos1, María C. Area1, Fernando E. Felissia1

1- Programa de Celulosa y Papel - Instituto de Materiales de Misiones (CONICET-UNaM), Facultad de

Ciencias Exactas Químicas y Naturales, Félix de Azara 1552 (3300). Posadas, Misiones, Argentina.


Resumen

La creciente demanda de biomasa forestal ha motivado el cultivo de plantaciones forestales de corta rotación en países desarrollados y en desarrollo. La Moringa oleifera es una especie de rápido crecimiento que se adapta a un amplio rango de suelos. La incorporación de esta especie como cultivo forestal en los sistemas silvo-pastoriles permitiría el uso de las semillas y hojas como forraje y productos medicinales/alimentos de bajo costo, obteniendo una mejor rentabilidad de los productores y mayor sustentabilidad de la actividad. El objetivo de este trabajo es conocer la composición química y la estructura morfológica de la madera de Moringa oleifera de dos edades diferentes (3 años y 8 años) para analizar su potencial uso como materia prima fibrosa de biorrefinerías.

Palabras clave: Composición química; Análisis microscópico; Relaciones biométricas; Biorrefinería.

Abstract

The growing demand for forest biomass has motivated the culture of forest plantations of short rotation in developed and in developing countries. Moringa oleifera is a fast-growing species that is to a wide range of soils. The incorporation of this species as forest cultures in silvopastoral systems would allow the use of seeds and leaves as forage and as low-cost medicinal products and foods, improving the profitability of producers and the greater sustainability of the activity. The aim of this study is to know the chemical composition and morphological structure of the wood of Moringa oleifera of two different ages (3 years-old and 8 years-old) to analyze its potential as raw material for biorefineries.

Keywords: Chemical composition; Microscopic analysis; Biometric Relationships; Biorefineries..

Introduction

The growing demand of forest biomass for conventional (forest industry and as energy resource) and non-conven-tional uses (new materials and foods), has motivated the cultivation of short-rotation forest plantations in developed and developing countries (1-3). The application of sustai-nable forestry practices of fast-growing plantations for the production of woody biomass in agricultural or forest lands, fertile but degraded, enables the environmental and economic use of natural resources.

Moringa oleifera is native from the southern Himala-yas, northeast India, Pakistan, Bangladesh, and Afghanis-tan (4), and currently it is distributed in South America (Peru, Paraguay and Brazil) as an ornamental tree and as a “green” curtain (5, 6). It is a fast growing species, reaching 10-12 m in height and 20-40 cm in diameter at maturity (7), which adapts to a wide range of soils without requirements of natural fertilizers or agrochemicals. Its

cultivation brings a high amount of nutrients to the soil, in addition to protect it from external factors such as erosion, dehydration and high temperatures (8, 9).

This culture can be used in silvopastoral systems (forestation together with livestock) as an alternative to improve the profitability of the land through the diversifi-cation of the production. The incorporation of this species as a forest culture would offer the possibility of using the seeds and leaves as forage and low cost products for human consumption, improving the profitability of the producers and the sustainability of the activity. Additionally, the use of the log would generate a 100% utilization of this forest resource.

There are few precedents of the use of Moringa olei-fera wood (10, 11). Moringa oleifera’s wood could be an alternative lignocellulosic material since it is characterized by its rapid growth and adaptability (10) in South America, where the leaves and seeds are already sold. In recent years, the cultivation of this species has aroused great

Julieta Beatriz Benitez et al.: Moringa oleifera’s wood as potential raw material for biorefineries 49

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interest in Argentina due to its nutritional and medicinal properties. The optimal conditions for its cultivation are average annual temperatures greater than 12°C and ave-rage annual rainfalls of 500 mm, which could be found in Misiones, Corrientes, Entre Ríos, Santa Fe, half the surface of the provinces of Formosa and Chaco, and part of Buenos Aires and Salta (11).

The Moringa oleifera is cultivated in many developing countries as a low cost food resource to prevent malnutri-tion and pathologies associated with shortages of essential dietary components (vitamins and minerals) (5). Its leaves and seeds can be used for the production of supplements for human food and animal forage (livestock, poultry, and pigs) due to its high nutritional value (12, 13). Its seed contains 35-40% of oil (70% of oleic acid) (14),which also makes it an important resource for biodiesel production (15, 16). The powder of seeds contains a cationic coa-gulant protein that can be used to decrease turbidity in water treatment (17). Also, the seed cake is composed of a natural and not toxic polypeptide that can be used to absorb and retain volatile substances, therefore it is a valuable additive in the fragrance industry to stabilize aromas (18), in the cleaning of vegetable oil, and in the sedimentation of fibers in the fruit juice and brewing industries (19). The extraction of natural antioxidant from leaves and stems has also been studied for potential applications in the food and pharmaceutical industries (20). There are few reports about its chemical composition, wood structure, fiber morphology, and aptitude for pulp and paper production (11, 21-24).

Cellulose (40-45%), hemicelluloses (25-40%), lignin (15-30%) and extractives are the main chemical com-ponents of wood (25, 26). Cellulose is a linear polymer (homopolysaccharide) composed of D-glucose units linked by β-1,4-glycosidic bonds, with a degree of polymerization (DP) higher than 10,000. Its structure is semi-crystalline because it is formed by amorphous and crystalline regions (25, 26). Hemicelluloses are amorphous polymers and they are composed by low molecular weight branched hetero-polysaccharide polymers (DP 50 - 500) from hexo-ses (glucose, mannose and galactose) and pentoses (xylose and arabinose), and different types of uronic acids (25, 26). Their proportion and composition depends on the type of species, age, variability of species, and others. Lignin is a complex three-dimensional phenolic and amorphous polymer constituted of phenyl propane units (27).The extractives are composed mainly of fatty acids, alcohols, phenols, terpenes, steroids, resinic acids, among others, and can be removed from wood by extraction with different solvents (26).

The Moringa oleifera is a hardwood species. The main morphological characteristic of hardwood is that they present vessels which have the function of conduction. These vessels can be seen in the cross section of the stem as “holes” called porous. Its structure is more complex than

that softwood due to the greater number of types of cellular elements which are highly variable in type, size, shape and arrangement (vessels, tracheids, fibers and parenchyma) (28). Unlike, softwood is formed mainly by longitudinal tracheids (approximately 90%) (29). The morphological characteristics of wood can be studied through the ob-servation of the microscopy structure of the cross, radial and tangential sections in which it is possible to see the size and distribution of porous (vessels), the fibers and parenchymal cells.

The aim of this work was to determine the chemical composition and morphological structure of Moringa oleifera’s wood of two different ages (3 and 8 years-old) to assess its potential as a fibrous raw material for biorefi-neries, including paper production.

Materials and methods

Raw Materials

The three-years-old and eight-years-old stems of Mo-ringa oleifera were extracted from experimental regional plantations. The samples without bark were milled in a laboratory knife mill, collecting the sawdust passing through an ASTM sieve N° 20 (0.840mm) and retained on ASTM sieve N° 80 (0.177mm). The fraction of the material retained on ASTM sieve N° 80 was used for the chemical determinations.

Physical and chemical characterization

Bark content was determined as percentage considering the weight of bark of a disk and the weight of the initial disk with bark. The basic density and dry density of wood were gravimetrically determined according to TAPPI T258 om-94.

Laboratory Analytical Procedures of the National Renewable Energy Laboratory (NREL - LAP) used for the chemical characterization were: “Preparation of sam-ples for Compositional Analysis” NREL/TP-510-42620, “Determination of Extractives in Biomass” NREL/TP-510-42619, “Determination of Ash in Biomass” NREL/TP510-42622, and “Determination of Structural carbohydrates and lignin in Biomass” NREL/TP-51042618. The different chemical components determined are detailed in Figure 1.

The determination of the structural carbohydrates was carried out by liquid chromatography (HPLC) using SHO-DEX SP810 and AMINEX-HPX87H (BIO-RAD) columns with detectors of refractive index and the diode array.

Starch content was determined by a colorimetric tech-nique (30). The oligomers and inorganic anionic content were quantified by HPLC in the hot water extract using an AMINEX-HPX87H (BIO-RAD) column with a refractive index detector. Soluble inorganic were characterized by HPLC (Hamilton PRP-X-100 column) using a conductivity detector.


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Holocellulose was determined by the modified acid chlorite method (acetate buffer) (31) and alpha, beta, and gamma cellulose were quantified by applying the TAPPI T203 cm-99.

Morphological characterization of wood

Histological sections (tangential, radial, and transverse cuts) were observed by an optical microscope (Zeiss) with image analyzer. The samples were disintegrated with chlo-rine dioxide and sodium carbonate (32) for the study of the morphological parameters of fibers. The average values of length, width, and lumen of about 200 fibers were measu-red by optical microscopy and the coefficients of variation were calculated. The wall thickness was determined as the difference between the width and the lumen of the fibers.

The aptitude of Moringa oleifera for pulp and paper can be predicted from the biometric relationships calculated from the dimensions of the fibers (33). The biometric relationships are listed below.

Flexibility coefficient: Relationship between lumen width and fiber width (Eq. 1).

𝐹𝐹𝐹𝐹 = 𝑙𝑙𝑊𝑊 ∗ 100 (Eq. 1)

Felting index: Relationship between fiber length and fiber width (Eq. 2).

𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹 = 𝐿𝐿𝑊𝑊 ∗ 100 (Eq. 2)

Runkel ratio: Relationship between the fiber wall thickness and lumen diameter (Eq. 3):

˗ 𝑅𝑅 = 2𝑤𝑤𝑙𝑙 (Eq. 3) (Eq. 3)

Where:W = fiber widthL = fiber length l = lumen widthw =fiber wall thickness

Results and discussion

Physical and chemical characterization

Physical and chemical characteristics of Moringa oleife-ra samples are shown in Table 1. The percentage of bark was lower in the 8 years-old tree as compared with the youngest one because of its growth in diameter. The average density was lower than other species used for the pulp and paper production, which usually ranges between 0.30 and 0.60 g.cm-3 (34). The Moringa oleifera density was almost half of eucalyptus one, which is about 0.48 g.cm-3 in trees from the Northeast Region of Argentina (35).

The extractives content was variable depending on the age, the sample, and the solvent used. The substances ex-tracted by dichloromethane are usually waxes, fats, resins, phytosterols and non-volatile hydrocarbons, whereas the extractives in hot water are usually phenolic substances and some carbohydrates. The extractives content in

Figure 1: Methodology for the chemical characterization of Moringa oleifera.


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ethanol was similar for both ages, although the extractive content in dichloromethane and in hot water showed a great difference between them. The sequential extraction (ethanol followed by hot water) in the 8 years-old sample has extracted a similar amount of substances than those extracted in hot water (single extraction) indicating that the components extracted with ethanol are also soluble in hot water (Table 1).The hot water extractives of the 8 years-old wood (23.89%) are almost two-folds of those of the 3 years-old, consisting of 18.86% oligomers (13.07% glucans and 5.79% xylans), and 1.89% of inorganic compounds (0.61% carbonates, 0.32% chloride, 0.75% phosphate, and 0.21% sulfate). Acetyl groups and simple sugars were not detected by HPLC. The total extractives content is very high as compared, for example, with that of eucalyptus (4.80% over dry wood) (36).

Table 1: Physical and chemical characterization of 3 years-old and 8 years-old Moringa oleifera’s wood.

3 years 8 years

Bark (%) 21.68 16.16

Basic density (gcm-3) 0.21 ± 0.01 0.24 ± 0.02

Chemical composition

Hot water extractives (% otw)* 16.46 ± 1.45 23.89 ± 0,36

Total ethanol and hot water extractives(a) 16.90 ±0.34 23.88 ± 0.48

Ethanol Extractive state 1 (% otw)* 8.50 ± 0.34 8.86 ± 0.32

Hot water Extractive state 2 (% otw)*

8.40 ± 0.00 15.02 ± 0.16

Dichloromethane extractives (% otw)*

0.71 ± 0.00 1.12 ±0.01

Extractable carbohydrates (Starch) (% otw)*

0.41 ± 0.03 12.44 ± 0.31

Total Lignin 19.60 ± 0.05 (23.6)** 20.37± 0.3 (26.8)**

Soluble Lignin (% otw)* 1.30 ± 0.03 (1.56)** 1.23± 0.03 (1.62)**

Insoluble Lignin (% otw)* 18.30 ± 0.02 (22.0)** 19.14± 0.27 (25.1)**

Total structural carbohydrates 50.00 ± 0.05 (60.2)** 45.17± 0.05 (59.3)**

Glucan (% otw)* 38.40 ± 0.08 (46.2)** 34.95 ± 0.08 (45.9)**

Xylans (% otw)* 8.10 ± 0.08 (9.75)** 7.99 ± 0.08 (10.5)**

Arabinans (% otw)* 0.80 ± 0.02 (0.96)** 0.48 ±0.02 (0.63)**

Galactans (% otw)* 1.70 ± 0.10(2.04)** 1.05 ± 0.11 (1.38)**

Mannan (% otw)* 1.00 ±0.00 (1.20)** 0.70 ± 0.00 (0.92)**

Acetyl groups (% otw)* 1.70 ± 0.00 (2.05)** 2.17 ± 0.00 (2.85)**

Hemicelluloses (% otw)**** 13.30 ± 0.28 (16.0)** 12.39 ± 0.29 (16.3)**

Ash at 525°C (% otw)* 10.40 ± 0.03** 3.92 ± 0.04

(a) Sequential extraction.Percentages are expressed on dry base of: * total wood (% otw), ** extracted wood (% oew). *** Hemicelluloses were calculated based on the sum of xylans, galactans, arabinans, mannans, and acetyl groups.

Significant differences were also found in ashes content, being much higher in the 3 years-old tree as compared to the 8 years-old one. The starch content extracted in hot water shows the opposite behavior.

The contents of alfa, beta, and gamma cellulose (holo-cellulose) of total and extracted wood are shown in Table 2.

Table 2: Analysis of the holocellulose fraction.

Holocellulose (% oth*) Holocellulose (% oew**)

Alpha celullose 59.93 ± 0.06 43.93

Gamma celullose 31.29 ± 0.26 22.94

Beta celullose 8.78 ± 0.32 6.43

Total 100.00 73.31

Percentages are expressed on dry base of: * total holocellulose (% oth), ** extracted wood (% oew).

Holocellulose content was 73.31% oew (± 0.25), hig-her than that reported by Khider et al. (37) for Moringa oleifera in Sudan (68.5%). The alpha cellulose amount (43.93% oew) was similar to the glucans quantified by HPLC (45.9% oew), which would indicate that glucans content corresponds mainly to cellulose. This result could be interesting to produce nanofibrilated or microfibrilated cellulose.

Morphological characterization

The images of the histological sections of the samples of 8 years-old obtained by optical microscopy are shown in Figures 2 to 4. Fibers of very thin walls and solitary vessels are observed in the cross sections (Figure 2).

Figure 2: Cross sections of Moringa oleifera’s wood (objectives 4X and 10X).

Uniseriate and biseriate woody rays of 1 to 9 cells in height, solitary vessels, and multiples vessel can be obser-ved in the tangential sections (Figure 3).


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Figure 3: Tangential sections of Moringa oleifera’s wood (objectives 4X and 10X).

The radial sections show inhomogeneous woody rays and fibers widened in their central part can be observed in Figure 4. This and other peculiar forms of fibers are shown in Figure 5. A large quantity of parenchymal cells can be observed, which justify the high extractives content of the wood. The fibers are very wide at the center (a and b).Some fibers have bifurcations at the ends (f, h, i, and k). Vessels have also peculiar shapes (c, d, e, g, and j). Fibers are broad and thin walled so they are supposed to easily collapse (28).

Figure 4: Radial sections of Moringa oleifera’s wood (objectives 4X and 10X).

Figure 5: Optical microscopy images of fibers (a, b) (objective 4X). Fi-ber ends (f, h, i, and k) and vessel elements (c, d, e, g, and j), (objective 20X).

0

51015

20

25

303540

45

50

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

Moringa 8 year-old

Moringa 3 year-old

Freq

uenc

y (%

)

Figure 6: Length distribution of pulp fibers (200 fibers for each type of pulp).

The fiber length distribution for each of the pulps is presented in Figure 6. The MO 3 year-old shows a bimodal fiber length distribution. The range of fiber length the MO 3 year-old comprises 76% of the fibers between 700 - 1100 μm, whereas, in the MO 8 year-old 63% of the measured fibers are longer, between 900 - 1300 μm, which is unders-tandable considering the difference in age of trees.

Fiber dimensions of Moringa oleifera samples are detailed in Table 3. Other species are included for compa-rative purposes. The dimensions of the fibers vary between species and in the same species depend on climate, soil, and position in the stem. Thus, it is very difficult to make comparisons between fibers that, for example, do not come from the same region. However, broadly speaking, it can


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be said that Moringa oleifera fibers have a typical length of hardwoods, although the fibers appear to be shorter than those of Ekhuemelo and Udo (38) originating from Nigeria. On the contrary, the fibers are much wider than those of other species, according to this work and those of Olson and Carlquist (39) and Cobas and Molina Tirado (21). The values reported by Ekhuemelo and Udo (38) are atypical, considering the shape of the fibers as shown in Figure 5.a and 5.b.

Table 3: Fiber dimensions of the Moringa oleifera’s samples and other wood species.

Source of fibers

Average dimensions Origin Reference

L (mm)

W (μm) w (μm)

Moringa oleifera (8 year-old)

1.06 73.5 (± 15.5)* 4.19 (± 0.98)* NE Argentina This work


0.92 55.8 (± 12.5)* 4.08 (± 0.80)* NE Argentina This work

Moringa oleifera 0.59 50.0 2.14 Arabia - India (39)


0.78 76.0 2.63 Misiones (21)


1.21 15.0 3.11 Nigeria (38)

Moringa oleifera (3 years-old)

1.23 15.0 3.80 Nigeria (38)

Moringa oleifera (5 years-old)

1.27 15.1 4.60 Nigeria (38)

Eucaliptus grandis

0.96 13.6 3.20 India (28)

Sugarcane bagasse

1.59 21.0 5.63 India (28)

*The values in parentheses correspond to the standard deviations.

The biometric relationships of the samples and of the studied Moringa oleifera samples and those of Sugarcane bagasse and eucalyptus are shown in Table 4.

Table 4: Main biometric relationships of fibers from Moringa oleifera’s wood, Sugarcane bagasse and eucalyptus.

3 year-oldmoringa

8 years-oldmoringa

Sugarcanebagasse (40)

Sugarcanebagasse

(41)

Eucalyptus(42)

FC (%) 16.5 11.4 52.2 56.5 34.0 – 72.0

FeI. (%) 16.5 14.4 83.0 60.0 25.3 – 55.2

R 0.17 0.13 0.80 0.67 0.40 – 1.76

The Flexibility coefficient (Eq.1), indicates the capacity of fibers to collapse and form a paper web. Table 4 shows that FC values for Moringa oleifera are really low consi-dering the general rule (it has to be more than 50) and also as compared with usual papermaking species. Felting index (Eq. 2). Table 4 shows that Fel which valorizes the length of the fiber, presents the same behavior. Runkel Index (Eq. 3) indicates the rigidity of the fiber and the strength of fiber walls. It R was significantly lower than those of the other species in Table 4.

Considering the fiber quality of both studied ages, typical of juvenile wood, this raw material would be better used as a source of nano or microfibrillated cellulose or as material for the manufacture of high-value chemical products.

Conclusions

Moringa oleifera wood presents higher starch content than usual commercial hardwoods.

Due to the high content of extractives, an extraction in hot water is recommended as the first step of fractionation.

Since fibrous and biometric parameters indicate that Moringa oleifera is not suitable for paper production, it can be exploited as source of high-valuable chemicals.

The high content of alpha cellulose makes Moringa oleifera an interesting raw material for the production of nanofibrilated cellulose or microfibrilated cellulose.

Acknowledgements

The authors acknowledge the Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) for the doctoral scholarship; PROCYP, IMAM (Argentina) for the financial support. Mr. Carlos Brizuela, President of the “Moringa Includes” Cooperative is acknowledged for providing the Moringa oleifera wood.

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56 Erick Martins Nieri et al.: Condiciones de los árboles urbanos: un estudio de revisión

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Condiciones de los árboles urbanos: un estudio de revisión

Conditions affecting the vigor of urban trees: a study review

Condições que interferem no vigor das árvores urbanas: um estudo de revisão

Erick Martins Nieri¹, *, Luana Maria dos Santos¹, Flávia Gizele König Brun², Eleandro José Brun², Sandra Mara Krefta3 y Renato Luiz Grisi Macedo¹

1- Universidade Federal de Lavras, Departamento de Ciências Florestais, Lavras, Minas Gerais, Brasil. 2- Universidade

Tecnológica Federal do Paraná, Departamento de Engenharia Florestal, Dois Vizinhos, Paraná, Brasil. 3- Universidade

do Estado de Santa Catarina, Departamento de Engenharia Florestal, Lages, Santa Catarina, Brasil.


Resumen

El artículo busca contribuir en el debate teórico y conceptual relacionado con las condiciones que interfieren en el vigor nutricional de los árboles urbanos, por medio de revisiones y proposiciones para mejorar la sanidad de los ejemplares presentes en el arbolado urbano. Para ello, se realizó el levantamiento bibliográfico por medio de investigación en periódicos ubicados en las bases de datos Isi Web of Knowledge, Scopus, Portal de Periódicos de Capes y Google Scholar, además de libros. Los resultados obtenidos sobre el efecto del pavimento en árboles urbanos, las condiciones de los suelos urbanos y el vigor de los árboles urbanos, demuestran la realidad de la arborización. El manejo inadecuado realizado sobre las mismas proporciona condiciones hostiles al desarrollo y longevidad de los árboles. Se concluye que el vigor nutricional de los ejemplares está relacionado con áreas permeables y densidades inferiores a 1,3 g cm-³, sin embargo, se hace necesario la asociación con instituciones y órganos del gobierno para la creación de políticas públicas que auxilian la elaboración de proyectos y beneficios.

Palabras clave: Tipo de piso; Suelo urbano; Silvicultura Urbana.

Abstract

The article seeks to contribute to the theoretical and conceptual debate related to the conditions that interfere in the nutritional vigor of urban trees through revisions and propositions to improve the sanity of the individuals present in the afforestation. To do so, we carried out the bibliographical survey through research in newspapers located in the Isi Web of Knowledge, Scopus, Portal of Periodicals of Capes and Google Scholar databases, in addition to books. The results obtained on the effect of pavements of urban trees, the conditions of the urban soils and the vigor of the urban trees; demonstrate the reality of the tree planting. The inadequate management carried out on them provides hostile conditions to the development and longevity of the trees. In conclusion, the nutritional vigor of the specimens is related to permeable areas and densities lower than 1.3 g cm-³, however, associations with institutions and the government bodies are necessary for the creation of public policies in order to help the development of projects and benefits.

Keywords: Type of soil; urban soil; urban forestry.

Resumo

O artigo busca contribuir no debate teórico e conceitual relacionado as condições que interferem no vigor nutricional das árvores urbanas por meio de revisões e proposições para melhorar a sanidade dos exemplares presente na arborização. Para isto, realizou o levantamento bibliográfico por meio de pesquisa em periódicos localizados nas bases de dados Isi Web of Knowledge, Scopus, Portal de Periódicos da Capes e Google Scholar, além de livros. Os resultados obtidos sobre o efeito de pavimentos de árvores urbanas, condições dos solos urbanos e o vigor das árvores urbanas, demonstram a realidade da arborização. O manejo inadequado realizado sobre as mesmas que proporcionam condições hostis ao desenvolvimento e longevidade das árvores. Conclui-se que o vigor nutricional dos exemplares está relacionado com áreas permeáveis e densidades inferiores à 1,3 g cm-³, entretanto, faz-se necessário a parcerias com instituições e órgão do governo para criação de políticas públicas que auxiliam a elaboração de projetos e benefícios.

Palavras-chaves: Tipo de pavimento; Solo urbano; Silvicultura Urbana.

Erick Martins Nieri et al.: Condiciones de los árboles urbanos: un estudio de revisión 57

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Introducción

En Brasil, la tasa de urbanización actualmente repre-senta el 84,4%, siendo esta la mayor desde la década del 60. Con el aumento de ese porcentaje, se promovió la aparición de innumerables construcciones, aumento de la flota de vehículos, nuevas industrias, entre otros que, por consiguiente, ocasionaron cambios al medio y daños al vigor nutricional de los árboles urbanos de forma indirecta, con la presencia de pavimentos impermeables y directos, con la escasez de nutrientes y la presencia de injurias en el tronco y copa de los ejemplares.

Estas condiciones atribuidas a los árboles urbanos promueven numerosos factores, que contemplan la re-ducción del vigor nutricional de los individuos arbóreos y acarrearon en un aumento en la necesidad de interven-ciones silvícolas, como la realización de podas, retirada de individuos atacados por plagas y enfermedades, que consecuentemente aumentan los esfuerzos de funciona-rios públicos, el aumento de la utilización de insumos y defensivos, hacen así los ejemplares más onerosos para el Poder Público.

De esta forma, el presente trabajo tiene el propósito de contribuir con reflexiones relacionadas a condiciones que interfieren en el vigor nutricional de los árboles urbanos, donde este artículo presenta una revisión conceptual y una propuesta de adecuación para el presente asunto, a través de la unión y discusión de artículos científicos y libros.

Material y Metodología

El trabajo se realizó con el fin de unir conocimientos científicos en favor de la adecuación sobre las condiciones que influencian en el vigor de los árboles urbanos. Para ello, se necesitó realizar un relevamiento de información que se contempla en el marco teórico.

El relevamiento bibliográfico consistió en la investiga-ción de periódicos ubicados en las bases de datos, Isi Web of Knowledge, Scopus, Portal de Periódicos de Capes y Google Scholar, además de excelentes libros que posibili-tarón una mayor comprensión y discusión sobre el tema.


Efectos de los pisos sobre los árboles urbanos

El piso puede ser definido como una capa expuesta con el fin de revestir el suelo y promover condiciones adecuadas para la vida de la población urbana, permite la movilidad, accesibilidad, facilita la infiltración del agua y el mantenimiento del suelo (MAUS et al. (19)).

De esta forma, se puede observar que diferentes tipos de pisos pueden proporcionar condiciones diferenciadas para los árboles, las cuales consisten en ganancia de vigor o pérdida de vigor, donde las condiciones de ganancia

de vigor se encuadran con pisos más permeables, que posibilitan mayor infiltración , mejor desarrollo de las raíces y consecuentemente mayor humedad para el suelo, favoreciendo la absorción de nutrientes por los individuos, como puede observarse en la Tabla 1 algunos aspectos proporcionados por los diferentes pisos de suelo, los cuales expresan la tasa de infiltración, la nutrición y compactación de los pisos encontrados en los centros urbanos.

Tabla 1: Características del acondicionamiento del suelo en diferentes tipos de pisos en el medio urbano con informaciones basadas en la literatura.

Piso Infiltración (%)Compactación

(g cm-³)Nutrición

Césped 98,0(3) 1,19 (5)Mayor concentración

de Nitrógeno (N) y Fósforo (3);

Piedra 55,0 (4) 1,27 (5)Mayor concentración

de hierro (Fe) (4);

Suelo descobierto

35,0 (2) 1,28 (5)Mayor concentración

de hierro (Fe) y potasio (K) (2);

Calzada (concreto)

29,0 (1) 1,8 (1)Mayor concentración

de Calcio (1);

Fonte: 1) CRAUL (1992); 2) KER (1995); 3) MAUS et al., (2007); 4) SAN-TOS et al. (2007); 5) NIERI (2013).

Como se observa en las grandes áreas de pisos y con superficies construidas, los árboles soportan un ambiente hostil, que se caracteriza por altas temperaturas en el vera-no, humedad relativamente baja, aireación limitada y pé-sima calidad del aire. De esta forma, las especies arbóreas y arbustivas introducidas en ese ambiente deben ser más tolerantes, es decir, introducir ejemplares genéticamente más resistentes, además de redoblar cuidados en relación a los pisos en torno a las mismas, para que no ocurran peores condiciones de humedad, temperatura del suelo, aireación y calidad del aire (HARRIS et al. (12)).

Enfocando una forma para minimizar el levantamiento de las raíces y destrucción de las calzadas / pisos, o incluso por la elección errónea de la especie a ser asignada en los árboles del local, Harris et al. (12), resaltan que las raíces promueven el desplazamiento de las calzadas, en suelos compactados, y que un buen proyecto evita problemas de grietas en los pisos. Una alternativa para el levantamiento del lecho de desplazamiento sería la utilización de un piso más flexible, mezclando aditivos al concreto que permitan el movimiento gradual de la calzada y promuevan menores daños.

Mejorando el material constituyente del lecho, y permitiendo mayor percolación de agua en los pisos, se obtiene mayor flujo de transpiración continua suelo-planta-atmósfera, permitiendo mejores condiciones en relación a la disponibilidad de nutrientes y la absorción de los mismos por el árbol. Sin embargo, al ocurrir precipitación sobre superficies de pisos no permeables, como calzadas de con-creto, habrá mayor flujo superficial y, consecuentemente, menor infiltración, acarreando de ese modo en el flujo a los ríos y otros suelos a través de la canalización, promoviendo así una sobrecarga de esos locales (WHITLOW (25)).


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Otra forma de observar la influencia de los pisos es comparar la infiltración de agua entre los constituidos por asfalto (impermeable), césped (permeable) y otros permeables, los cuales fueron observados en el trabajo de Maus et al. (19) en la escuela João Pedro Menna Barreto en la municipalidad de Santa Maria – RS (Brasil), donde se obtuvo 100,0% de infiltración en el piso permeable, 98,0% en el pavimento cubierto por césped y apenas 29,0% de infiltración en el asfalto. De esta forma, se percibe que, para obtener mejores condiciones para los árboles urba-nos, se debe utilizar el pavimento permeable o cubierto por césped, debido a que los mismos promueven mayor infiltración, diferencias en la biomasa radicular y mayor cantidad de raíces secundarias.

En cuanto a los pisos permeables e impermeables, Morgenroth (20), en estudio de la respuesta de crecimiento de la raíz de Platanus orientalis para pisos permeables, realizado en Nueva Zelanda, se obtuvo resultados que apoyan la hipótesis de que la biomasa radicular difiere por debajo de los suelos permeables y en donde pavimentos permeables tuvieron mayor cantidad de raíces finas, las cuales absorben mayor cantidad de nutrientes y realizan mayor tasa fotosintética proporcionando el desarrollo de los individuos con buenas condiciones nutricionales y mejor vigor.

Con ese pensamiento, Biondi (2), al realizar la com-paración de promedios del análisis químico foliar de la especie de Acer negundo L., implantada en la ciudad de Curitiba-PR (Brasil) sobre piso de concreto y piso con césped, observó mejores resultados para el piso con césped en relación al contenido de 1.6 g kg-1 de fósforo, 16,4 g kg-1 de nitrógeno, 2,2 g kg-1 de magnesio y e 5 mg dm-3 de cobre, mientras que para el piso cubierto por concreto obtuvo 1,3 g kg-1 de fósforo, 16,0 g kg-1 de nitrógeno, 2,0 g kg-1 de manganeso y 4 mg dm-3 de cobre, demostrando de esta forma la diferencia nutricional existente en los diferentes pisos urbanos, lo que lleva a establecer que los pisos permeables poseen mejores condiciones para que los individuos absorban nutrientes vía sistema radicular provenientes de la solución del suelo.

Además, se resalta que los ejemplares contenidos en cantero con piso de césped presentaron menores inciden-cias de plagas o enfermedades y tonalidad de verde más característico de la especie, al compararlo con los ejempla-res encontrados sobre el pavimento cubierto por concreto.

En los estudios realizados en la ciudad de Curitiba-PR (Brasil) sobre el análisis químico foliar del Handroanthus chrysotrichus (Mart. Ex A.DC) en los pisos cubiertos por césped, por cemento y pavimentos contaminados, Biondi & Reissmann (3), obtuvieron el mayor porcentaje de aluminio en los individuos situados en los canteros contaminados y cubiertos por cemento, siendo los valores encontrados de 0,231 g kg-1 y 0,190 g kg-1 respectivamente, mientras que en el piso cubierto por césped se obtuvo 0,161 g kg-1 de aluminio. Los autores explican que la alta cantidad de alu-

minio presente en las hojas está asociada a la correlación existente con el hierro y también por estar acomplejado con el fósforo. Esta situación puede perjudicar la formación de raíces, ocasionando baja absorción de nutrientes y consecuente pérdida de vigor de los árboles.

Al percibir que el cantero césped posibilita mayor contenido de nutrientes esenciales (N, P, K) en relación al cantero de cemento, Paiva et al. (16) resaltan que las cal-zadas pavimentadas son los locales que generan mayores tensiones para los árboles urbanos, debido a la impermea-bilización y la dificultad de intercambios de agua y gases de los suelos urbanos con la atmósfera, eliminando de esa forma el ciclo de nutrientes, lo que proporciona pérdida de vigor para los árboles y consecuentemente mayores daños futuros debido a las condiciones encontradas en los suelos urbanos.

La pérdida de vigor por la impermeabilización del suelo es agravada por la condición del suelo urbano, el cual será abordado a continuación, y se demuestra, que debido a las acciones del hombre, perfiles no definidos, pueden perjudicar el desarrollo de los individuos.

Condiciones de los suelos urbanos

El suelo consiste en una serie de horizontes con dife-rentes características físicas, químicas y biológicas. Estas proporcionan los atributos, los cuales poseen importantes relaciones e interacciones entre los horizontes del suelo, generando características para cada perfil. Sin embargo, el suelo urbano es completamente diferente del suelo natural, partiendo del supuesto de que el mismo contiene alta variabilidad espacial y vertical, estructura modificada y conducida a compactación, además de la presencia de una corteza superficial que normalmente es hidrofóbica, de baja ventilación y drenaje en el caso de que se produzca un cambio en la calidad del agua (CRAUL (8); CRAUL (9)).

Además, se resalta que el suelo urbano normalmente está constituido de escombros, suelo y demás materias que llenan los espacios, donde posteriormente sufren acciones de compactación por el propio acto de caminar sobre la calzada o incluso el posible paso de coches sobre la misma. Esta compactación implicará la resistencia a la penetración de las raíces, acarreando menor percolación del agua existente en el suelo para el subsuelo y la pérdida de aireación por la disminución de la porosidad (SANTOS & TEIXERA (22).

En cuanto a la compactación del suelo urbano, Craul (9) y Corbalá (10), consideran ideal que el suelo en su capa superficial esté con densidad entre 1,2 a 1,4 g cm-3, la cual no perjudica en gran escala, el desarrollo del sistema radicular de los árboles, pues posibilita el crecimiento de las raíces secundarias, las cuales son de suma importancia para la absorción de nutrientes y del agua.

Los suelos arcillosos con valores iguales y superiores a 1,5 g cm-³ son perjudiciales para el desarrollo del sistema


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radicular de los árboles urbanos, debido a que no pueden penetrar en el suelo y, en consecuencia, se produce el enlienzo de las raíces, generando numerosos riesgos (TROWBRIDGE & BASSUK (24)), como por ejemplo mayor susceptibilidad a la caída del árbol.

Al observar el proceso de compactación, el principal factor considerado es la pérdida de espacios porosos a través de las fuerzas ejercidas sobre la superficie del suelo, las cuales comprimen y aplastan los agregados en tamaños menores. El tráfico de peatones y vehículos ejercen fuerzas sobre el mismo, siendo que, al poseer un suelo con alta cantidad de partículas de arcilla, junto con bajo contenido de materia orgánica y la humedad del suelo entre 23 a 25%, tiende a compactarlo, además de la contribución adicional de vibración de las fuerzas que actúan en el suelo (CRAUL (7)).

Además de las propiedades físicas, hay propiedades químicas como aluminio y calcio que, en el medio urba-no, promueven muchos cambios en el suelo debido a las amplias actividades humanas sobre los mismos, siendo común encontrar suelos demasiado alcalinos debido a la introducción de construcciones y de pavimentación, que liberan material calcáreo, o incluso esos suelos son dema-siado ácidos por la deposición de materiales que contienen aluminio, lo que eleva el contenido de aluminio en el suelo, además los suelos brasileños son ácidos (PEDRON & DALMOLIN (17)).

Los suelos urbanos están constituidos con pH entre 5,5 a 6,5, los cuales son considerados levemente ácidos y promueven un buen crecimiento para los árboles, que involucra la disponibilidad de nutrientes y la absorción de los mismos. En el pH con valor por debajo de 5,0, los nutrientes esenciales no se encuentran disponibles en can-tidad suficiente para la absorción por las raíces primarias, necesitando, muchas veces, corrección de su fertilidad (TATTAR (23)).

De esta forma, Biondi & Althaus (4) afirman que otros aspectos ocurren en el medio urbano, como la im-permeabilización, basura y ausencia de cobertura, lo que acarrea, principalmente, en la declinación del pH del suelo, haciéndolo ácido, interrumpiendo ciclos de nutrientes, que modifican la actividad de los microorganismos, alterando el régimen de temperatura y disminuyendo la disponibili-dad de nutrientes de forma adecuada para las plantas, lo cual promueve la pérdida de vigor de los árboles urbanos, posibilitando consecuentemente, mayor susceptibilidad a la presencia de patógenos. La disponibilidad de elementos minerales presentes en el suelo estimula el crecimiento equilibrado de los árboles, pues presenta una solución del suelo con mejores condiciones para la realización de las interacciones suelo-planta que reducen el estrés de los ejemplares. Sin embargo, los macronutrientes nitrógeno, fósforo y potasio generalmente se encuentran en des-equilibrio, debido a la elevada solubilidad de sus formas químicas, siendo especialmente sujetos a lixiviación por las condiciones presentadas de los suelos urbanos. Los

micronutrientes constituidos por zinc, hierro, boro, cobre y molibdeno están generalmente balanceados en el suelo urbano (HARRIS et al. (12)).

Los parámetros ideales para poner a disposición los nutrientes esenciales como nitrógeno, fósforo y potasio se componen de rango de pH entre 6,0 y 7,5, siendo de difícil presencia en medios urbanos, pues estos locales contemplan suelos sin horizontes definidos y bastante he-terogéneos. Pero cuando los suelos se vuelven muy ácidos, la mayoría de los nutrientes disponibles disminuyen drásti-camente, debido a las relaciones existentes en la solución del suelo y la capacidad de intercambio de cationes (CTC). Sin embargo, los micronutrientes como manganeso y zinc, se vuelven más disponibles para la absorción del vegetal, debido a que sus cargas posibilitan mejores relaciones con el suelo (TROWBRIDGE & BASSUK (24), un hecho que, en algunos casos, la toxicidad, genera problemas en las raíces, muerte de las gemas y clorosis en las hojas, que reducen el vigor de los árboles ubicados en medio urbano.

Por lo tanto, al contemplar la constitución de la mayoría de los suelos urbanos presente en Brasil, se nota la escasez de recomendaciones de fertilización ideal para el ambiente urbano. En este contexto, a través de investigaciones ana-lizando el vigor y el desarrollo de los árboles urbanos, se recomienda para el buen desarrollo y vigor de las mismas, que el suelo urbano contenga una densidad menor o igual a 1,3 g cm-³ (NIERI) (21), siendo importante disminuir esa densidad en la etapa de plantación, trabajando, de esa forma, con equipos para la apertura de cuevas en formato de semicírculo, base de 1,5 m y arco con altura de 0,6 m, para posibilitar mejor desarrollo del sistema radicular y, consecuentemente, menores problemas de enrollamiento de raíces y caída de árboles.

Otro punto con relevante atención en el aspecto urbano, hace referencia a la cuestión química del suelo, que se encuentra nula en relación a la recomendación de ferti-lización para suelos urbanos y para especies plantadas en ese ambiente, siendo necesario realizar mayores esfuerzos científicos sobre la influencia de los suelos en el desarrollo de los ejemplares, con el fin de asociar la fertilización de base (plantación) y cobertura, en el entorno, en caso necesario, conforme a evaluaciones periódicas de vigor, siendo éstas relacionadas con fitosanidad, realizaciones de inventarios de los árboles urbanos y la obtención de la relación suelo planta de estos.

El vigor de los árboles urbanos

En el arbolado urbano se tienen en cuenta algunas características de los árboles, siendo una de ellas la resis-tencia a plagas y enfermedades, las cuales están asociadas al estado nutricional en que la planta se encuentra, es decir, su vigor, que contempla mayor ciclo de vida y sanidad de los árboles urbanos (SANTOS & TEXEIRA (22)).

El vigor puede ser definido como robustez, fuerza,


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energía y longevidad, estas denominaciones se relacionan con árboles que están bien nutridos y con presencia de copa viva, o sea, con un formato adecuado, vistoso y sanidad entre otros atributos (FERREIRA (11)).

De esta forma, tal conceptualización depende principal-mente del pleno desempeño del sistema radicular y asimi-lación de nutrientes por las hojas a través de los procesos bioquímicos y fisiológicos, siendo que, para determinar si un individuo está con pleno vigor, una forma es el uso del análisis foliar y el análisis del producto donde el mismo está implantado.

El análisis foliar y del suelo son parámetros cuantitati-vos utilizados por Biondi (2), con gran importancia para la relación de nutrientes disponibles en el suelo y la cantidad de nutrientes absorbidos por los individuos. Se observa que el problema está asociado con la disponibilidad de nutrientes en el suelo o con la absorción de estos por el árbol. En el caso de los árboles urbanos, el manejo eficaz de las mismas y la creación de grupos de vigor, a través de las cuestiones abordadas por Brun (6) y Nieri (21).

De esta forma, en los medios científicos se observa la escasez de estudios sobre intervalos nutricionales adecua-dos para árboles en el medio urbano, los cuales según lo mencionado son esenciales como punto de observación del vigor o declinación de las mismas.

Con ello, la evaluación del estado nutricional no siempre se obtiene a partir de un solo elemento aislado, siendo que todos deben estar en cantidades adecuadas para el crecimiento y vigor del individuo (MALAVOLTA (18)).

En los estudios realizados sobre el crecimiento de los árboles en ambientes con estrés, Kozlowski (15), resalta que el crecimiento normal de los árboles urbanos requiere estrechas correlaciones con el proceso fisiológico involu-crado en la síntesis o absorción de nutrientes, los cuales se integran en el tejido de crecimiento, siendo necesario, nutrientes, minerales y agua en cantidades adecuadas en el suelo urbano, para que el individuo esté bien nutrido y consecuentemente presente alto vigor.

Como forma de llevar a cabo tal vigor, se observa que los individuos ubicados en áreas urbanas están co-rrelacionados con cuestiones que no involucran sólo los tratos y manejos adecuados, sino la concientización de la población, pues la misma, en muchos puntos, practica actos que promueven el desequilibrio de los individuos, siendo éstos conocidos como prácticas de depredación de árboles, a través de la colocación de clavos en su tronco, asignación de basureros, postes de iluminación con distancias que no favorecen su crecimiento, entre otros factores.

Agesta (1) dice que las acciones tales como hacer la poda errónea en los árboles urbanos es también un factor que puede reducir la fuerza, ya que causa la aparición de ramas epicórmicas, estos incidentes a darse en las copas de los árboles, la poda drástica de descenso o incluso otros tratos que promuevan alto grado de estrés para el individuo, donde ocurre una perturbación, perjudica la

función estructural, necesitando que esos individuos retiren nutrientes del suelo en mayores proporciones para promover la producción de brotes recuperando la biomasa perdida.

Como se remarcó, esta acción desempeñada por los árboles favorece la declinación del vigor y el aumento en la susceptibilidad a la patogenicidad, pues sus reservas serán utilizadas para la emisión de brotes, haciendo a los árboles urbanos objetivo fácil de ataques. Además de estos factores, se exalta que la declinación del vigor está relacionada con su estado nutricional.

Otro factor asociado a la interferencia del pleno vigor de los árboles urbanos es, según Kopinga (14), en muchas situaciones urbanas, la cantidad de suelo disponible para el crecimiento de las raíces de un árbol deja mucho que desear, pues los mismos se encuentran compactados y, las restricciones por la cantidad de objetos encontrados y por el espacio destinado a la implantación de los ejemplares.

En general, la difusión lateral del sistema de raíces es restringida por una elevada densidad del suelo, que limita la cantidad de oxígeno y agua, lo que acarrea en dificultad para la penetración de las raíces, afectando el desarrollo y, consecuentemente, el vigor de los individuos, porque en ambientes compactados las raíces secundarias no se desarrollan y perjudica la absorción de nutrientes para el pleno flujo de los mismos.

Se afirma que incluso con los niveles adecuados dispo-nibles en el suelo e intervalos nutricionales, es fundamental que en el momento de la realización del monitoreo de los individuos urbanos la relación de los componentes quími-cos y físicos contenidos en el suelo estén asociados con las cuestiones del vigor aparente de los árboles urbanos como troncos, copas, raíces, riesgo de caída entre otros para agregar más variables y fortalecer la misma cuestión (Brun et al (5)).

Por lo tanto, un árbol bien nutrido y bien manejado es un individuo con mayores condiciones de permanecer un período más amplio en el ámbito urbano y generando por mayor tiempo beneficios ambientales y calidad ambiental a los centros urbanos, pues mientras que individuos en desequilibrio fisiológicos proporcionan una ventana abierta para el ataque de plagas y enfermedades pertinentes en el medio urbano, de origen generalmente patogénico. De esta forma, se resalta que las injurias están relacionadas con el vigor de los árboles urbanos, siendo ésta asociada con el estado físico de los árboles y su status nutricional.

Conclusiones

El vigor nutricional de los ejemplares arbóreos presen-tes en el ámbito urbano es considerado mejor cuando éstos están expuestos a suelos con compactación menor que 1,3 g cm-³, áreas permeables y tratos silvícolas adecuados, siendo éstos oriundos de las podas efectuadas y del manejo sobre árboles urbanos.


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Se necesita más estudios y conceptualización que den el fundamento necesario para que los gestores de árboles urbanos actúen directamente en cuestiones que favorezcan el vigor de los ejemplares y su consecuentemente mayor longevidad de los árboles implantados, minimizando así los costos para los órganos gestores y ampliando las funciones socioambientales de la presencia de árboles en condiciones vigorosas en el medio urbano.

Estos estudios deben actuar principalmente sobre aspectos físico-químicos de los suelos urbanos y de las condiciones requeridas por las diferentes especies arbóreas usadas en la implantación de la arborización urbana o con potencial uso en ese medio, siendo necesario para ello, la realización de alianzas con instituciones y órganos del gobierno, con el fin de incentivar la realización de investi-gaciones y consecuentemente leyes y políticas públicas que favorezcan a residencias que contemplan la utilización de pavimentos permeables y árboles vigorosos..

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Recibido: 18/04/2016Aprobado: 14/05/2018.

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Sensibilidad a carbapenemes y producción de carbapenemasas en especies de Pseudomonas de origen ambiental

Carbapenems susceptibility and carbapenemase production in Pseudomonas species of environmental origin

Adriana E. Quiroga Zingaretti, Eduardo R. Pegels, Valeria M. Almeida, Margarita E. Laczeski, Patricia N. Oviedo, Marina I. Quiroga*

Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales. Cátedra de Bacteriología,

Departamento de Microbiología. Av. Mariano Moreno 1375, 3300, Posadas, Misiones, Argentina.

* E-mail: [email protected] / [email protected]

Resumen

Se investigó la sensibilidad a carbapenemes en 238 aislamientos de Pseudomonas spp. recuperados de muestras ambientales. En 198 (128 aislamientos con sensibilidad intermedia/resistencia a imipenem (IMP) y/o meropenem (MER) y 70 sensibles a ambos antimicrobianos) de los 238 aislamientos estudiados, se investigó fenotípica y genotípicamente la producción de carbapenemasas. El 8,8% de los aislamientos fue resistente a IMP y el 25,2% a MER. Nueve cepas recuperadas de agua mostraron fenotípicamente la producción de MBL. Todas fueron identificadas como P. otitidis. En ninguno de estos aislamientos se detectó la presencia de los genes blaIMP, blaSPM, blaVIM, blaKPC, ni blaNDM. La presencia de bacterias resistentes en el ambiente, exigiría acciones de control y saneamiento ambiental dado el impacto que podría representar para la salud pública.

Palabras clave: Carbapenemes; Pseudomonas; Medio ambiente; ß-lactamasas; Reservorios.

Abstract

Susceptibility to carbapenems in 238 isolates of Pseudomonas spp. recovered from environmental samples was investigated. In 198 (128 isolates with intermediate sensitivity / resistance to imipenem (IMP) and / or meropenem (MER) and 70 susceptible to both antimicrobials) of the 238 isolates studied, the production of carbapenemases was investigated phenotypically and genotypically. 8.8% of the isolates were resistant to IMP and 25.2% to MER. Nine strains recovered from water showed phenotypically the production of MBL. All of them were identified as P. otitidis. The genes blaIMP, blaSPM, blaVIM, blaKPC, or blaNDM were not detected in none of these isolates. The presence of resistant bacteria in the environment would require actions of control and environmental sanitation due to the impact that could represent on public health.

Keywords: Carbapenems; Pseudomonas; Environment; ß-Lactamases; Reservoirs.

Introducción

En los últimos años, el desarrollo de bacterias re-sistentes a antibióticos y los mecanismos de resistencia involucrados, se ha transformado en una importante área de estudio y en un problema mundial de salud pública pro-vocado por el amplio uso de antimicrobianos en medicina humana y veterinaria, así como por su utilización como aditivos en alimentación animal.

La mayoría de los antibióticos se excretan sin modifi-caciones, lo que ha incrementado la preocupación sobre el impacto potencial de residuos de antibióticos en el medio ambiente que pudieran ejercer una presión selectiva sobre los microorganismos que lo habitan, transformándolos en nichos o reservorios de determinantes de resistencia a antimicrobianos (1).

Entre los microorganismos Gram-negativos, con amplia distribución en el ambiente, se encuentran Pseudomonas spp. Estas especies han demostrado poseer la capacidad de adaptarse rápidamente a condiciones desfavorables, como es la presión ejercida por el uso de antimicrobianos, adquiriendo determinantes de resistencia que permite inac-tivarlos, alterar el sitio blanco de acción de los antibióticos, modificar su pared celular o sobre expresar sistemas de eflujo (2).

En especial y desde hace algunos años, la aparición de cepas resistentes a los ß-lactámicos por producción de β-lactamasas de espectro extendido (BLEE) y luego de carbapenemasas (serino y metalo-ß-lactamasas, MBL) (3), tanto en aislamientos de origen humano como veterinario, ha dado como resultado una alerta mundial acerca del grave problema que representa su difusión, así como la

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necesidad de la búsqueda de reservorios humanos, anima-les y ambientales (4, 5). Estos microorganismos resistentes se han difundido rápidamente en todo el mundo, exigiendo la implementación de medidas de detección y vigilancia a fin de establecer esquemas terapéuticos apropiados y la aplicación de medidas de control de infecciones.

La presencia de microorganismos ubicuos del medio ambiente (Pseudomonas spp., Aeromonas spp., Enterobacte-rias) portadores de resistencia a antimicrobianos, y en espe-cial a β-lactámicos, la familia más numerosa y más utilizada empíricamente en la práctica clínica, ya ha sido demostrada en aislamientos clínicos de la provincia de Misiones (6, 7). Sin embargo, se desconoce la difusión de esta resistencia en aislamientos recuperados de otros orígenes.

Por lo tanto, se evidencia la necesidad de conocer e identificar posibles reservorios de estos microorganismos a fin de evaluar la diseminación de bacterias resistentes a an-timicrobianos en el medio ambiente con potencial impacto en la salud humana, por lo que se plantea como objetivo de este trabajo conocer la sensibilidad a carbapenemes e investigar la presencia de cepas portadoras de determi-nantes de resistencia a dichos ß-lactámicos en especies de Pseudomonas recuperadas de muestras ambientales de diferentes orígenes, en Misiones, Argentina.


Se estudiaron 238 aislamientos de colección consecuti-vos y no repetitivos identificados como Pseudomonas spp. recuperadas de muestras ambientales de diferentes orígenes (agrícolas, aguas, alimentos) en la Provincia de Misiones. No participaron del estudio aislamientos clínicos de Pseu-domonas spp. o recuperados del ambiente hospitalario.

Las cepas se recibieron de distintos laboratorios: Laboratorio de Microbiología Industrial y Laboratorio de Microbiología de los Alimentos de las Carreras de Ingeniería Química y de Ingeniería de los Alimentos de la FCEQyN, Laboratorio de Bromatología del Ministerio de Salud Pública de la Provincia de Misiones y cepas de colección de la Cátedra de Bacteriología de la FCEQyN. Los aislamientos de suelos provinieron de plantaciones de yerba y caña de azúcar de la Provincia. Los aislamientos de alimentos estudiados provinieron de muestras obtenidas en ferias francas (frutas, verduras y leche cruda), verdulerías y pollerías de la Provincia. Mientras que, los aislamientos de agua provinieron de muestras obtenidas en arroyos, ribera del río Paraná, perforaciones, tanques de almacenamiento, agua de red y desagües.

Antes de iniciar los estudios, los aislamientos fueron transferidos a placas de agar CLDE por técnica de ais-lamiento que se incubaron en atmósfera aeróbica a 35º C durante 18-20 horas con la finalidad de corroborar la pureza y viabilidad de las cepas. Posteriormente, fueron transferidos a dos estrías de agar tripticasa soya que se incubaron a 35°- 37° C en aerobiosis durante 18-20 horas

adicionales. Una de las estrías se utilizó para efectuar pruebas bioquímicas mínimas (ausencia de fermentación de glucosa, producción de oxidasa y de pigmento) por mé-todos convencionales a fin de corroborar la identificación realizada en los laboratorios que proveyeron las cepas. La segunda estría se utilizó para conservar nuevamente la cepa en agua estéril a 4⁰ C.

En todos los aislamientos se determinó la Concentra-ción Inhibitoria Mínima (CIM) a imipenem (IMP, Merck Sharp & Dohme, Research Laboratories, Rahway, NJ, USA) y meropenem (MER, Aztra-Zéneca, Milán, Italia) por el método de dilución en agar según normas y puntos de corte del Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI), 2014 (8) y 2015 (9). Los ensayos se realizaron por duplicado.

Para el estudio fenotípico de la producción de carba-penemasas se seleccionaron las cepas que presentaron sensibilidad intermedia o resistencia a IMP y/o MER. Se incluyeron aislamientos, seleccionados al azar, de cepas sensibles a los dos antimicrobianos estudiados y se trabajó con el método Carba-Blue propuesto por Pires et al. (10) modificado por Pasteran et al. (11); y con el método pro-puesto por Dortet et al. (12) modificado por Pasteran et al. (13) denominado Carba NP.

En todas las cepas que dieron resultados positivos con los métodos de Carba-Blue y/o Carba NP, se ensayaron los métodos de sinergia frente a discos de IMP (10 μg, Laboratorios Bio-Rad, Francia) y MER (10 μg, Labo-ratorios Bio-Rad, Francia) con discos de EDTA (Ácido etilendiaminotetracético, concentración final: 1 μg/disco) (14) para la búsqueda de metalo-ß-lactamasas (MBL).

Tanto para la determinación de la CIM como para los ensayos fenotípicos se incluyeron como controles cepas patrones: P. aeruginosa productora de VIM (control po-sitivo) y P. aeruginosa ATCC 27853 (control negativo).

Todos los aislamientos donde se observó fenotípica-mente la presencia de enzimas carbapenemasas, fueron estudiados genotípicamente a fin de detectar la presencia de los genes blaIMP, blaSPM, blaVIM, blaKPC, y blaNDM. La elección de los genes a ensayar se realizó en base a la epidemiología de la zona y a la detección previa de estos genes en cepas de entorno clínico.

En todos los ensayos de PCR se trabajó con ADN total obtenido por lisis bacteriana a partir de cultivos jóvenes. Tres a cinco colonias de cada cepa se suspendieron en 100 μL de agua destilada estéril contenidos en microtubos. Seguidamente, se sometieron las muestras a ebullición en baño María seco (Thermounit Dry Bath CHE-100) durante 10 min, posteriormente se centrifugaron (Microcentrífuga Denville 260D) durante 5 min a 13000 rpm. Se recuperaron los sobrenadantes en nuevos microtubos y se los conservó a -20º C hasta su utilización.

Para la detección de los genes blaIMP, blaSPM y blaVIM, se utilizó la técnica de PCR múltiple y cebadores (Imp-F 5’-GGA ATA GAG TGG CTT AAY TCT C-3’ / Imp-R


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5’-CCA AAC YAC TAS GTT ATC T-3’; Spm-F 5’-AAA ATC TGG GTA CGC AAA CG-3’/Spm-R 5’-ACA TTA TCC GCT GGA ACA GG-3’ y Vim-F 5’-GAT GGT GTT TGG TCG CAT A-3’/ Vim-R 5’-CGA ATG CGC AGC ACC AG-3’) propuestos por Ellintong et al. (15), con el siguiente esquema de ciclado: un ciclo de 5 min a 94⁰ C, 35 ciclos de 15 seg a 94⁰ C, un ciclo de 15 seg a 50⁰ C, un ciclo de 15 seg a 72º C y un ciclo de extensión final de 5 min a 72º C. La reacción de amplificación fue preparada en un volumen total de 25 µL (23 µL de PCR master mix más 2 µL de ADN molde) incluyendo 0,2 µL de Taq ADN polimerasa (Inbio Highway, Argentina, concentración final 0,04U/µL), 1 µL de la mezcla de dNTP`s (Inbio Highway, Argentina) a concentración final de 0,4mM, 1 µL de MgCl2 (Inbio Highway, Argentina) a concentración final de 1 mM, 1 µL de cada cebador ImpF e Imp R a concentración final de 0,4 mM, 0,25 µL de cada cebador SpmF, SpmR, VimF y Vim R a concentración final de 0,1mM, 2,5 µL de PCR buffer 1X (concentración final) y 15,3 µL de agua ultrapura. Se utilizaron como controles positivos, las cepas: P. aeruginosa portadora del gen blaIMP, P. aeruginosa portadora del gen blaSPM, y P. aeruginosa portadora del gen blaVIM y como control de reacción, 25 μL de mezcla de reacción de PCR sin ADN molde.

Para la detección de blaKPC, se utilizó la técnica de PCR simple y cebadores (Kpc-F 5’-ATGTCACTGTATCGC-CGTGT-3’/ Kpc-R 5’-TTACTGCCCGTTGACGCC-CA-3’) propuestos por Akpaka et al. (16), según el siguiente esquema de ciclado: un ciclo de 5 min a 95⁰ C, 29 ciclos de 1 min a 95⁰ C, un ciclo de 1 min a 55⁰ C, un ciclo de 1 min a 72⁰ C y un ciclo de extensión final de 10 min a 72⁰ C. Como control positivo se utilizó la cepa patrón: Klebsiella pneumoniae portadora del gen blaKPC.

Para la detección de blaNDM, se utilizó la técnica de PCR simple y cebadores (Ndm-F 5’-GGAATGGCT-CATCACGATCA -3’/ Ndm-R 5’-GCATTAGCCGCTG-CATTGAT-3’) propuestos por Pasteran et al. (17), según el siguiente esquema de ciclado: un ciclo de 5 min a 94⁰ C, 29 ciclos de 1 min a 95⁰ C, un ciclo de 1 min a 58⁰ C, un ciclo de 1 min a 72⁰ C y un ciclo de extensión final de 10 min a 72⁰ C. Como control positivo, se utilizó la cepa patrón Providencia rettgeri portadora del gen blaNDM.

Tanto para la detección de blaKPC como de blaNDM, las reacciones de amplificación fueron preparadas en un volu-men total de 20 µL (19 µL de PCR master mix más 1 µL de ADN molde) incluyendo 0,1 µL de Taq ADN polimerasa (Inbio Highway, Argentina, concentración final 0,025U/µL), 0,4 µL de la mezcla de dNTP`s (Inbio Highway, Argentina) a concentración final de 0,2 mM, 1,2 µL de MgCl2 (Inbio Highway, Argentina) a concentración final de 1,5 mM, 1 µL de cada cebador a concentración final de 0,25 mM, 2 µL de PCR buffer 1X (concentración final) y 13,3 µL de agua ultrapura. Como control de reacción se utilizaron 20 μL de mezcla de reacción de PCR sin ADN molde.

Los controles positivos utilizados fueron cepas salvajes provistas por el Laboratorio de Resistencia Microbiana, Facultad Farmacia y Bioquímica, Universidad de Buenos Aires. Todas las amplificaciones se realizaron en un ter-mociclador modelo GENE PRO: TC-E y los resultados de los productos de amplificación obtenidos se verificaron en geles de agarosa al 2%. La corrida electroforética se realizó a 4,4 V/cm durante 30 min en una cuba SubSystem 70 modelo E-0310 (Labnet Internacional, Inc.) conectada a una fuente de poder Power Station 300Plus (Labnet Inter-nacional, Inc.). Para la visualización de las bandas, los geles se tiñeron con bromuro de etidio (BrEt) (10 mg/mL). Las muestras se observaron bajo luz UV y las corridas fueron fotografiadas con cámara digital Canon Power Shot G10.

Los aislamientos donde se detectó la producción de carbapenemasas fueron identificados en el Laboratorio de Bacteriología Clínica, Departamento de Bioquímica Clíni-ca, del Hospital de Clínicas José de San Martín, Facultad de Farmacia y Bioquímica, Universidad de Buenos Aires, por espectrometría de masas de desorción/ionización láser (MALDI-TOF).

Resultados

Se inició el estudio con 288 aislamientos: 92 de suelos, 100 de alimentos y 96 de agua. Luego de la siembra para controlar su pureza y viabilidad y corroborar la identifica-ción bioquímica, continuaron en estudio 238 aislamientos confirmados como Pseudomonas spp. (74 de suelos, 87 de alimentos y 77 de agua).

Al realizar la CIM, se observó que 81,1% (193/238) de los aislamientos eran sensibles a IMP (rango: ≤0,25-2 µg/mL), 10,1% (24/238) presentaban sensibilidad inter-media (4 µg/mL) y 8,8% (21/238) eran resistentes a este antimicrobiano (rango: 8-≥32 µg/mL) Mientras que para MER se observó que 52,5% (125/238) de los aislamientos eran sensibles (rango: ≤0,25-2 µg/mL), 22,3% (53/238) mostraban sensibilidad intermedia (4 µg/mL) y 25,2% (60/238) eran resistentes (rango: 8-≥32 µg/mL). En ambos casos según los puntos de corte del CLSI (Sensible: ≤ 2 µg/mL, Intermedio: 4 µg/mL, Resistente ≥ 8 µg/mL).

Doce de las cepas resistentes a IMP fueron recuperadas de agua, siete de suelo y dos de alimentos. Mientras que, 30 cepas recuperadas de alimentos, 18 de suelo y 12 de agua fueron resistentes a MER.

El estudio fenotípico de la producción de carbapene-masas se realizó sobre 198 (128 cepas que presentaron sensibilidad intermedia o resistencia a IMP y/o MER y 70 cepas sensibles a los dos antimicrobianos estudiados) de los 238 aislamientos seleccionados (Tabla 1).


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Tabla 1: Sensibilidad a carbapenemes de Pseudomonas ambienta-les estudiadas fenotípicamente para la búsqueda de producción de carbapenemasas.

Nº de CepasPorcentaje

Alimentos Suelos Agua Total

S a IMP/MER 17 28 25 70 35,3

Solo S a IMP 45 19 19 83 41,9

Solo S a MER 6 2 7 15 7,6

R a IMP/MER 9 10 11 30 15,2

Total 77 59 62 198 100

S: Sensible, R: Resistente, IMP: Imipenem, MER: Meropenem

De las 198 cepas estudiadas fenotípicamente, nueve dieron resultados positivos con los métodos de Carba-NP y Carba-Blue (4,5%), siendo recuperadas de agua (cinco de agua de perforación y cuatro de agua de red).

Cuatro de los nueve aislamientos fueron resistentes solo a MER, dos solo a IMP, dos a MER e IMP y uno fue sensible a ambos carbapenemes. Todos fueron identificados por MALDI-TOF como P. otitidis.

Los nueve aislamientos dieron resultados positivos en los ensayos de sinergia con discos de EDTA, indicando la presencia de carbapenemasas tipo MBL.

En ninguno de los nueve aislamientos se detectó la pre-sencia de los genes blaIMP, blaSPM, blaVIM, blaKPC, ni blaNDM.

Discusión

La colección de todos los genes presentes en microor-ganismos patógenos y no patógenos que, de manera directa o indirecta, contribuyen a la resistencia antibiótica ha sido denominado “resistoma antibiótico” (18).

Mucho antes de que surgiera la era antibiótica, las co-munidades bacterianas naturales han interactuado con los antibióticos y desarrollado mecanismos de resistencia que le han permitido su adaptación y proliferación en distintos ambientes (19, 20).

Así, la existencia de microorganismos ambientales portadores de genes de resistencia, favorecida por su rápida multiplicación y su capacidad de intercambiar material genético, los han convertido en potenciales fuentes de genes capaces de ser transferidos a patógenos humanos.

Hoy en día, el uso, en muchos casos sin control adecua-do, de antibióticos en medicina humana y veterinaria y en la agricultura ha provocado un peligroso aumento de bac-terias resistentes a antibióticos, generando un importante problema de salud pública. El incremento de la resistencia a antibióticos es un claro ejemplo del impacto que tiene la actividad humana sobre los ecosistemas.

Durante la última década, varios estudios han puesto de manifiesto la presencia de microorganismos resistentes en el medio ambiente como reservorios de genes de resisten-cia de interés clínico (21, 22, 23).

La provincia de Misiones no ha quedado exenta de la realidad mundial, la presencia de microorganismos de

interés clínico portadores de genes de resistencia y en muchos casos multirresistentes ha sido descripta en diver-sas publicaciones (24, 25) así como en microorganismos recuperados de alimentos (26).

Nuestros resultados muestran la presencia de Pseu-domonas resistentes a imipenem y meropenem en 238 aislamientos ambientales estudiados. Esta resistencia se presentó de diferentes maneras: algunas cepas solo fueron resistentes a uno de los dos antimicrobianos estudiados y otras a ambos antimicrobianos.

Dichos resultados son semejantes a los obtenidos por Kittinger et al. (27), quienes estudiando aislamientos de Pseudomonas recuperados del Danubio hallaron que el mayor porcentaje de cepas (30,4%) eran resistentes a me-ropenem siendo menor la resistencia a imipenem (2,1%).

Numerosos trabajos (28, 29, 30) han puesto de mani-fiesto que tanto las fuentes de agua fresca (27) como las tratadas (31, 32) son reservorios ambientales de microorga-nismos resistentes e incluso que los tratamientos utilizados podrían ser vehículos potenciales para la selección e incremento de bacterias multirresistentes en el ambiente acuático.

También, al igual que otros autores (33), hemos detecta-do la presencia de bacterias resistentes a los antibióticos en cepas recuperadas de muestras de suelos. Diversos autores han planteado que la actividad humana actúa como un enri-quecimiento selectivo de bacterias resistentes en el ambiente (29) así como el uso de efluentes de plantas de tratamiento de agua utilizado para irrigación de suelos (34, 35).

Considerando no solo el uso de efluentes contami-nados para riego, sino también que cuando el hombre o los animales consumen antibióticos entre el 30% al 90% se excretan sin modificaciones en el ambiente (36), la presencia de bacterias resistentes en agua y alimentos de consumo humano que hemos observado, muestra una po-sible vía de transmisión. Ha sido demostrado que los genes de resistencia a antimicrobianos son detectables por PCR cuantitativa hasta 16 meses después de estar expuestos al medio ambiente (37), lo que aumenta sus posibilidades de diseminación.

La búsqueda fenotípica de carbapenemasas mostró la presencia de metalo-enzimas en 9 aislamientos de P. otiti-dis. recuperados de agua. En ninguno de los 9 aislamientos detectamos la presencia de los genes codificantes de las MBL estudiadas (IMP, VIM, SPM-1, NDM, KPC).

Sin embargo, se ha descripto que P. otitidis posee una MBL constitutiva denominada POM-1, que pertenece a la subclase B3 y es activa frente a carbapenemes y otros ß-lactámicos (38, 39), lo que podría ser una explicación de la detección de producción de MBL en nuestros aislamientos. Por otra parte, este microorganismo ha sido asociado con infecciones óticas en humanos (otitis aguda externa, otitis media aguda, otitis media supurativa crónica) (40), siendo encontrado en ambientes acuáticos (41).

Es de importancia considerar la detección de una cepa


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fenotípicamente productora de MBL, pero que mostraba sensibilidad tanto a imipenem como a meropenem. Otros autores (42) se han referido al riesgo que representan, ya que habría una sub-estimación de su prevalencia, pudiendo actuar como reservorios silenciosos, con habilidad para diseminarse.

El porcentaje de aislamientos fenotípicamente pro-ductores de MBL que hemos detectado (4,5%) es solo ligeramente superior al informado por Pappa et al. (3,8%) (43) quienes estudiaron cepas de P. aeruginosa recuperadas de diferentes ambientes acuáticos en Grecia.

Conclusiones

Nuestro estudio muestra la presencia de aislamientos de Pseudomonas de origen ambiental resistentes a imipenem y/o meropenem. La resistencia a carbapenemes observada podría deberse a mecanismos distintos a la producción de MBL tipo IMP, VIM, SPM-1, NDM o KPC tales como impermeabilidad por déficit en la expresión de proteínas de la membrana externa, la sobreexpresión de sistemas de eflujo de tipo MexAB-OprM o la coexistencia de más de uno de estos mecanismos.

Hemos detectado aislamientos de P. otitidis productores de MBL distintas a las estudiadas, lo que nos obliga a profundizar en su caracterización genotípica y su perfil de sensibilidad a antimicrobianos.

La presencia de bacterias resistentes en el ambiente en la provincia de Misiones que hemos detectado, exigiría ac-ciones de control y saneamiento ambiental dado el impacto que podría representar para la salud pública.

Agradecimientos: Al Dr. Gabriel Gutkind e integran-tes del Laboratorio de Resistencia Microbiana, Facultad Farmacia y Bioquímica, Universidad de Buenos Aires por la provisión de las cepas salvajes productoras de carba-penemasas. Al Dr. Carlos Vay del Laboratorio de Bacte-riología Clínica, Departamento de Bioquímica Clínica, del Hospital de Clínicas José de San Martín, Facultad de Farmacia y Bioquímica, Universidad de Buenos Aires, por la identificación de las cepas por espectrometría de masas de desorción/ionización láser (MALDI-TOF).

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Recibido: 09/08/2017Aprobado: 06/07/2018

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El modelado paramétrico de la geometría compleja del Aeropuerto Internacional de Beijing: un estudio de transposición didáctica para arquitectura

The parametric modeling of complex geometry of beijing international airport: a didactic transposition study for architecture

A modelagem paramétrica da geometria complexa do aeroporto internacional de beijing: um estudo de transposição didática para arquitetura

Janice de Freitas Pires1, Alice Cybis Pereira2

1- Universidade Federal de Pelotas, Brasil; 2- Universidade Federal de Santa Catarina, Brasil


Resumen

La arquitectura contemporánea, principalmente la producida en los últimos veinte años, incorpora un conjunto de conceptos y técnicas forjadas en el desarrollo científico ocurrido en el área de las matemáticas a partir del siglo XVIII y en el área de la informática gráfica en la última mitad del siglo XX. En este contexto, formas geométricas con alto grado de complejidad son experimentadas y empleadas en la práctica arquitectónica, objetivando alcanzar requisitos de diseño, funciones estéticas, espaciales, estructurales, de desempeño y / o sostenibilidad. Debido a la adopción del modelado paramétrico para conformar tales geometrías, se identificó la necesidad de realizar un estudio de transposición didáctica de este saber para arquitectura. A partir de la explicitación del saber involucrado en la superficie compleja empleada en el Aeropuerto Internacional de Beijing y fundamentándose en la Teoría Antropológica de la Didáctica, se estructuró una parte de una red de conceptos de la geometría compleja de la arquitectura contemporánea, la cual fue puesta a disposición en el contexto la red TEAR_AD, de la Universidad Federal de Santa Catarina, Brasil.

Palabras clave: geometría compleja; modelado paramétrico; enseñanza de arquitectura; aeropuerto de Beijing; transposición didáctica.

Abstract

Contemporary architecture, especially the one produced in the last twenty years, incorporates a set of concepts and techniques forged in the scientific development that occurred in the area of mathematics from the 18th century and in the area of computer graphics in the second half of the twentieth century. In this context, geometric forms with a high degree of complexity were tried and used in architectural practice, aiming to achieve design, aesthetic, spatial, structural, performance and / or sustainability requirements. Due to the adoption of the parametric modeling to conform such geometries, the need to carry out a didactic transposition study of this knowledge for architecture was identified. A part of a network of concepts of the complex geometry of contemporary architecture was structured based on the specification of the knowledge involved in the complex surface used at the Beijing International Airport and based on the anthropological theory of didactics. It was made available in the context of TEAR_AD network, Federal University of Santa Catarina, Brazil.

Keywords: complex geometry; parametric modeling; architecture teaching; Beijing airport; didactic transposition.

Resumo

A arquitetura contemporânea, principalmente a produzida nos últimos vinte anos, incorpora um conjunto de conceitos e técnicas forjadas no desenvolvimento científico ocorrido na área da matemática a partir do século XVIII e na área da informática gráfica na última metade do século XX. Neste contexto, formas geométricas com elevado grau de complexidade são experimentadas e empregadas na prática arquitetônica, objetivando alcançar requisitos de projeto, funções estéticas, espaciais, estruturais, de desempenho e/ou sustentabilidade. Devido à adoção da modelagem paramétrica para conformar tais geometrias,identificou-se a necessidade de realizar um estudo de transposição didática de este saber para arquitetura.A partir da explicitação do saber envolvido na superfície complexa empregada no Aeroporto Internacional de Beijing e fundamentando-se na

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Introdução

A arquitetura contemporânea, principalmente a pro-duzida nos últimos vinte anos, incorpora um conjunto de conceitos e técnicas forjadas no desenvolvimento científico ocorrido na área da matemática a partir do século XVIII e na área da informática gráfica na última metade do século XX. Neste contexto, formas geométricas com elevado grau de complexidade são experimentadas e empregadas na prática arquitetônica, objetivando alcançar requisitos de projeto, funções estéticas, espaciais, estruturais, de desempenho e/ou sustentabilidade. Uma técnica que tem sido utilizada na prática profissional de arquitetura para a proposição de tais geometrias é a modelagem paramétrica [1], que consiste na descrição de um modelo digital com base em parâmetros e relações entre os seus elementos geométricos, possibilitando uma gama de soluções alter-nativas para a sua conformação final ou a proposição de um objeto arquitetônico.

Considerando-se a importância de tais desenvolvimen-tos para o contexto didático de arquitetura e a dificuldade inerente ao saber envolvido, tomou-se por base para o estudo duas teorias didáticas da matemática, em que: uma delas, a Teoria da Transposição Didática [2], se dedica a identificar os saberes que transitam nas instituições cien-tífica, profissional e educativa e discute a necessidade de integração destes em um contexto didático; e a outra, a Teoria Antropológica da Didática [3], identifica que tais saberes possuem uma estrutura a qual pode ser explicitada a partir de seus elementos:problemas ou tarefas; as suas técnicas de resolução; as tecnologias; e as teorias, que as explicam e justificam, sendo esta estrutura do saber um modelo teórico para uma análise transpositiva. Estas teorias subsidiaram anteriormente análises e a explicitação da estrutura de saber envolvida na configuração da forma arquitetônica, visando apoiar tal tipo de transposição didática para arquitetura [4] [5].

As descrições apresentadas por autores que analisam a geometria complexa da arquitetura contemporânea[6] tratam de um vocabulário o qual necessita ser explicitado, visando uma maior compreensão para que possa efetiva-mente apoiar processos de configuração de tais geometrias. Devido a isto, neste trabalho, considerou-se a necessidade de desenvolver um processo de explicitação e estruturação do saber relativo a estas, e apresenta-se, especificamente, um estudo para a superfície matemática do aeroporto internacional de Beijing na China, por ter se identificado que seu processo de geração é eminentemente simples

resultando em uma forma complexa, porém racional sob o aspecto construtivo. Para dar apoio a processos transposi-tivos ao ensino de arquitetura, propôs-se a estruturação do saberque envolve tal geometria em uma rede de conceitos da geometria complexa da arquitetura contemporânea a ser disponibilizada no contexto da rede TEAR_AD, da Universidade Federal de Santa Catarina, Brasil.

Procedimentos metodológicos

Borda [7] descreve que, nas escolas de arquitetura, no final do século XX e início do século XXI, o tipo de transposição didática relativa à adoção de tecnologias digitais não se apresentava transparente aos docentes, principalmente em respeito às estratégias para a inserção de tais tecnologias, gerando um inquestionável e difícil problema didático. Devido a isso, a autora buscou nas teo-rias didáticasTAD e TD compreender como este problema poderia ser tratado, desde que estas teorias auxiliavam a identificar que tipos de conteúdos ou elementos de saber (nos termos da TAD) necessitavam serem tratados estrategicamente para a ocorrência de tal inserção (trans-posição didática, nos termos da TD). Segundo a TD, um conteúdo didático sofre transformações quando transita em diferentes contextos institucionais (científico, profissional e educativo) e isto se deve a caracterização que é dada ao próprio saber, em que,num dado contexto,por exemplo, é atribuída uma maior importânciaà inserção dos elementos tecnológicos de um saber,e em outro, dos elementos teóricos que constituem este mesmo saber, ou, em adição, das técnicas.Por esta teoria, estes elementos associam-se a resolução de um problema específico ou de uma classe de problemas relacionados. No entanto, esta teoria destaca a necessidade de, no contexto educacional,todos os elemen-tos do saber estarem presentes, exigindo que, em processos transpositivos, ocorra a identificação de tais elementos que constituem a “estrutura do saber” que será alvo da transposição. Amesma autora considera que a TAD, a partir da caracterização de tais elementos, fornece um quadro teórico de base para análise do saber, sendo que estes elementos se caracterizam por: técnicas, ou as maneiras de resolver os problemas; tecnologias, que se referem aos níveis de justificação e explicação das técnicas, ou também à geração de novas técnicas; e teorias, que possuem o mes-mo papel em relação às tecnologias (justificam e explicam as tecnologias, ou produzem tecnologias, referindo-se a um nível mais profundo de explicação).

Este modelo de análise foi adotado para explicitar e

Teoria Antropológica da Didática, estruturou-se uma parte de uma rede de conceitos da geometria complexa da arquitetura contemporânea,a qual foi disponibilizada no contexto da rede TEAR_AD, da Universidade Federal de Santa Catarina, Brasil.

Keywords: geometria complexa; modelagem paramétrica; ensino de arquitetura; aeroporto de Beijing; transposição didática.


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estruturar do saber relativo à geometria do Aeroporto de Beijing e sua modelagem paramétrica, a partir do qual se estruturaram as seguintes etapas de desenvolvimento: - O reconhecimento de descrições relativas a geometria da obra de arquitetura; - A análise sobre o saber que envolve sua geometria; - A estruturação dos elementos de saber que envolve a superfície da obra; - A constituição de uma rede de conceitos relativa a tal estrutura de saber.

A descrição da obra, segundo Foster & Partners.

O Aeroporto de Beijing (Figura 1)foi projetado para ser a porta de entrada para a vigésima nona Olímpiada em 2008 e o maior e mais avançado edifício aeroportuário do mundo, não apenas tecnologicamente, mas também em ter-mos de experiência de passageiros, eficiência operacional e sustentabilidade. É um símbolo do lugar pelo seu telhado aerodinâmico em forma de dragão, visando comemorar a emoção e poesia do voo e evocar as cores e os símbolos tradicionais chineses.

Figura 1: Aeroporto Internacional de Beijing, na China, de Foster & Partners.Fonte: https://www.fosterandpartners.com/projects/beijing-capital-international-airport/

A análise sobre a geometria

Para analisar a geometria desta obra, se recorre, inicial-mente, as descrições de Burry & Burry [6], sobre as quais, faz-se uma análise dos conceitos geométricos apresentados pelos autores. Essencialmente, a partir do texto descritivo e do glossário, selecionam-se os termos e as definições dadas para a geometria, e, posteriormente, analisa-se e categorizam-se tais conceitos, utilizando-se a estrutura de mapas conceituais. Na sequência, é feitoum estudo de ampliação de estruturas de saber[3], para explicitar cada um destes termos, tendo-se como referênciaautores específicos da área da geometria, que tratam de diferentes abordagens. Estruturas específicas de saber, tais como a classificação da geometria da superfície analisada e os tipos de parâmetros envolvidos em tal classificação, são adicionados à estrutura do saber por que os mesmos auxiliam a visualizar e compreender os próprios processos de geração da superfície. Tal como ocorre com o conceito de curvatura de superfícies, o qual está associado ao tipo

de superfície, sua classificação e seus atributos funcionais.A estruturação do saber é desenvolvida em mapas

conceituais, porque eles: possibilitam especificar um con-junto de termos ou conceitos, hierarquiza-los e aloca-los em categorias, desde os conceitos mais gerais aos mais particulares; permitem estabelecer relações entre os concei-tos e especificar o tipo de relação a partir de palavras de ligação ou frases de ligação; representam proposições, que contém dois ou mais conceitos conectados por palavras-chave ou frases de vinculação, objetivando formar uma declaração significativa [8].Além destas propriedades e a característica dos mapas de facilitar ao entendimento de um conhecimento específico, eles podem representar de maneira fácil e visual a rede de conceitos a qual será construída.

Os processos de modelagem paramétrica da superfície são desenvolvidos por meio da linguagem de programação visual do plug-in Grasshopper associado ao software Rhinoceros, por este facilitar a compreensão sobre os parâmetros geométricos e as relações a serem estabelecidas entre eles.

Análise do saber: a descrição e imagens da obra, a partir

de Burry e Burry

A seguir é transcrita a descrição dos autores para caracterizar a obra do Aeroporto de Beijing na China, do escritório Foster e Partners, pág. 25-26 [6]:

A beleza desta proposta de um novo aeroporto interna-cional encontra-se na resolução do que pode ser o maior espaço coberto do mundo em um pequeno número de arcos de grande raio. O objetivo era criar uma sensação de calma através do uso de geometria simples e curvas graduais. “Quisemos simplificar a matemática”, diz o arquiteto Jonathan Parr. “Os planos para os terminais são baseados, por exemplo, em curvas de tempo”. Em última análise, toda a geometria foi gerada a partir dearcos e linhas retas para criar um vasto telhado du-plamente curvado, duplamente abrangente que envolve mais de um milhão de metros quadrados. Os arcos começam no plano, seus raios são determina-dos pelo arranjo ideal dos estandes de aeronaves, com base na extensão da asa dos aviões dispostas ao longo das curvas. [...] O telhadoda estação de trem reutiliza a geometria empregada pela primeira vez pelos arquitetos na estação de Canary Wharfde Londres: o patch toroid, uma forma gerada por arcos diferentes em execução em direções ortogonais. Aqui, o teto varia de curvaturaem três dimensões. A curvatura lenta(o raio mínimo de curvatura é de 250 m) permitiu que a geometria fosse encontrada levantando a grade de nós regular da estru-tura espacial leve verticalmente do plano para a super-fície. Teoricamente, a curvatura variável implicava que os 18.262 pontos de conexão e 76.924 membros seriam todos diferentes, mas, na prática, alguns eram suficien-


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temente semelhantes para serem replicados. [...] Com os terminais de quase um quilômetro de comprimento e 80m de largura, a proporção mínima para a altura do teto foi estimada em 20 a 30 m.Dezesseis tons de vermelho e amarelo variam em passos espectrais nos terminais, refle-tindo a lenta mudança da geometria e as sequências de chegada e partida (passageiros domésticos partem do dra-mático nível superior de seu terminal, enquanto viajantes internacionais têm um encontro comparável na chegada). Telhas triangulares erguem-se da rede do telhado como escamas de dragão para admitir o calor luz e calor passivo através do bosque do espaço acima. O sucesso da fórmula simples também estava em sua transmissibilidade. O em-preiteirorecebeu do arquiteto uma declaração de método geométrico; na verdade, uma receita para construir a geometria como um poderoso modelo de luxo do edifício1.

As palavras e expressões assinaladas no texto referem-se à(s): os conceitos gerais (marcadas na cor cinza); descrições ou explicações de tais conceitos (palavras

1- The beauty of this proposal for a new international airport lies in the resolution what may be the world’s largest covered grace into a small number of arcs of grand radios. The aim was to create a sense of calm through the use of simple geometry and gradual curves. ‘We wanted to simplify the mathematics: says architect Jonathan Parr. The plans for the terminals are based on three curves, for example.’ Ultimately, all of the geometry was generated from arcs and might lines to create a vast, doubly curved, doubly spanning roof that encloses over a million square meters. The arcs begin in plan, their radii determined by the optimal arrangement of the aircraft stands, based on the wing span of the planes arrayed along the curves. […] The BIA train station roof reuses the geometry first employed by the architects at London’s Canary Wharf station: the toroid patch, a shape generated by different arcs running in orthogonal directions. Here, the roof varies in curvature in three dimensions. The slow curvature (the minimum radius of curvature is 25om) allowed the geometry to be found by lifting the regular node grid of the lightweight space-frame vertically from the plan onto the surface. Theoretically, the variable curvature implied that the 18,262 connection points and 76.924 members would all be different, but in practice, some were sufficiently similar to be replicated. [...] With the terminals almost a kilometre in length and 80om across, the minimum proportion for the ceiling height was judged to be 20 to 30 m. Sixteen shades of red and yellow vary in spectral steps across the terminals, reflecting the slow change of the geometry and the arrival and departure sequences (domestic passengers depart from the dramatic upper level of their terminal, while international travelers have a comparable encounter on arrival). Triangular roof lights rise like dragon scales from the grid of the roof to admit light and passive warmth through the bosque of space-work above. The success of the simple formula was also in its transmissibility. The contractor received from the architect a geometrical method statement; in effect, a recipe for constructing the geometry as a mighty upscale model of the building.

sublinhadas); e termos e expressões relativos à geometria da superfície (palavras em formato itálico).A Figura 2 apresenta um esquema desta descrição no formato de mapa conceitual, contendo os termos associados à obra, as relações entre os termos e os tipos de relação, buscando formatá-la como uma ontologia em linguagem natural. Sobre esta descrição foram marcados com retângulos na cor vermelha os conceitos geométricos a serem ampliados e na cor amarela os conceitos que se referem aos tipos de entes geométricos e seus atributos formais.

A Figura 3 apresenta um esquema gráfico que sistema-tiza as figuras apresentadas em Burry e Burry [6] com a sua respectiva descrição

Ampliação das estruturas de saber: Patch Toroid (Porção

toroide) e curvatura

Na sequência será feita uma análise sobre os conceitos de Patch Toroid (Porção de um Toro) a paritr da classi-ficação de superfícies curvas e Telhado duplamente curvado a partir do conceito de curvatura de superfícies, termos demarcados na cor vermelha no mapa da Figura 2. Objetiva-se explicitar os termos demarcados em cor amarela (geometria simples, pequeno número de arcos de grande raio, curvas graduais, arcos e linhas retas, arcos diferentes, direções ortogonais e curvatura em três dimensões) a paritr da especificação detalhada dos dois termos principais (marcados em vermelho) e incluídos de maneira clara e explícita na rede de conceitos que será constituída.A descrição dos elementos geométricos primários e do processo de geração da superfície da obra pôde ser obtida tanto a partir do relato de Burry & Burry [6], que se referem a arcos circulares que geram um patch toroid, como a partir da observação direta sobre o modelo parametrizado, disponibilizado na página do escritório de arquitetura Foster & Partners (http://www.fosterandpart-ners.com/projects/beijing-airport/), conforme a Figura 4.

Figura 2: Mapa conceitual que expressa uma ontologia em linguagem natural relativa à descrição de Burry e Burry [6] para o aeroporto de Bei-jing, na China. Fonte: Elaboração própria.


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Figura 4: Fotografias e modelo paramétrico do Aeroporto de Beijing, Foster & Partners. Fonte:http://www.fosterandpartners.com/projects/beijing-airport/

Os autores caracterizam a superfície de um patch toroid a partir da seguinte descrição [6], pág. 266:

Um toro é descrito como o produto de dois círculos ou a revolução de um círculo ao redor de um eixo no mesmo plano, ou um ‘doughnut’. Realizar a varredu-ra (translação) de um arco circular ao longo de um caminho em arcocircular é uma maneira arquiteto-nicamente útil de gerar uma superfície que é variável em termos de sua forma e curvatura; não visivelmente identificável imediatamente na forma de uma superfície esférica,mas simples para descrever e construir, pois possui uma seção circular em duas direções ortogonais.

O processo de geração de um toro circular pela teoria de

superfícies curvas

Rodrigues [9] detalha o processo de geração de um toro como de uma circunvolução de uma circunferência geratriz (g) ao redor de outra circunferência diretriz (d), perpendicular à primeira, sendo que o eixo desta diretriz (e) é uma reta contida no mesmo plano das geratrizes, mas que não passa pelo centro das mesmas. A Figura 4.5 ilustra

o processo de geração de um toro circular e as condições para gerar três diferentes tipos de toros circulares, sejam elas: se o raio da geratriz (r) for menor que a distância do seu centro ao eixo (s), a superfície é tórica circular aberta; se o raio da geratriz (r) for igual à distância do seu centro ao eixo (s), a superfície é tórica circular fechada; e se o raio da geratriz (r) for maior que a distância do seu centro ao eixo (s), a superfície é tórica circular reentrante [10].

Figura 5: À esquerda o processo de geração de um toro circular. Elaboração própria. Ao centro e a direita, três tipos de toros circulares e seus parâmetros de definição. Fonte: Pottmann et al [10].

A classificação de um toro circular pela teoria de

superfícies curvas

A partir da classificação de Superfícies Curvas sistema-tizada por Gaspar Monge e apresentada em Rodrigues [9], identifica-se que o toro circular é classificado como uma

Figura 3: Esquema gráfico com as imagens do aeroporto de Beijing, apresentadas em Burry e Burry. Fonte: Elaboração própria.


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Superfície Propriamente Curva, da família das Circulares em Geral (por sua geratriz ser uma circunferência), e ainda classificado como Circular de Circunvolução (que se refere ao tipo de processo de geração). A Figura 6 apresenta um esquema visual e descritivo que explica os elementos que caracterizam esta classificação.

Figura 6: Classificação de superfícies curvas a partir do parâmetro sistema e leis de geração e tipo de curva geratriz. Fonte: Elaboração própria a partir da classificação de Monge, apresen-tada em Rodrigues [9].

Tais elementos permitem compreender que, por exem-plo, se a geratriz do toro não fosse uma circunferência, e sim outra curva qualquer, como uma elipse, parábola ou hipérbole, o toro a ser considerado seria classificado como uma superfície Propriamente Curva, do grupo das Quádri-cas em Geral e não mais das Circulares em Geral. Também é possível compreender como a classificação dos subgru-pos está relacionada ao processo de geração da superfície: o toro pertence ao subgrupo de 2ª espécie, por ser gerado pelo processo denominado de circunvolução(processo em que há uma ‘varredura’ de uma curva geratriz em torno de uma curva diretriz, com a particularidade de o eixo de ‘varredura’ não ser o mesmo eixo da curva em que esta é aplicada, ou seja, a geratriz da superfície). Rodrigues [9] se refere a que, neste movimento, o eixo da geratriz descreve uma circunferência, por isso este movimento recebe o nome de circunvolução. As superfícies do subgrupo de 1ª espécie são geradas unicamente pelo processo denominado de revolução, que se distingue do anterior pelo fato de o eixo da geratriz durante o movimento descrever uma linha reta. Isso quer dizer que o eixo de revolução corresponde com o eixo da própria curva geratriz.

O processo de geração do patch toroid do Aeroporto de

Beijing

Ao se analisar a descrição de Burry e Burry [6] sobre a geometria do Aeroporto de Beijing foi possível identificar que a conformação da superfície não é feita a partir de uma circunvolução de uma circunferência geratriz em torno de um eixo que está em um plano ortogonal ao eixo desta, conforme apresentado em Rodrigues [9], para explicar a classe tradicional de superfícies curvas (Figura

5).Observando-se uma imagem que acompanha a descrição de Burry e Burry [6] para a superfície patch toroid (à direita da Figura 7), é possível identificar o processo de geração a partir de outros elementos que o conformam,os quais se encontram em planos ortogonais as geratrizes: estes elementos são os ‘paralelos’ da superfície, que se correspondem na obra analisada com os arcos que geraram a superfície considerada.

Figura 7: À esquerda, identificação das geratrizes e dos paralelos de um toro. À direita, porção da superfície de um toro que se corresponde com o conceito de patch toroid. Fonte: GEGRADI/UFPEL (bolsista Cristiane Nunes) e Burry & Burry [6].

Caracterização do conceito de curvatura, tipos e as

curvaturas de um toro circular

Outro conceito associado à obra do Aeroporto de Bei-jing foi o de curvatura, sendo expressa, nesta superfície, como gerada por arcos de raios variáveis com alturas também variáveis e que se desenvolvem segundo uma trajetória circular. Com isso, segundo Burry e Burry [6], pág. 25, “foi criado um telhado duplamente curvado, abrangendo uma área enorme de mais de um milhão de metros quadrados”.

A definição dada por Burry e Burry [6], pág. 255, para curvatura é:

Curvatura é essencialmente o valor pelo qual uma curva ou superfície diferencia-se respectivamente de uma linha retaou de uma superfície plana. O caso mais simples é o de uma curva no plano. Sua curvatura pode variar em cada um dos pontos ao longo da curva, mas pode ser quantificada em cada ponto individual como sendo o inverso do raio de um circulo que mais proximamente se encaixa na curva localizada naquele ponto. Um círculo é uma figura com curvatura constante; um círculo pequeno tem alta curvatura e um círculo maior terá menos curvatura


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extrema, dessa maneira verifica-se a relação inversa ao raio. Curvatura Gaussiana é uma medida intrínseca de uma curvatura de superfície, é o produto das duas principais curvaturas da superfície em um determinado ponto. Superfícies convexas como esferas tem curva-tura positiva, superfícies em sela como hiperboloides tem curvatura negativa e planos tem curvatura zero local e global.

A curvatura de uma superfície é a medida escalar da taxa de variação da direção de um vetor normal unitário em torno da superfície: Um plano tem direção normal constante e assim sua curvatura não existe, é zero; Em uma esfera, o vetor normal unitário tem variação constante de direção, assim diz-se que a curvatura da esfera é constante, sendo convencionada como positiva por qualquer de seus pontos encontrarem-se sempre do mesmo lado de um plano tangente a este ponto; Em superfícies hiperbólicas2, a variação de direção do vetor normal não é constante, sendo convencionada como negativa porque em qualquer ponto sempre a superfície atravessará o plano tangente que passa no ponto dado (https://www.math.tecnico.ulisboa.pt/~lgodin/GEOII/Geometria/geometry_surfaces.html).

Segundo Pottmann et al [10], as curvaturas principais da superfície em um ponto são obtidas tomando-se os va-lores máximo e mínimo das curvas geradas pela interseção de planos ortogonais aos planos tangentes a este ponto da superfície. Por um único ponto passam muito planos ortogonais ao plano tangente e que geram muitas curvas de seção; uma destas curvas terá a maior curvatura e outra terá a menor curvatura entre todas elas.

A curvatura Gaussiana é o produto das curvaturas máxima e mínima da superfície ou curvaturas principais (k1 x k2). Ela é intrínseca a superfície e não depende do modo como está imersa no espaço [10].

Em função destes tipos de curvaturas são configurados tipos de pontos na superfície, os quais são classificados em função da orientação da superfície vizinha a um plano tangente neste ponto, dos sinais de suas curvaturas prin-cipais e da curvatura Gaussiana neste ponto, segundo[11]http://www.grad.hr/geomteh3d/Plohe/plohe1_eng.html e[10]:- Um ponto é dito elíptico quando a superfície na sua vizinhança é no mesmo lado do plano tangente a esta superfície que passa por tal ponto [11]; Em um ponto elíptico, ambas as curvaturas principais têm o mesmo sinal (negativo ou positivo) e, portanto, tem-se uma cur-vatura Gaussiana (o produto das curvaturas principais) positiva [10]. Este tipo de ponto caracteriza superfícies de curvatura única; - Um ponto é dito hiperbólico quando a superfície na sua vizinhança é em ambos os lados do plano tangente a esta superfície que passa por tal ponto [11]; Em um ponto hiperbólico, as curvaturas principais

2- Superfícies geradas pela revolução de uma curva hipérbole em torno de um de seus eixos ou pela rotação de retas reversas apoiadas em duas diretrizes circulares que se encontram em planos paralelos.

possuem sinal diferente e, portanto a curvatura Gaussiana é negativa [10]. Este tipo de ponto caracteriza superfícies de dupla curvatura; - Um ponto é dito parabólico quando a superfície na sua vizinhança é no mesmo lado do plano tangente, tal como ocorre com o elíptico, mas este plano tangente é também o plano tangente para todos os pontos de alguma curva da superfície perto de tal ponto. No ponto elíptico o plano tangente não é o mesmo para todos os pontos de alguma curva da superfície que estão próximos deste ponto [11]; No ponto parabólico uma das curvaturas principais é nula e a outra é não nula, portanto a curvatura Gaussiana é nula também [10]. Este tipo de ponto também caracteriza superfícies de curvatura única, tal como o ponto elíptico. A Figura 8 ilustra os tipos de pontos em uma superfície.

Figura 8: Pontos elípticos, hiperbólicos e parabólicos sobre uma superfície curva. Fonte: Gorjanc [11], University of Zagreb, http://www.grad.hr/geomte-h3d/Plohe/plohe1_eng.html

Os pontos denominados de planares possuem as duas curvaturas principais nulas; E ainda existem os pontos denominados de umbílicos, os quais possuem as duas curvaturas principais com valores iguais [12].

O toro circular possui pontos elípticos, hiperbólicos e parabólicos, conforme ilustrado na Figura 9. Isto quer dizer que ele possui regiões da superfície com curvatura única (nas porções vermelha e azul) e regiões com dupla curvatu-ra (porção na cor verde), sendo esta última, o tipo de região que corresponde à porção de superfície do Aeroporto de Beijing. Este detalhamento dos conceitos associados ao conceito de curvatura possibilitou explicar a afirmação de Burry & Burry [6] sobre a obra ter um telhado duplamente curvado.

Figura 9: Tipos de pontos encontrados na superfície de um toro circular.Fonte: http://www.grad.hr/itproject_math/Links/sonja/gausseng/ehpp/ehpp.html e Pottmann et al [10].


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A partir dos conceitos apresentados, é possível des-crever a geometria da superfície do Aeroporto de Beijing, sendo ela uma porção de uma superfície tórica do tipo aberta, localizada na região de pontos hiperbólicos da superfície, conforme ilustrado na Figura 10.

Figura 10: Estrutura da superfície do aeroporto de Beijing, de Foster e Partners, e sua localização em um toro do tipo circularaberto. Fonte: Elaboração própria.

Segundo Heaton [13], assim como a curvatura positiva de superfície de uma esfera está associada à geometria elíptica, há também algo chamado ‘geometria hiperbólica’ associada à curvatura Gaussiana negativa. O autor destaca que, na geometria hiperbólica, os ângulos de um triângulo

sobre a superfície somam menos de 180º, mas o fato mais fundamental é que dados qualquer linha reta e um ponto fora desta linha, existe pelo menos duas linhas retas que passam através do ponto, mas não interceptam a primeira linha. É uma geometria menos intuitiva do que a geometria elíptica, mas superfícies com curvatura negativa ocorrem na natureza para muitos aspectos funcionais. O autor exemplifica os recifes de coral os quais muitas vezes têm curvatura Gaussiana negativa.

A Estruturação dos elementos de saber da superfície do

aeroporto

As teorias associadas às superfícies do toro circular

Nesta seção, o saber explicitado na seção anterior é estruturado por meio de mapas conceituais, em que se podem distinguir os seguintes elementos:

- As classes, os entes geométricos e atributos, que se referem aos processos de geração e conceitos geomé-tricos intrínsecos da geometria tratada (teorias). A classificação das Superfícies Propriamente Curvas (geo-metria do toro circular) está esquematizada no mapa da Figura 11, contendo a identificação das classes, grupos, subgrupos e os nomes das superfícies correspondentes a estes. Os parâmetros e os atributos que norteiam esta classificação das superfícies estão descritos no mesmo mapa conceitual;- A justificação sobre a classificação e sobre os elementos e atributos da geometria e a explicação de seus processos de geração (nível tecnológico). O

Figura 11: Mapa com a classificação e atributos das Superfícies Propriamente Curvas, segundo Rodrigues [9]. Fonte: Elaboração própria.


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mapa da Figura 12 busca associar os parâmetros de categorização da Superfície Tórica do tipo Aberta à sua correspondente justificação, no que diz respeito ao tipo de classe, ao grupo e ao subgrupo identificados, sendo estes baseados no tipo de curva geratriz e nas condições particulares estabelecidas em seu processo de geração. Também são delimitados os parâmetros de descrição deste tipo de superfície.

Em apenas este esquema visual foi possível explicitar três níveis de saber relacionados à forma geométrica estudada: o nível teórico, por meio da identificação de atributos inerentes a classificação; o nível tecnológico pela justificação que se aplica a esta classificação; e o nível técnico, relativo aos processos de geração intrínse-cos a tal geometria, os quais estão associados a uma ou mais técnicas de geração. A explicitação desta estrutura de saber a partir principalmente das teorias possibilitou identificar as técnicas de geração da superfície, os quais são fundamentais para a proposição de seus processos de modelagem paramétrica e a serem considerados na rede de conceitos proposta na pesquisa.

Os elementos teóricos apresentados nesta seção se referem aos níveis de justificação/explicação dos concei-tos inerentes às técnicas de geração da superfície do toro circular. Na próxima subseção, serão apresentados os elementos de justificação/explicação das técnicas postas em prática, ou seja, em seu processo de aplicação por meio da modelagem paramétrica da superfície do aeroporto de Beijing.

As técnicas de modelagem paramétrica e os elementos de

justificação/explicação de tais técnicas

A partir dos elementos teóricos explicitados na seção anterior,identificou-se que a superfície da obra Aeroporto de Beijing (uma porção de um toro circular) é gerada por

uma porção de circunferência (um arco como geratriz) em circunvolução ao redor de uma porção de outra circun-ferência (um arco como diretriz) e que ambas as porções de circunferências estão contidas em planos ortogonais.

A representação desta porção de superfície do toro não a partir de uma seção na superfície e sim a partir da representação dos arcos, que são “partes” dos paralelos da superfície, pode ser em um primeiro momento considerada uma ideia mais abstrata em relação à primeira hipótese de representação (por seção em uma porção do toro). Mas, ao contrário, ela possibilita lidar com a identificação e com-preensão sobre os elementos primários desta geometria, especificamente os paralelos, e sobre o reconhecimento de sua variação dimensional (raios) ao longo da superfície. Além disso, por haver uma sequência de arcos e retas na configuração da curva diretriz que forma o contorno da superfície do aeroporto, este tipo de processo de geração traz para o contexto didático conceitos mais específicos da geometria plana e espacial, tais como de concordân-cia entre arcos de circunferência e retas. Este conceito se baseia na construção dos arcos pela especificação de parâmetros como os ângulos e as direções das tangentes nos seus pontos extremos. Didaticamente é relevante a inserção deste tipo de conceito pelos motivos a seguir: ele explicita a função das retas tangentes quanto à manutenção da continuidade nos pontos de conexão entre arcos e retas, o que pode ser generalizado para outros casos de concor-dância entre elementos geométricos iguais ou distintos; e ele promove a associação entre os saberes advindos das técnicas tradicionais de representação gráfica e os das técnicas digitais de geração de tal superfície, facilitando a transposição ao meio digital pela modelagem paramétrica.

Análise da superfície da obra

A análise sobre as imagens da obra (Figura 13), em vista superior e frontal, aponta os seguintes parâmetros

Figura 12: Mapa com a classificação da superfície tórica, parâmetros de classificação e o seu processo de geração. Fonte: Elaboração própria, a partir de Rodrigues [9].


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para os elementos geométricos da superfície da cobertura:

Figura 13: Análise geométrica da cobertura do Aeroporto de Beijing. Fonte: Elaboração própria, com base em imagens disponíveis em: http://www.fosterandpartners.com/projects/beijing-airport/

- os valores dos raios da circunferência diretriz e dos arcos geratrizes da superfície; o valor do ângulo do arco de circunferência diretriz, sobre o qual ocorre o movimento circular dos arcos de circunferência geratriz; - as dimensões das linhas tangentes aos pontos extremos do arco diretriz; as alturas de cada arco geratriz da superfície, assim como adistância entre seus pontos extremos, para a definição dos pontos de construção dos arcos.

Delimitação do algoritmo de modelagem paramétrica da

superfície do aeroporto

O algoritmo correspondente ao processo de geração, identificado por meio das análises ilustradas na Figura 13, está expresso nas etapas representadas na Figura 14.

Figura 14: Algoritmo de representação da porção da superfície tórica correspondente à cobertura do Aeroporto de Beijing. Fonte: Elaboração própria.

O detalhamento dos parâmetros relacionados às etapas do processo de modelagem paramétrica está ilustrado no esquema da Figura 15. Tais etapas para a geração da super-fície e os parâmetros correspondentes ao desenvolvimento destas são utilizados como base para a programação visual em Grasshopper.

Figura 15: Detalhamento dos parâmetros em cada etapa do processo de representação paramétrica da geometria da cobertura do Aeroporto de Beijing. Fonte: Elaboração própria.

Transposição do algoritmo para a programação visual em

Grasshopper

A transposição do algoritmo delimitado na seção anterior para um ambiente de modelagem paramétrica configurou-se por intermédio da programação visual do plug-inGrasshopper (Rhinoceros), conforme descrito na seção de procedimentos metodológicos. De maneira geral, este plug-inemprega componentes que recebem informações de entrada (inputs) e devolve, após o proces-samento, outras informações de saída (outputs) que podem ser usadas como novas informações de entrada para outras operações e construções geométricas.

A programação teve como base os elementos geomé-tricos da superfície e as técnicas de representação destes elementos, abordando ao mesmo tempo o conceito de


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otimização do processo de descrição da geometria. A otimização trata do emprego de conceitos geométricos ou de transformações que integram mais de uma função geométrica, fazendo com que se reduza o número de etapas da programação sem perda da flexibilidade do modelo resultante. Um exemplo inserido no processo de progra-mação do aeroporto de Beijing é o componente denomi-nado de ‘Evaluate Curve’, disponível junto ao conjunto de ferramentas de análise de curvas. Este componente permite delimitar um ponto específico na curva de acordo com algum parâmetro informado, como, por exemplo, o próprio comprimento da curva ou outro ponto qualquer sobre ela. O componente também permite delimitar a reta tangente a este ponto e o ângulo da curva, sendo estes os dados de saída do componente (a informação que ele devolve como resultado da análise da curva). Ou seja, um único componente identifica e delimita três informações geomé-tricas da curva, as quais podem ser caracterizadas como dados de entrada para outras funções. A Figura 16 ilustra as etapas da programação correspondentes ao algoritmo anteriormente delineado (Figura 14), contendo a inclusão de mais dois arcos geratriz, os quais foram necessários para a geração da superfície e a inclusão da reflexão das linhas diretrizes para compor o contorno inteiro da superfície.

Figura 16: Programação da modelagem paramétrica da superfície geométrica do Aeroporto de Beijing, desenvolvida no plug-inGrasshop-per para Rhinoceros. Fonte: Elaboração própria.

A programação inclui a representação: do arco da circunferência e das retas tangentes a este arco em seus pontos extremos que são as curvas diretrizes da superfície (1); das linhas de largura dos arcos geratrizes e dos arcos geratrizes, inicialmente previsto em número de dois, mas posteriormente ampliado para quatro arcos (2); da simetria de reflexão das diretrizes representadas no lado esquerdo da superfície (3); e da geração da superfície a partir das geratrizes e diretrizes representadas anteriormente (4).

Na etapa 1 estão incluídos os elementos de saber referentes aos parâmetros de definição de um arco cons-truído pelo ponto central, um plano e um valor de raio e os elementos referentes ao conceito de direção tangente aos pontos extremos do arco diretriz e a avalição de curvas para definir tal direção; Na etapa 2 estão incluídos os elementos de saber referentes à direção segundo um vetor

correspondente ao eixo x de coordenadas e aos parâmetros de construção de um arco por três pontos localizados no espaço tridimensional (por suas coordenadas x, y e z); Na etapa 3 estão incluídos os elementos de saber referentes aos parâmetros de definição da simetria de reflexão em torno de um eixo (uma linha), sejam eles a curva que define o eixo de reflexão (a qual por sua vez inclui o elemento direção do eixo a partir de um vetor em y) e a geometria a ser refletida; Na etapa 4 estão incluídos os elementos de saber referentes ao conceito de geração de superfície pela ‘varredura’ (SWEEP) de curvas geratrizes (seções) apoiadas em duas curvas diretrizes (‘rails’ ou ‘trilhos’, na linguagem tecnológica, da ferramenta de modelagem paramétrica).

A superfície final resultante está ilustrada na Figura 17, com suas vistas ortográficas e perspectiva.

Figura 17: Superfície gerada pela modelagem paramétrica em Gras-shopper correspondente à cobertura do Aeroporto de Beijing. Fonte: Elaboração própria.


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A constituição da rede de conceitos relativa à superfície

do Aeroporto de Beijing

Conforme descrito nos procedimentos metodológicos, de acordo com a Teoria Antropológica da Didática [3], um conteúdo didático possui uma praxeologia que está cons-tituída por elementos de saber: os problemas ou a classe de problemas associados; as técnicas de resolução deste problema; as tecnologias que permitem produzir, justificar e explicar as técnicas; e as teorias que dão suporte a tais explicações e justificações a respeito das técnicas. Dessa maneira, os elementos de saber da geometria complexa da arquitetura contemporânea associados à superfície mate-mática da obra Aeroporto de Beijing foram explicitados a partir do modelo teórico de organização praxeológica3, que é o referencial de análise de saberes proposto na teoria de base deste estudo.

Uma estruturação de tais saberes é compreendida ne-cessária para a sua transposição aos contextos de ensino de arquitetura. Tal estruturação é dada em mapas conceituais, por estes permitirem categorizar os conceitos e relacioná-los mutuamente assim como descrevê-los em seus aspectos de explicação e justificação, pela caracterização dos atribu-tos dos conceitos geométricos tratados, tal como ocorre em uma ontologia leve (baseada essencialmente no conceito de ontologia da filosofia) em linguagem natural.

Nesta seção é realizada a estruturação de tais praxeo-logias, no formato de uma rede de conceitos que integra todos os elementos de saber descritos ao longo das seções anteriores. A estrutura geral da rede de conceitos da geo-metria complexa da arquitetura contemporânea para as superfícies matemáticas apresentadas em Burry & Burry está ilustrada no esquema visual da Figura 18.Os tipos de estruturas de saber foram classificados com base nos

3- Uma organização praxeológica descreve a estrutura lógica da ação humana [3].

conceitos explicitados a partir dos autores de referência, sendo o mapa inicial a exemplificação de obras de arquite-tura apresentadas nas análises de Burry e Burry. Este mapa inicial (Figura 19), de acesso a todos os demais mapas integrantes da rede de conceitos, foi construído a partir de dois elementos significativos para o ensino de geometria na Arquitetura, contidos nos discursos dos autores de referên-cia: os exemplos arquitetônicos e os conceitos geométricos (matemáticos) atribuídos a cada obra exemplificada.

O mapa que dá acesso ao conteúdo do Aeroporto de Beijing (Figura 20) categoriza os tipos de saber tais como: a descrição de Burry & Burry; as imagens da obra; e a ampliação da estrutura de saber a partir dos conceitos da geometria do toro circular, curvatura de superfícies e da modelagem paramétrica da superfície do aeroporto.

Este segundo nível da estrutura de saberagrega catego-rias de conceitos mais específicos que se referem:

- A descrição do projeto do Aeroporto e as definições apresentadas em Burry & Burry para os conceitos geomé-tricos de ‘porção toroide’ e ‘curvatura’; e a ampliação dos conceitos geométricos apresentados nas descrições tomadas incialmente como referência, estruturados em outros mapas conceituais. Estes mapas contém o aprofun-damento dos seguintes temas: a definição de superfícies e seus elementos principais a partir de autores da área da geometria [9] [10]; os parâmetros de classificação de geometrias e superfícies [9]; a classificação de superfícies curvas [9]; a classificação de superfícies propriamente curvas [9]; a definição do toro e seu processo de geração [9] [10]; a definição de curvatura de superfícies [14]; os tipos de curvaturas em superfícies [10] [15] [11]; os tipos de pontos em uma superfície [10] [11]; e os tipos de pontos em um toro circular aberto [10] [11]. Tais temas se complementam e ampliam os conceitos apresentados em cada um dos mapas.

Figura 18: Estrutura geral da rede de conceitos da modelagem paramétrica da geometria complexa da arquitetura contemporânea. Fonte: Elaboração própria.


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Todos estes mapas possuem links para o mapa que per-mite o acesso a cada exemplo de obra de arquitetura e aos mapas específicos que contém as descrições do Aeroporto de Beijing, as imagens da obra, os conceitos da geometria e os fundamentos para a modelagem paramétrica. O aces-so aos mapas não é exclusivamente linear, desde que é possível acessar cada tema ou conceito individualmente a partir do mapa inicial da rede de conceitos de cada obra. Há também uma indicação no mapa inicial de uma sequência lógica do conteúdo.

As estruturas de saber referentes à modelagem pa-ramétrica foram categorizadas por meio de esquemas visuais que incluem a descrição detalhada das etapas de modelagem paramétrica: a representação por programação visual dos elementos fundamentais da superfície (as curvas diretrizes – arcos e retas, e os arcos geratrizes); e o pro-cesso de geração da superfície, a partir de seus elementos fundamentais.

No próprio mapa que descreve o algoritmo de mode-lagem paramétrica existe acesso aos mapas das etapas de

modelagem, os quais reúnem novas estruturas de saber, detalhadas em outros mapas conceituais, com esquemas gráficos que objetivam relacionar o respectivo algoritmo de modelagem paramétrica, a programação visual e a descrição dos tipos de parâmetros que caracterizam os dados de entrada e saída de tal programação (Figura 21). À esquerda desta Figura há uma explicação do algoritmo em termos das técnicas correspondentes; ao centro, imagens da programação e da geometria resultante do emprego das técnicas; à direita e ao centro embaixo, as estruturas de saber referentes aos parâmetros e os com-ponentes que operacionalizam as técnicas de modelagem; e à esquerda embaixo, os dados de entrada e os de saída de cada componente.

O detalhamento de todas as demais etapas de modela-gem paramétrica encontra-se disponível na rede de concei-tos no ambiente online da REDE TEAR_AD (http://tearad.ufsc.br/biblioteca/modelagem-parametrica-da-geometria-complexa-do-aeroporto-de-beijing/#open-modal).

Figura 19: Mapa conceitual de acesso à rede de conceitos. Fonte: Elaboração própria

Figura 20: Estrutura da rede de conceitos do Aeroporto de Beijing. Fonte: Elaboração própria


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Resultados e Discussão: Reflexões para o ensino de

Arquitetura

A partir da análise e explicitação das estruturas de saber relativas à geometria empregada no Aeroporto de Beijing identificou-se que poderia ser um exemplo estratégico para a inserção dos conceitos e técnicas de modelagem paramé-trica da geometria complexa no ensino de arquitetura. Isto se justifica pelas seguintes premissas:

- Embora a superfície tenha uma configuração visual complexa e com geometria de dupla curvatura, ela é definida por uma classe tradicional de superfícies curvas, o toro circular de revolução, superfície que é estudada em estágios iniciais de formação em arquite-tura, nas disciplinas de geometria descritiva. O atributo de ser configurada a partir de arcos de circunferência em desenvolvimento ao longo de uma curva composta também por arcos de circunferência que estão em concordância com linhas retas torna o problema de compreensão desta geometria como um problema que abarca conceitos fundamentais de geometria plana e espacial. Tais conceitos referem-se, além da definição e representação dos parâmetros de construção dos arcos, à caracterização das condições de concordância destes com linhas retas, dada pela direção das linhas tangen-tes nos pontos de concordância. Isto permite inserir o conceito de tangência e as técnicas que garantam a

sua definição, como o emprego de linhas orientadas e vetores de orientação, os quais são imprescindíveis em processos de modelagem paramétrica. - Também foi possível reconhecer o tipo de processo de geração da superfície por revolução ou varredura de um arco geratriz em torno de um arco que é dire-triz, ou como se refere Burry & Burry [6], pág. 25: “arcos em varredura gerando um telhado duplamente curvado”. Devido a estas questões, a representação desta superfície pode ser caracterizada como uma estratégia didática para o ensino e a aprendizagem da modelagem paramétrica no ensino de arquitetura, além de trazer elementos de saber significativos para o projeto de arquitetura, principalmente a característica de dupla curvatura desta superfície, que resulta de suas condições de geração. Estes elementos referem-se também a racionalidade do seu processo de geração, em termos geométricos e construtivos, o que contribui tanto para a exploração da forma quanto para a economia no processo de sua construção no canteiro de obras, pela racionalidade no emprego dos materiais e mão de obra, conforme destacado em Burry & Burry [6]. Ao lidar com a racionalidade construtiva e a simplicidade de elementos geométricos em sua composição formal, este tipo de superfície pode vir a desmistificar a ideia de que a complexidade geométrica está intrinsicamente associada a um alto custo de construção. Este preceito

Figura 21: Mapa conceitual com o detalhamento da modelagem paramétrica das curvas diretrizes da cobertura do Aeroporto de Beijing. Fonte: Elaboração própria.


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é sistematicamente atribuído, de forma equivocada, às geometrias complexas empregadas na Arquitetura contemporânea, especialmente as que se conformam com dupla curvatura;- A sua característica de superfície de dupla curvatura é importante para o reconhecimento e a inserção de conceitos que em geral não são abordados nos currí-culos de arquitetura, tais como: os tipos de curvatura de uma superfície e sua influência na caracterização geométrica da própria superfície; as diferentes con-formações de uma geometria em função da variação em sua curvatura; e como estes variações influenciam no projeto, em termos do desempenho estrutural da superfície. A questão estrutural talvez seja uma das mais importantes no contexto de Arquitetura, já que geometrias com dupla curvatura possuem ótimo des-empenho estrutural se forem comparadas as geometrias com curvatura única (como esferas e elipsoides) e de curvatura gaussiana nula (como cones e cilindros). Este aspecto também influencia na economia de material e racionalidade construtiva, porque é possível vencer grandes vãos com uma estrutura relativamente fina (pouca espessura para o vão livre a ser alcançado).

Conforme assinalado, os conceitos apresentados pos-suem potencial para atividades exploratórias de geração paramétrica da forma durante o processo de projeto, pois é possível atribuir na programação visual parâmetros e ações relativas a tais conceitos, tal como fixar valores de curvaturas e verificar por meio de componentes analíticos o quanto as instâncias geradas aproximam-se das curvaturas desejadas. Além disso, devido à geometria associativa, parâmetros e ações adicionais podem ser definidos, ge-rando um modelo paramétrico relacional que responde a vários aspectos arquitetônicos e geométricos;

- A superfície do Aeroporto de Beijing, ao parecer mais complexa do que realmente é e por poder ser facilmente representada, tem potencial para ativar a visualização espacial dos estudantes e facilitar a inserção da análise, identificação e explicitação de outros tipos de geome-trias complexas da arquitetura contemporânea, especial-mente as definidas matematicamente. Considera-se com isso a possibilidade de uma maior generalização dos conceitos apresentados a outros problemas de projeto e representação de superfícies.

Os principais resultados da análise realizada foram: uma maior compreensão sobre os termos e descrições apresentados pelos autores que se dedicam a fazer análises da arquitetura contemporânea sob o aspecto geométrico; a integração entre os saberes científicos, profissionais e de ensino; e a possibilidade de inserção e aplicação didática em disciplinas de projeto de arquitetura das técnicas de geração de geometrias complexas pela modelagem para-métrica.

Conclusão

O presente estudo tratou de desenvolver um processo analítico com o objetivo de explicitar os elementos geomé-tricos envolvidos no tipo de superfície que conforma a cobertura do Aeroporto de Beijing na China. Foi possível identificar que apesar desta superfície possuir uma con-figuração visual complexa, ela é gerada a partir de uma superfície curva simples, que pertence à classe tradicional de superfícies sistematizadas na geometria descritiva. Possui desta maneira, um processo de descrição que está amparado em conceitos fundamentais da geometria, envol-vendo a representação de curvas do tipo circunferências e a geração por transformação geométrica de circunvolução em torno de um eixo. Isto está diretamente associado ao fato de esta superfície poder ser construída com técnicas construtivas racionais. Além disso, em termos didáticos, esta superfície do aeroporto foi identificada como estraté-gica quanto à inserção no ensino de arquitetura dos saberes da geometria complexa da arquitetura contemporânea e da modelagem paramétrica, por ter uma configuração definida por uma classe tradicional de superfícies curvas e por conceitos fundamentais de geometria plana e espacial. Tendo um significado funcional, a característica de dupla curvatura desta superfície é resultado de suas condições de geração. A racionalidade de seu processo de geração e de construção é outra característica importante para o projeto de arquitetura, trazendo elementos concretos para a exploração da forma e para propor soluções que priorizem economia e racionalidade no emprego dos materiais e mão de obra na construção.

Todos os atributos citados de tal geometria não são claramente visíveis, exigindo que haja um estudo mais profundo para conhecer o tipo de geometria que confor-ma uma determinada obra de arquitetura.A TAD, teoria didática adotada neste trabalho, ao fornecer um modelo de análise para explicitar o saber envolvido em tais geometrias, possibilita compreender como este saber se constitui. A geometria aqui analisada possui tal estrutura de saber constituída a partir: do conceito e distinção entre superfícies de revolução e de circunvolução; do tipo de geratrizes e diretrizes da superfície; do processo de geração da superfície; das técnicas de geração que se associam a tal processo de geração; e das tecnologias que disponibilizam tais técnicas de geração, e as quais também possuem ele-mentos justificativos e explicativos para que tais técnicas possam ser desenvolvidas. A clareza sobre estes elementos do saber possibilita desenvolver e estruturar momentos didáticos com objetivos mais amplos, tais como para: pro-cessos de ensino e aprendizagemda representação gráfica da geometria; processos criativos envolvidos em atividades de projeto. Tais momentos didáticos exigem principalmente a reflexão dos estudantes sobre os processos projetuais de arquitetos reconhecidos que empregam geometrias comple-xas e a autorreflexão dos estudantes sobre os seus próprios


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processos projetuais. Dado o caráter intuitivo do projeto de arquitetura,

considera-se que tal abordagem didática contribui de ma-neira significativa para auxiliar os estudantes a terem maior clareza sobre suas escolhas e proposições de projeto, no sentido de selecionar ou até mesmo refutar tais geometrias como elemento de concepção projetual.

Outra questão é a proposta de trazer para o contexto didático explorações geométricas amparadas em atividades de projeto que explicitem todos os elementos de saber que envolvem tais geometrias, para que seu emprego ou não no projeto se concretize de modo consciente e não por meio de uma abordagem limitada. A partir de tais atividades é possível exemplificar concretamente aos estudantes quais tipos de geometrias complexas tem potencial qualitativo e porque arquitetos contemporâneos empregam estas em seus projetos. Tais explicações e elementos de saber não são estudados em geral nos cursos de arquitetura. Devido principalmente às abordagens contemporâneas de projeto que buscam conformar geometrias mais livres (denomina-das de paramétricas), nas quais na maioria das vezes não há um controle sobre o tipo de geometria que está sendo configurada, há um receio por parte de educadores que os estudantes acabem propondo projetos exclusivamente formais sem haver justificativas para tal e um entendimento do que representam de fato estas estruturas. Considera-se que este estudo pode ter um papel importante para uma mudança neste pensamento em relação à educação em arquitetura.

No contexto em que este trabalho se insere, o en-sino da representação gráfica digital para o projeto de arquitetura,este tipo de proposta didática já está sendo adotada, com resultados que podem ser considerados positivos, tanto em termos de um maior interesse, clareza e significado para as atividades de representação (por meios tradicionais e por meios digitais) quanto para introduzir estudos mais avançados nas disciplinas de projeto, relativos à arquitetura contemporânea.

Além disto, a explicitação das estruturas de saber que envolvem esta superfície possibilitou esclarecer alguns conceitos apresentados nos autores de referência e princi-palmente permitiram reconhecer a limitação de algumas descrições dos mesmos autores. Isto traz para o contexto de arquitetura uma maior clareza do vocabulário que envolve a forma geométrica e seus processos de geração e modelagem.Esta noção de vocabulário geométrico é bas-tante discutida entre os educadores da área, desde que não existe uma abordagem única na adoção de tal vocabulário, pela própria característica interdisciplinar da disciplina arquitetura. Neste caso, o vocabulário (sua amplitude ou limitação) irá também influenciar no processo de ensino, sendo a rede de conceitos aqui desenvolvida uma estrutura de apoio àampliação de tal vocabulário.

A conclusão do estudo desenvolvido é que a ex-plicitação dos elementos de saber da geometria e da

matemática, específicos de formas complexas, contribui para o entendimento destas em seus aspectos qualitativos e representacionais, como por exemplo,a modelagem e a proposição de formas semelhantes gerando a possibilidade de uso em projetos autorais. No entanto, o processo em si, de como modelar, exige a análise e a explicitação do saber e isto é o que a teoria didática adotada nesta pesquisa enfoca em seu princípio, ou seja, o processo de projeto de tais superfícies para arquitetura é totalmente dependente e um reflexo do saber que as envolvem.

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3. Chevallard, Y. El Análisis de las Prácticas Docentes en la Teoría Antropológica de Lo Didáctico. Recherches en Didactique de Mathématiques, Grenoble, Vol. 19, nº 2, pp. 221-266, 1999. (Traducción de Ricardo Barroso, Universidad de Sevilla). Disponível em: <http://www.aloj.us.es/rbarroso/Pruebas/CHEVALLARD.PDF>

4. Pires, J. F.; Aguirre, N. M.; Borda, A. Ativação da memória para o projeto de arquiteturaatravés de metadados para caracterização da forma. In: Congress of the Ibero-American Society of Digital Graphics, 13., 2009, São Paulo. Proceedings… São Paulo: Mackenzie, v. 1, p. 396-398, 2009.

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6. Burry, J.; Burry, M. The New Mathematics of Architecture. London: ed. Thames e Hudson, 2010.

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8. Novak, J. D. Cañas, A. J. The Theory Underlying Concept Maps and How to Construct and Use Them. Techni-cal Report IHMC CmapTools, 2006-01 Rev 2008-01. Disponível em: <http://cmap.ihmc.us/docs/theory-of-concept-maps.php>Acesso em: abril de 2017.

9. Rodrigues, Á. Geometria Descritiva: Projetividades, Cur-vas e Superfícies. 1a ed. Rio de Janeiro: Ao Livro Téc-nico Ltda., 1960.

10. Pottmann, H. Asperl, A. Hofer, M. Kilian, A. Architectural Geo-metry. Exton, Pennsylvania: Bentley Institute Press, 1ª ed., 2007.


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11. Gorjanc, S. Introduction to Surfaces, Tangent Planes and Normal Lines.Translated by Helena Halas and Iva Ko-drnja - 3DGeomTeh - Developing project of the Uni-versity of Zagreb. 2012. Disponível em: <http://www.grad.hr/geomteh3d/Plohe/plohe1_eng.html> Acesso em: agosto de 2016.

12. Rufino, E. O. Curvaturas Média e Gaussiana de Superfí-cies Quádricas. Monografia (Especialização). Curso de Pós-Graduação em Matemática, Universidade Federal de Roraima, Centro de Ciências e Tecnologia, Depar-tamento de Matemática. 2006.

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INSTRUCCIONES A LOS AUTORES

I. ALCANCE DE LA REVISTA

1) La Revista de Ciencia y Tecnología (RECyT) publica artículos originales que representan una contribución para el desarrollo científico-tecnológico. Incluye trabajos de investigación básica y aplicada y de desarrollo tecnológi-co, revisiones bibliográficas de alto impacto, notas técnicas y, eventualmente, estudios de casos que por su relevancia ameriten publicarse1.

2) Las áreas de incumbencia de la revista son Ingenie-ría, Tecnología, Informática, Biología, Genética, Bioquí-mica, Farmacia, Educación Científica y Tecnológica, con su correspondiente tecnología. La decisión última sobre la incumbencia de un artículo presentado, quedará a cargo del Cuerpo Editorial.

3) Los autores interesados en publicar artículos en la RECyT, deberán enviar sus trabajos de acuerdo con las normas que se estipulan más abajo.

4) Los artículos sometidos para publicación no deberán tener “Derechos de Autor” otorgados a terceros, a la fecha de envío del artículo. Caso contrario, el autor deberá ges-tionar, ante quien corresponda, la autorización por escrito para su nueva publicación en la RECyT.

5) Los conceptos y opiniones vertidos en los artículos publicados y del uso que otros puedan hacer de ellos, son de exclusiva responsabilidad de los autores, la cual se asu-me con la sola presentación del artículo enviado por los autores para su publicación. Los artículos se publicarán en español, inglés o portugués, con resúmenes, títulos y palabras clave en los tres idiomas.

II. PRESENTACIÓN Y REVISIÓN DE ARTÍCULOS

6) Los idiomas oficiales de la RECyT son español, inglés y portugués. Los manuscritos en español deberán ajustarse a las normas y usos gramaticales que establece el Diccionario y la Gramática de la Lengua Española de la Real Academia Española en sus últimas ediciones. Se debe evitar el uso de términos en otros idiomas, si existe uno equivalente en español. Los manuscritos en inglés deberán ajustarse a las normas y usos gramaticales que establece el Longman Dictionary of Contemporary English 4th Edi-tion, aplicándose aquí también, lo expresado respecto del español. Los manuscritos en portugués deberán ajustarse a las normas y usos gramaticales que establece el Dicionário

Aurélio da Língua Portuguesa 5ta Edição, aplicándose aquí también, lo expresado respecto del español.

7) El manuscrito se presentará en formato electrónico como archivo tipo Word, anexo por correo electrónico a la dirección: [email protected]. Todas las comunica-ciones con los autores (revisión y aceptación de artículos) se realizarán por correo electrónico.

8) Los trabajos presentados para publicar serán some-tidos a una primera evaluación interna de incumbencia, calidad general y categoría a cargo del Cuerpo Editorial y posteriormente a una evaluación externa de pertinencia y calidad científica por miembros del Comité de Revisión. El Comité de Revisión está integrado por reconocidos espe-cialistas en los temas de incumbencia de la RECyT.

9) El proceso general de evaluación consiste en una exhaustiva revisión crítica de los contenidos y la estructura del artículo, la recomendación, o no, de su publicación y eventuales correcciones.

10) El Cuerpo Editorial se reserva el derecho de re-chazar el trabajo por no ajustarse a las áreas involucradas, no cumplir las normas establecidas o no poseer la calidad científica requerida.

También se reserva el derecho de realizar modificacio-nes menores de edición para una mejor presentación final del trabajo.

11) El Cuerpo Editorial notificará al autor la aceptación o rechazo del artículo. De ser necesario, le solicitará que realice las modificaciones recomendadas para proceder a los trámites pertinentes previos a su publicación.

12) Los autores deberán realizar las correcciones y modificaciones requeridas por el Cuerpo Editorial y el CE en el plazo de 30 días. Los autores podrán solicitar acla-raciones sobre las correcciones. El Cuerpo Editorial deci-dirá sobre el particular, y realizará la revisión del trabajo modificado.

13) La aceptación del trabajo en su forma definitiva será comunicada por escrito a los autores. A partir de ese momento no se aceptarán modificaciones, salvo solicitud explícita y fundamentada al Cuerpo Editorial.

14) Los trabajos originales quedarán en poder de la RE-CyT, se publiquen o no.

1– Un artículo se considera trabajo cuando representa el resultado y las conclusiones de una investigación completa. Este tendrá categoría de nota técnica cuando trate de cuestiones como calibraciones, propuestas metodológicas, opiniones sobre normas, resolución de problemas operativos, etc.

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87Instrucciones a los autores

III. NORMAS DE ELABORACIÓN DE ORIGINALES

Artículos

15) Los artículos completos deberán tener como máxi-mo 6.000 palabras, 12 figuras y hasta 20 páginas. El Cuer-po Editorial podrá aceptar trabajos de mayor extensión en casos especiales.

En todos los casos deberá utilizarse letra tipo Arial ta-maño 11 puntos, y formato de hojas tipo A4, numeradas en el margen inferior derecho, con interlineado doble, sin separación automática de sílabas al fin de línea y con los cuatro márgenes de 2,5 cm.

16) Las tablas y figuras deberán insertarse en el texto del artículo y deberán ubicarse lo más cerca posible del sitio en el que son mencionadas. De acuerdo con su tama-ño, podrán presentarse por separado, correctamente iden-tificadas.

Las figuras escaneadas deberán estar en formato TIFF y EPS, con 300 dpi de resolución. El CD podrá pedir a los autores, una vez aceptado el trabajo, que entregue las imá-genes y los gráficos del artículo, con el formato, tamaño, dimensiones, resolución, etc. necesarios para la edición.

17) Los artículos científico-técnicos escritos en espa-ñol e inglés se organizarán siguiendo el esquema general en orden sucesivo: título en español, nombres del (los) autores, nombres y direcciones de la institución a la que pertenecen, resumen y palabras clave en español, título en inglés, resumen y palabras clave en inglés. Los artículos científico-técnicos escritos en portugués se organizarán si-guiendo el esquema general en orden sucesivo: título en español, nombres del (los) autores, nombres y direcciones de la institución a la que pertenecen, resumen y palabras clave en español, título en inglés, resumen y palabras clave en inglés, título en portugués, resumen y palabras clave en portugués. Posteriormente, en el idioma que corresponda, introducción, materiales y métodos, resultados y discusión, (juntos o separados), conclusiones, lista de abreviaturas (si corresponde), agradecimientos, referencias y apéndices o anexos (si corresponde).

18) Título en español: deberá ser breve (no mayor de 15 palabras), conciso y reflejar aspectos específicos del trabajo. Deberá corresponderse con el título en inglés y/o portugués.

19) Autores: se colocarán los autores separados por punto y coma, situando primero el o los apellidos seguidos de una coma, y a continuación, el primer nombre e inicial del segundo con un punto.

20) Dirección: debajo de los autores se indicará la ins-titución a la que pertenecen o dónde fue llevado a cabo el

trabajo. Si los autores pertenecen a distintas instituciones, luego de cada nombre se colocará un número entre parén-tesis, estableciéndose así la referencia a las instituciones y sus respectivas direcciones. Se sugiere incluir los nombres de las secciones y dependencias imprescindibles. Señalar, entre paréntesis, las direcciones electrónicas personales.

21) Resumen en español: deberá ser una condensación de todas las partes del trabajo en 150 palabras como máxi-mo, sintetizando los objetivos, los métodos, los resultados y las conclusiones. Debe corresponderse al contenido del Resumen en inglés y/o portugués.

22) Palabras clave en español: el artículo deberá conte-ner 5 palabras clave en idioma español, que servirán para catalogarlo en las bases de datos2.

23) Título en inglés: deberá ser breve (no mayor a 15 palabras), conciso y reflejar aspectos específicos del tra-bajo. Deberá corresponderse con el título en español y/o portugués.

24) Resumen en inglés (Abstract): deberá ser una con-densación de todas las partes del trabajo en 150 palabras como máximo, sintetizando los objetivos, los métodos, los resultados y las conclusiones. Debe corresponderse al con-tenido del Resumen en español y/o portugués.

25) Palabras clave en inglés (Key words): el artículo deberá contener 5 palabras clave en idioma inglés, que ser-virán para catalogarlo en las bases de datos2.

26) Título en portugués: deberá ser breve (no mayor a 15 palabras), conciso y reflejar aspectos específicos del trabajo. Deberá corresponderse con el título en español e inglés.

27) Resumen en portugués (Resumo): deberá ser una condensación de todas las partes del trabajo en 150 pala-bras como máximo, sintetizando los objetivos, los métodos, los resultados y las conclusiones. Debe corresponderse al contenido del Resumen en español e inglés.

28) Palabras clave en portugués (Palavras-chave): el artículo deberá contener 5 palabras clave en idioma portu-gués, que servirán para catalogarlo en las bases de datos2.

29) Introducción: debe presentar claramente el tema, haciendo solamente referencia a los antecedentes biblio-gráficos de interés. Los objetivos y las hipótesis deberán estar adecuadamente explicados.

30) Materiales y Métodos: el trabajo deberá describir en forma completa los materiales y metodologías utilizados.

Las normas reconocidas deberán ser citadas pero no explicadas.

Las técnicas publicadas deberán presentar en forma resumida sus características principales y las referencias correspondientes. Deberán detallarse todas las modifica-ciones efectuadas a cualquier norma o técnica3.

2- Si la disciplina que trata el artículo posee tesauros publicados, se sugiere utilizarlos para la definición de las palabras clave.3- El criterio general es que con los datos de este ítem se pueda replicar correctamente el trabajo experimental. 4- Además de las que poseen signatura, se podrán colocar referencias inéditas o en prensa (indicando la revista en que se publicarán), comunicaciones personales y páginas web.

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31) Resultados y Discusión: estas dos secciones podrán incluirse juntas o separadas. Los resultados se expondrán con estilo conciso y fácilmente entendible. La discusión de los resultados incluirá la comparación con resultados previos (propios o de otros autores, con las referencias co-rrespondientes).

Se deberá evitar la duplicación de información en tablas y gráficos.

32) Conclusiones: deben presentarse en párrafos cortos y concretos. No deben hacer referencia a trabajos futuros ni a hipótesis no incluidas en el trabajo.

33) Agradecimientos: podrán incluirse a los organismos que financiaron el trabajo, así como a los colaboradores y al personal técnico o especializado, especificando las tareas realizadas por cada uno. Como referencia institucional de los autores se colocará el nombre completo de la entidad y la sigla entre paréntesis, por ejemplo, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).

34) Referencias: las citas bibliográficas deberán consig-narse con números correlativos colocados entre corchetes o paréntesis, de tamaño igual al del texto. El texto puede incluir nombres de autores, pero conjuntamente figurar el número de referencia bibliográfica correspondiente. En el ítem correspondiente, se consignarán según el orden en que aparezcan en el texto. No se incluirán referencias que no figuran en el texto. Las referencias se colocarán según el estilo de la disciplina correspondiente, figurando, en todos los casos: apellido e iniciales de los nombres de los autores en ese orden; nombre de la publicación periódica completo o con las abreviaturas oficiales; volumen; número, páginas inicial y final, año de publicación4. En el caso de libros: nombre; capítulo; editorial, páginas y año de edición. Las páginas web deberán tener la fecha de consulta.

Ejemplos orientativos:1. Atanassov, Z; Zheringe, P y Wharton D., Evalua-tion of Wheat Response to Fusarium Head Blight Ba-ses on Seed Set., Appl. Environm, Chem. 48: p. 993–998.1994.2. Cole, R.J. y Cox R.H., Handbook of Toxic Fungal Matabolites, Assoc.Press, New York. p 356–379.1981.3. Cotty, P.J., Agriculture, Aflatoxins and Aspergillus in The genus Aspergillus, K. A. Powll, Editor. Plenum Press, New York. p 1–27.1994.4. National Agricultural Statistics Service (1997) Crops county data [Online]. Available at http://usda.mannlib.cornell. edu/data–sets/crops/9X100 (verified 30 Nov. 1998).35) Apéndices o Anexos: se reservan para detallar técni-

cas originales utilizadas o análisis teóricos que impedirían seguir fluidamente el trabajo si se incluyeran en el texto.

Las tablas de los apéndices pueden llevar números co-rrelativos con los del texto o comenzar otra numeración.

36) Figuras: las figuras (gráficos, cuadros, fotografías, otros) deberán numerarse correlativamente en orden de aparición en el texto y deberán incluir un breve título ex-plicativo en la parte inferior de la figura. Las imágenes y fotografías se designarán como figuras.

37) Tablas: las tablas deberán numerarse correlativa-mente según su orden de aparición en el texto y en forma independiente de las figuras. Deberán incluir un título ex-plicativo en su parte superior. De ser necesario se agregarán al pie notas explicativas para detallar abreviaturas, signos, medidas, otros, de tal manera que el lector pueda compren-der su contenido sin recurrir al texto.

38) Fórmulas: las fórmulas y expresiones matemáticas deberán ser escritas dejando dos espacios sobre, debajo y entre cada una de ellas. Las fórmulas se ajustarán al mar-gen izquierdo y serán numeradas correlativamente y entre paréntesis sobre el margen derecho. Debe quedar definido el significado y las unidades utilizadas en cada término de las expresiones.

39) Unidades: debe utilizarse el sistema internacional de unidades (SI).

40) Presentar además:- Un título resumido del trabajo, de 9 palabras como máximo.- Datos de los autores: 80 palabras como máximo. Ape-llido y Nombres; Título de Grado; Estudios de Posgra-do; Cargo / Posición en el lugar de trabajo; Categoría en el Sistema de Incentivos a los Docentes–Investigadores (si es argentino) o similar. Correo electrónico.

Notas técnicas

41) La Nota Técnica es el formato recomendado de pre-sentación de investigaciones originales en los siguientes casos: divulgación de nuevos métodos, comparación del funcionamiento de instrumentos o técnicas, y descripción de los resultados experimentales de interés para la comuni-dad científica cuando no se pueden realizar investigaciones completas por alguna causa justificada. Deberán limitarse a 10 páginas o 3500 palabras, con no más de 4 figuras y tablas, y no más de 15 referencias, combinando resultados y discusión en una sola sección. El resto del formato será igual al de los artículos. Las Notas Técnicas son sometidas al mismo proceso riguroso de revisión por pares que los artículos.

Instrucciones a los autores

4- Además de las que poseen signatura, se podrán colocar referencias inéditas o en prensa (indicando la revista en que se publicarán), comunicaciones personales y páginas web.

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INSTRUCTIONS TO AUTHORS

I. Scope of the journal

1) The Journal of Science and Technology (RECyT) publishes original articles which represent a contribution to scientific and technological development. It includes works on basic and applied research and technological de-velopment, high-impact bibliographical reviews, technical notes, and occasionally case studies which, due to their relevance, deserve their publication1.

2) The areas of concern are Engineering, Technology, Computer Science, Biology, Genetics, Biochemistry, Phar-macy, Scientific and Technological Education, with their corresponding technology. The final decision on the rele-vance of an article submitted will be the responsibility of the Editorial Board.

3) Authors who are interested in publishing articles in the RECyT should send their manuscripts in accordance with the norms established below.

4) The articles submitted for publication should not have “Copyright” granted to a third party at the date of submission of the article. Otherwise, the author should re-quest written permission for a new publication in the RE-CyT.

5) The concepts and opinions expressed in the articles published and their use by others are the sole responsibil-ity of the authors, which is assumed by merely submitting the paper for publication. Articles will be published in spanish, english or portuguese, with their abstracts, titles and keywords in three languages.

II. Submission and review of articles

6) The official languages of RECyT are Spanish, Eng-lish and Portuguese. Contributions in Spanish must con-form to the grammatical rules and practices established by the Dictionary and Grammar of Spanish Language of the Spanish Royal Academy in its latest edition. It is advisable to avoid terms in other languages, as long as there is an equivalent in Spanish. Manuscripts in English should con-form to the grammatical rules and practices established by the Longman Dictionary of Contemporary English 5th Edi-tion, authours should comply with the norms established for manuscripts in Spanish. Manuscripts in Portuguese should conform to Dicionário Aurélio da Língua Portu-guesa 5ta Edição, authors should also comply with the norms established for manuscripts in Spanish.

7) The manuscript should be submitted electronically

as a Word file, attached by email to: [email protected]. All the communications with the authors (review and acceptance of articles) will be carried out by email.

8) Manuscripts submitted for publication will first un-dergo an internal evaluation regarding its relevance, overall quality and category, by the Editorial Board and later, to an external evaluation of relevance and scientific quality by Members of the Review Committee. The Review Commit-tee comprises recognized specialists of the subject area de la RECyT.

9) The general process of Evaluation consists of a com-prehensive critical evaluation of the contents and structure of the article, the recommendation or not, of its publication and possible corrections.

10) The Editorial Board reserves the right to rreject the work if it does not conform to the areas involved, does not meet the standards established, or does not have the re-quired scientific quality. It also reserves the right to make minor editing changes for a better final presentation of the work.

11) The Editorial Board will notify the author the ac-ceptance or rejection of the article. If necessary, the recom-mended changes will be asked to proceed with the pertinent steps previous to its publication.

12) Authors should make the corrections and modifica-tions required by the Editorial Board within 30 days. Au-thors could ask for clarification about the corrections made. The Editorial Board will decide whereafter, and will carry out the modifications requested

13) The final acceptance of the manuscript will be noti-fied to authors in written. After this step, no further chang-es will be accepted, unless explicitly requested and clearly justified to the Editorial Board.

14) The original manuscripts will be kept by the RE-CyT, whether published or not.

III. Manuscript writing rules

Articles

15) Full papers should be up to 6000 words, 12 figures and 20 pages. The Editorial Board may accept longer works in special cases. In all cases, authors should use Arial font, point size 11, and A4 sheets, numbered in the lower right margin, with double spacing, without automat-ic hyphenation at end of the line, and all margins of 2.5 cm.

16) Tables and figures should be inserted within the text

1- A manuscript will be considered a full paper when it represents the outcome and conclusions of a full investigation. It will beconsidered a technical note when dealing with issues such as calibration, methodological proposals, opinions about standards, resolution of operational problems, etc

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of the article and located as close as possible to the para-graph where they are mentioned. According to their size, they may be submitted separately, and correctly identified. The scanned figures should be in TIFF and EPS formats, with a 300 dpi resolution. The EB could ask authors to submit the images and graphs of the article, with the for-mat, size, dimentsions, resolution, etc. necessary for the edition, once the article has been accepted.

17) Scientific-technical articles written in Spanish and English will be organized following a general scheme as follows: title in Spanish, name of author/s, affiliation (name and address), abstract and keywords in Spanish, title in English, abstract and keywords in English. Scientific-tech-nical articles written in Portuguese will be organized fol-lowing a general scheme as follows: title in Spanish, name of author/s, affiliation (name and address), abstract and key words in Spanish, title in English, abstract and keywords in English, title in Portuguese, abstract and key words in Portuguese. Then, in the corresponding language: introduc-tion, materials and methods, results and discussion (sepa-rately or together), conclusions, list of abbreviations (if applicable), acknowledgments, references and appendices or annexes (if applicable) in the corresponding language (i.e. Spanish, English or Portuguese).

18) Title in Spanish: it should be brief (no more than 15 words) and concise, and should reflect the specific aspects of the work. It must correspond to the title in English.

19) Authors: the authors should be separated by semi-colons, placing first the last name followed by a comma, and then the first name and middle initial.

20) Institutional affiliation: affiliation of authors or where the work was carried out should be indicated below the authors. If the authors have different affiliations, a num-ber will be placed in parenthesis after each name, thus es-tablishing the reference to the institutions and their respec-tive addresses. It is suggested that only the names of the essential sections and departments be included. The email addresses of each author should be indicated between pa-rentheses.

21) Abstract in Spanish: It must be a condensation of all parts of the work in 150 words or less, summarizing the objectives, methods, results and conclusions. It must cor-respond to the content of the Abstract in Spanish and/or Portuguese.

22) Key words in Spanish: The article should contain five key words in Spanish, which will serve to categorize the work in databases2.

23) Title in English: It should be brief (no more than 15 words) and concise, and should reflect the specific aspects of the work. It must correspond to the title in Spanish and/

or Portuguese.24) Abstract in English: It must be a condensation of all

parts of the work in 150 words or less, summarizing the objectives, methods, results and conclusions. It must cor-respond to the content of the Abstract in Spanish and/or Portuguese.

25) Key words in English: The article should contain five key words in English, which will serve to categorize the work in databases2.

26) Title in Portuguese: It should be brief (no more than 15 words) and concise, and should reflect the specific as-pects of the work. It must correspond to the title in Spanish and English.

27) Abstract in Portuguese (Resumo): it should be a condensation of all parts of the work in 250 words or less, summarizing the objectives, methods, results and conclu-sions. It must correspond to the content of the Spanish and English abstract.

28) Key words in Portuguese (Palavras-chave): The article should contain five key words in Portuguese, which will serve to categorize the work in databases2.

29) Introduction: it should present the subject clearly, making reference only to bibliography of interest. The ob-jectives and hypotheses must be adequately explained.

30) Materials and Methods: The paper must fully de-scribe the materials and methodology used. Recognized norms should be quoted but not explained. The techniques published should briefly include their main features and the corresponding references. Details of all modifications made to any norm or technique should be indicated3.

31) Results and Discussion: These two sections may be included either together or separately. The results should be presented concisely and should be easy to understand. The discussion of the results should include a comparison with previous results (either the authors’ own previous re-sults or those of others, with the corresponding references). The authors should avoid duplication of information in tables and graphs.

32) Conclusions: the conclusions should be presented in short and concise paragraphs and must not refer to future work and hypotheses not included in the work.

33) Acknowledgements: these could include the organ-isms funding the work, as well as the names of the col-laborators and technical or specialized staff, specifying the tasks performed by each. For institutional reference of au-thors, the name of the entity in full and the acronym in parentheses, for example, “Fundação de Amparo à Pes-quisa do Estado de São Paulo (FAPESP)” should be.

34) References: References should be mentioned with consecutive numbers in parentheses or square brackets, and

2- If the article is about a discipline which has published thesauri, it is suggested that they be used to define the key words.3- The general criterion is that the experimental work could be replicated correctly with the data in this item.

Instructions for authors

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should be equal in size to that of the text. The text can in-clude authors’ names, but should also include the corre-sponding reference number. They should be listed accord-ing to the order in which they appear in the text. Refer-ences not mentioned in the text should not be listed. Refer-ences will be written according to the style of the corre-sponding discipline, mentioning in all cases: the last name and initials of the authors’ names, the complete name or the official acronym of the journal, the volume, number, initial and final pages, and year of publication. For books: name, chapter, publisher, pages and year of publication. The web pages must have the date of access4. For books: name; chapter: publishers; pages and year of edition. Web pages should include the date they were retrieved.

Examples:1. Atanassov, Z.; Zheringe, P. and Wharton D., Evalu-ation of Wheat Response to Fusarium Head Blight Bases on Seed Set, Appl. Environm., Chem. 48: p 993-998. 1994.2. Cole, R.J. and Cox R.H., Handbook of Toxic Fungal Matabolites, Assoc. Press, New York. p 356-379. 1981.3. Cotty, P.J., Agriculture, Aflatoxins and Aspergillus in The genus Aspergillus, K.A. Powll, Editor. Plenum Press, New York. p 1-27. 1994.4. National Agricultural Statistics Service (1997) Crops county data [Online]. Available at http://usda.mannlib.cornell.edu/data-sets/crops/9X100 (verified 30 Nov. 1998).35) Appendices or Annexes: Appendices and Annexes

are reserved to describe in detail the original techniques used, or theoretical analysis that would prevent the reader from following the manuscript fluently if they were in-cluded in the text. The tables in the appendices may bear numbers that correlate to the text or new numbers.

36) Figures: figures (graphs, charts, photographs, etc.) should be numbered in the order in which they appear in the text and should include a brief caption at its bottom. Images and photographs will be designated as figures.

37) Tables: Tables should be numbered in the order in which they appear in the text and independently of the fig-ures. They must include an explanatory title on the top. If necessary, explanatory notes should be added as footer, detailing abbreviations, symbols, dimensions, etc, so that

the reader can understand their content without referring to the text.

38) Formulas: Formulas and mathematical expressions should be written leaving two spaces above, below and between each other. Formulas should be adjusted to the left margin and should be numbered correlatively and in paren-theses on the right margin. The meaning and units used in each term of the expressions should be defined.

39) Units: the International System of Units (SI) should be used.

40) The authors should also provide:- A short title of the work, comprising nine words or less.- Authors’ information: 80 words or less. Surname and Names; degree; postgraduate studies; position in the place of work; category in the Incentive System for Lecturers-Researchers (if they are Argentine) or simi-lar; email address.

Technical Notes

41) A technical note is the recommended format for submission of original research in the following cases: de-scription of new methods, comparison of the performance of instruments or techniques, and description of the ex-perimental results of interest to the scientific community when a full investigation cannot be carried out for any rea-son. They should be limited to 10 pages or 3500 words, with no more than four figures and tables, and no more than 15 references, combining results and discussion into one section. The rest of the format will be equal to that of the articles. Technical Notes will be subjected to the same rig-orous peer review process as the articles.

Instructions for authors

4- Besides those which have signature, unpublished references or in press (indicating the magazine where they will be published), personal communi-cations and web pages can also be mentioned.

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INSTRUÇÕES AOS AUTORES

I. Alcance da revista

1) A Revista de Ciência e Tecnologia (RECyT) publica artigos originais que representam uma contribuição para o desenvolvimento científico-tecnológico. Inclui trabalhos de investigação básica e aplicada e de desenvolvimento tec-nológico, revisões bibliográficas de alto impacto, notas técnicas e eventualmente, estudos de casos que pela sua relevância mereçam ser publicados1.

2) As áreas de incumbência da Revista são Engenharia, Tecnologia, Informática, Biologia, Genética, Bioquímica, Farmácia, Educação Científica e Tecnológica, com sua cor-respondente tecnologia. A decisão última sobre a incum-bência de um artigo apresentado ficará a cargo do Con-selho de Direção (CE).

3) Os autores interessados em publicar artigos na RE-CyT, deverão enviar seus trabalhos segundo as normas apresentadas mais abaixo.

4) Os artigos submetidos para a publicação não deverão ter “Direitos de Autor” outorgados a terceiros, à data de envio do artigo. Caso contrário, o autor deverá gerenciar, ante quem corresponder, a autorização por escrito para sua nova publicação na RECyT.

5) Os conceitos e opiniões expostos nos artigos publi-cados e o uso que outros possam fazer deles, são de exclu-siva responsabilidade dos autores, a qual é assumida com a só apresentação do artigo para sua publicação. Os artigos se publicarão em espanhol, inglês ou português, com resu-mos, títulos e palavras-chave nos três idiomas.

II. Apresentação e revisão de artigos

6) Os idiomas oficiais da RECyT são o espanhol, o in-glês e o português. Os manuscritos em espanhol deverão se ajustar às normas e usos gramaticais que estabelece o Dicionário e a Gramática da Língua Espanhola da “Real Academia Espanhola” em suas últimas edições. Deve-se evitar o uso de termos em outros idiomas, caso exista um equivalente em espanhol. Os manuscritos em inglês de-verão se ajustar às normas e usos gramaticais que esta-belece o Longman Dictionary of Contemporary English 4th Edition, aplicando-se aqui também, o expresso respeito do espanhol. Os manuscritos em português deverão se ajustar às normas e usos gramaticais que estabelece o Dicionário Aurélio da Língua Portuguesa 5ta Edição, aplicando-se aqui também o expresso respeito do espanhol.

7) O manuscrito se apresentará em formato eletrônico como arquivo tipo Word, anexo por correio eletrônico ao endereço: [email protected]. Todas as comuni-cações com os autores (revisão e aceitação de artigos) se realizarão pelo correio eletrônico.

8) Os trabalhos apresentados para publicar serão sub-metidos a uma primeira avaliação interna de pertinência, qualidade geral e categoria a cargo do Corpo Editorial e, posteriormente a uma avaliação externa de pertinência e qualidade científica pelos integrantes do Comitê de Re-visão. O Comitê de Revisão está integrado por reconheci-dos especialistas nos temas de incumbência da RECyT.

9) O processo geral de avaliação consiste numa exaus-tiva revisão crítica dos conteúdos e da estrutura do artigo, a sugestão, o não, de sua publicação e eventuais correções.

10) A Corpo Editorial se reserva o direito de rejeitar o trabalho por não se ajustar às áreas em referência, não cum-prir as normas estabelecidas ou não possuir a qualidade científica requerida. Também se reserva o direito de realizar modificações menores de edição para uma melhor apresen-tação final do trabalho.

11) A Corpo Editorial notificará ao autor a aceitação ou rejeição do artigo. Caso ser necessário lhe solicitará que faça as modificações sugeridas para continuar com os trâmites pertinentes prévios a sua publicação.

12) Os autores deverão realizar as correções e modifi-cações requeridas pela Corpo Editorial num prazo de 30 dias. Os autores poderão solicitar aclarações sobre as cor-reções. O CE decidirá sobre o particular e realizará a re-visão do trabalho modificado.

13) A aceitação do trabalho em forma definitiva será comunicada por escrito aos autores. A partir desse momen-to não se aceitarão modificações, exceto solicitude explíci-ta e fundamentada à Corpo Editorial.

14) Os trabalhos originais ficarão no poder da RECyT, se publiquem ou não.

III. Normas para a elaboração de originais

Artigos

15) Os artigos completos deverão ter no máximo 6.000 palavras, 12 figuras e até 20 páginas. A Corpo Editorial poderá aceitar trabalhos de maior extensão em casos especiais.

Em todos os casos se deverão utilizar letra tipo Arial, corpo 11 e formato de folha tipo A4, numeradas na margem

1- Um artigo se considera trabalho quando apresenta os resultados e conclusões de uma pesquisa completa. Este terá categoria de Nota Técnica quando apresente questões como calibrações, propostas metodológicas, opiniões sobre normas, resolução de problemas operativos, etc.

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inferior direita, com espaçamento duplo, sem separação automática de sílabas no fim de línea e com as quatro mar-gens de 2,5 cm.

16) As tabelas e figuras se deverão inserir no texto do artigo e deverão se colocar o mais perto possível do sitio no qual são nomeadas. Tendo em conta seu tamanho poderão se apresentar por separado, corretamente identifi-cadas.

As figuras scaneadas deverão estar em formato TIFF e EPS, com 300 dpi de resolução. A Corpo Editorial poderá pedir aos autores, uma vez aceito o trabalho, que façam entrega das imagens e os gráficos do artigo, com o formato, tamanho, dimensões, resolução, etc. necessários para a edição.

17) Os artigos científicos - técnicos escritos em espan-hol e inglês se organizarão seguindo o esquema geral em ordem sucessivo: título em espanhol, nome (s) de o (os) autor (es), nomes e endereços da instituição a qual pert-encem, resumo e palavras-chave em espanhol, título em inglês, resumo e palavras-chave em inglês.

Os artigos científicos- técnicos escritos em português se organizarão seguindo o esquema geral em ordem suces-sivo: título em espanhol, nome (s) de o (os) autor (es), nomes e endereços da instituição a qual pertencem, resumo e palavras-chave em espanhol, título em inglês, resumo e palavras-chave em inglês, título em português, resumo e palavras-chave em português. Logo, no idioma que cor-responder, introdução, materiais e metodologia, resultados e discussão, (juntos ou separados), conclusões, lista de abreviaturas (se corresponder), agradecimentos, referencias e apêndices ou anexos (se corresponder).

18) Título em espanhol: Deverá ser breve (no maior a 15 palavras), conciso e dar conta de aspectos específicos do trabalho. Deverá se corresponder com o título em inglês e/ou português.

19) Autores: Deverão ser nomeados separados por ponto e vírgula. Primeiro os sobrenomes seguidos de vír-gula, e a continuação, o primeiro nome e inicial do seg-undo com um ponto.

20) Endereço: Em baixo dos autores se indicará a insti-tuição a qual pertencem ou onde foi desenvolvido o tra-balho. Caso os autores pertençam a diferentes instituições, logo de cada nome se escreverá um número entre parênte-ses, se estabelecendo assim a referência as instituições e seus respetivos endereços. Sugere-se incluir os nomes das seções e dependências imprescindíveis. Indicar, entre parênteses, os endereços eletrônicos pessoais.

21) Resumo em espanhol: Deverá ser uma condensação de todas as partes do trabalho num máximo de 150 palavras sintetizando os objetivos, a metodologia, os resultados e as conclusões. Deve se corresponder com o conteúdo do Re-sumo em inglês e/ou português.

22) Palavras - chave em espanhol: O artigo deverá con-ter 5 palavras-chave no idioma espanhol, que servirão para catalogá-lo nas bases de dados2.

23) Título em inglês: Deverá ser breve (no maior a 15 palavras), conciso e dar conta dos aspectos específicos do trabalho. Deverá se corresponder com o título em espanhol e/ou português.

24) Resumo em inglês (Abstract): Deverá ser uma con-densação de todas as partes do trabalho num máximo de 150 palavras, sintetizando os objetivos, a metodologia, os resultados e as conclusões. Deve se corresponder com o conteúdo do resumo em espanhol e/ou português.

25) Palavras - chave em inglês (Key words): O artigo deverá conter 5 palavras-chave no idioma inglês, que serão de utilidade para catalogá-lo nas bases de dados2.

26) Título em português: Deverá ser breve (no maior a 15 palavras), conciso e dar conta dos aspectos específicos do trabalho. Deverá se corresponder com o título em es-panhol e inglês.

27) Resumo em português (Resumo): Deverá ser uma condensação de todas as partes do trabalho num máximo de 150 palavras, sintetizando os objetivos, a metodologia, os resultados e as conclusões. Deve se corresponder com o conteúdo do Resumo em espanhol e inglês.

28) Palavras - chave em português (Palavras - chave): O artigo deverá conter 5 palavras-chave no idioma portu-guês, que servirão para catalogá-lo nas bases de dados2.

29) Introdução: Deve apresentar com clareza o tema, fazendo referência somente aos antecedentes bibliográficos de interesse. Os objetivos e as hipóteses deverão estar ad-equadamente explicados.

30) Materiais e Metodologia: O trabalho deverá de-screver de maneira completa os materiais e metodologias utilizados. As normas reconhecidas deverão ser citadas mas não explicadas.

As técnicas publicadas deverão apresentar em forma resumida suas características principais e as referências correspondentes. Deverão se detalhar todas as modificações realizadas a qualquer norma o técnica3.

31) Resultados e Discussão: Estas duas seções poderão se incluir juntas ou separadas. Os resultados serão expostos com estilo conciso e facilmente compreensível. A discussão dos resultados incluirá a comparação com resultados prévi-os (próprios ou de outros autores, com as referências cor-respondentes). Deverá - se evitar a duplicação de infor-mação em tabelas e gráficos.

32) Conclusões: Devem se apresentar em parágrafos curtos e concretos. Não devem fazer referência a trabalhos futuros nem a hipóteses não incluídas no trabalho.

33) Agradecimentos: Poderão se incluir os órgãos que financiaram o trabalho, assim como os colaboradores e o pessoal técnico ou especializado, especificando as tarefas

2- Caso a disciplina que é abordada pelo artigo possua tesauros publicados, se sugere utilizá-los para a definição das palavras-chave. 3- O critério geral é que com os dados deste item se possa replicar corretamente o trabalho experimental.

Instruções aos autores

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realizadas por cada um. Como referência institucional dos autores se escreverá o nome completo da entidade e a sigla entre parênteses, por exemplo: Fundação de Amparo à Pes-quisa do Estado de São Paulo (FAPESP).

34) Referências: As citas bibliográficas deverão se con-signar com números correlativos, entre parênteses, de ta-manho igual ao do texto. O texto pode incluir nomes de autores, mas conjuntamente figurar o número de referência bibliográfica correspondente. No item correspondente, se consignarão segundo a ordem na que apareçam no texto.

Não se incluirão referências que não figuram no texto. As referências se colocarão segundo o estilo da disciplina em questão, figurando, em todos os casos: sobrenome e iniciais dos nomes dos autores nessa ordem; nome da pub-licação periódica completa ou com as abreviaturas oficiais, volume, número, página inicial e final, ano de publicação4. No caso de livros: nome, capítulo, editorial, página e ano de edição. As páginas web deverão ter a data de consulta.

Exemplos: 1. Atanassov, Z; Zheringe, P y Wharton D., Evaluation of Wheat Response to Fusarium Head Blight Bases on Seed Set., Appl. Environm, Chem. 48: p. 993–998.1994.2. Cole, R.J. y Cox R.H., Handbook of Toxic Fungal Matabolites, Assoc.Press, New York. p 356–379.1981.3. Cotty, P.J., Agriculture, Aflatoxins and Aspergillus in The genus Aspergillus, K. A. Powll, Editor. Plenum Press, New York. p 1–27.1994.4. National Agricultural Statistics Service (1997) Crops county data [Online]. Available at http://usda.mannlib.cornell. edu/data–sets/crops/9X100 (verified 30 Nov. 1998).35) Apêndices ou Anexos: Reservam-se para detalhar

técnicas originais utilizadas ou análises teóricos que seriam de impedimento para seguir fluidamente o trabalho caso foram inclusos no texto.

As tabelas dos apêndices podem levar números cor-relativos com os do texto ou iniciar outra numeração.

36) Figuras: As figuras (gráficos, Quadros, fotografias, outros) deverão se numerar correlativamente em ordem de aparição no texto e deverão incluir um breve título expli-cativo na parte inferior da figura. As imagens e fotografias se designarão como figuras.

37) Tabelas: As tabelas deverão se numerar correlativa-mente segundo sua ordem de aparição no texto e de ma-neira independente das figuras. Deverão incluir um título explicativo na parte superior. Caso ser necessário se somará no rodapé notas explicativas para esclarecer abreviaturas, signos, medidas, outros, de maneira que o leitor possa com-preender seu conteúdo sem ter que ir para o texto.

38) Fórmulas: As fórmulas e expressões matemáticas deverão ser escritas deixando dois espaços sobre, embaixo e entre cada uma delas. As fórmulas se ajustarão à margem esquerda e serão numeradas correlativamente e entre parên-teses sobre a margem direita. Deve ficar definido o signifi-cado e as unidades utilizadas em cada termo das ex-pressões.

39) Unidades: Deve se utilizar o sistema internacional de unidades (SI).

40) Apresentar também:- Um título resumido do trabalho, no máximo de 9 pa-lavras.- Dados dos autores: No máximo de 80 palavras. So-brenome e Nomes; Título de Graduação e Pós-gradu-ação; Cargo / Posição no local de trabalho; Categoria no Sistema de Incentivos de Docentes–Pesquisadores (se é argentino) ou semelhante. Correio eletrônico.

Notas técnicas

41) A Nota Técnica é o formato de apresentação sug-erido para pesquisas originais nos seguintes casos: Divul-gação de novas metodologias, comparação do funciona-mento de instrumentos ou técnicas, e descrição dos resul-tados experimentais de interesse para a comunidade cientí-fica, quando não se possam realizar pesquisas completas por alguma causa justificada. Deverão se limitar a 10 pági-nas ou 3500 palavras, com não mais de 4 figuras e tabelas, e não mais de 15 referências, combinando resultados e discussão numa só seção. As demais características do for-mato serão iguais às dos artigos.

As Notas Técnicas são submetidas ao mesmo processo rigoroso de revisão por pares que os artigos.

4- Além das que possuir assinatura, se poderão colocar referências inéditas ou em imprensa (indicando a revista em que se publicarão), comunicações pessoais e páginas de Internet.

Instruções aos autores

CONFIRMACIÓN DE AUTORÍA Y DERECHOS DE PUBLICACIÓNal presentar un trabajo, completar y enviar por fax a la revista

Fecha: ___________________

Los autores del trabajo titulado:

confirman a través de sus firmas al final del texto que:

1. Este trabajo no fue enviado para publicación a ninguna otra revista científica;2. Cada autor leyó y aprobó el trabajo enviado;3. Si el trabajo pudiera afectar los derechos humanos, o ser causa de un eventual daño al medio ambiente, a los animales y/o a las generaciones

futuras, los autores deberán informar las previsiones tomadas para evitar riesgos emergentes y garantizar el buen uso y manejo de la información;4. Eventuales contenidos del texto o figuras u otras partes del manuscrito tomados de otras publicaciones están debidamente citados y en caso

necesario, los permisos para publicaciones de tales partes son de responsabilidad de los autores;5. En el caso específico de la Investigación Biomédica, los investigadores deben conocer y realizar las salvaguardas previstas en todos los requisitos

éticos, legales y jurídicos, establecidos en las normas bioéticas nacionales e internacionales¹;6. Los autores no tienen conflictos personales, financieros u otro tipo de conflictos de intereses y no han realizado ningún acuerdo que pueda

interferir con el acceso a los datos de la investigación.

Nombre completo Firma Dirección electrónica

CONFIRMATION OF AUTHORSHIP AND PUBLICATION REGULATIONS When submitting a manuscript, please complete and fax to the journal

Date: ___________________

The authors of the manuscript entitled:

by signing at the end of this text, certify that:

1. This article has not been previously published and is not under consideration for publication elsewhere;2. All authors have seen and approved the manuscript being submitted;3. If the article affects the human rights in any way, or is a reason of possible damage to the environment, animals and/or future generations, the

authors will have to inform the precautions taken to avoid consequent risks and to guarantee the good use and managing of the information;4. Contents of the text or fgures or other parts of the manuscript taken from other publications should be declared when submitting; and in such

a case, the permissions for publications of those parts are the author’s responsibility;5. In the specifc case of the Biomedical Research, the investigators must know and be sure about all the ethical, legal and juridical requirements,

established in the national and international bioethical procedures2;6. The authors have no personal, fnancial or another type of conficts of interests and have not assumed any agreement that could interfere with

the access to the information of the research.

Full Name Signature e–mail

1– Nacionales: Disposición ANMAT 5330/97. Internacionales: Código de Nüremberg, Declaración de Helsinski y sus modificaciones, Declaración Universal sobre Genoma Humano y Derechos Humanos aprobada por la Conferencia General de la UNESCO, del 11 de noviembre de 1997.2– National: ANMAT 5330/97 file. International: Nüremberg Code; Helsinski’s declaration with modifications, Universal Declaration about Human Genome and Rights prooved by UNESCO General Conference; on November 11th, 1997.

CONFIRMAÇÃO DE AUTORIA E DIREITOS DE PUBLICAÇÃO Para apresentar um trabalho, preencher e enviar por fax à revista

Data: ___________________

Os autores do trabalho titulado:

Confirmam através de suas assinaturas no final deste texto que:

1. Este trabalho não foi submetido para a publicação em nenhuma outra revista científica; 2. Cada autor leu e aprovou o trabalho submetido; 3. Caso o trabalho pudesse afetar os direitos humanos, ou ser causa de um eventual dano ao médio ambiente, a os animais e/ou as gerações

futuras, os autores deverão informar as previsões necessárias para evitar riscos emergentes e garantir o bom uso e emprego da informação; 4. Eventuais conteúdos do texto ou figuras ou outras partes do artigo retiradas de outras publicações estão devidamente referenciados e, caso

necessário, as permissões para publicações desses conteúdos são de responsabilidade dos autores; 5. No caso específico da Investigação Biomédica, os pesquisadores devem conhecer e realizar as salvaguardas previstas em todos os req-

uisitos éticos, legais e jurídicos, estabelecidos nas normas bioéticas nacionais e internacionais3; 6. Os autores não tem conflitos pessoais, financeiros ou outro tipo de conflitos de interesses nem tem realizado nenhum convênio que possa

interferir com o acesso aos dados da pesquisa.

Nome e Sobrenome Assinatura Endereço eletrônico

3- Nacionais: Disposição ANMAT 5330/97. Internacionais: Código de Nüremberg, Declaração de Helsinski e suas modificações, Declaração Universal sobre Genoma Humano e Dereitos Humanos aprovada pela Conferência Geral da UNESCO, do 11 de novembro de 1997.

Revista de Ciencia y Tecnología - FCEQyN

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